暑热渐消,秋燥不止。当我们走进高铁或地铁的列车车厢,丝丝凉意从何而来?
这背后,是列车空调系统的默默运转。如何在送上清凉的同时,还能节能减排?中车石家庄车辆有限公司自主研发的二氧化碳空调,带来全新的解决方案。
9月7日,记者走进石家庄地铁3号线026号列车05车厢,清凉微风扑面而来。“这里安装的就是二氧化碳空调。它们看似普通,实际是以二氧化碳为制冷剂的新型空调。”中车石家庄车辆有限公司系统工程师李文华说,仅这一节车厢,一年就能减碳约38吨,相当于约3400棵树一年的减碳量。
“全球变暖潜能值(GWP),是衡量温室气体对全球变暖影响的一个关键指标。”李文华介绍,以1千克二氧化碳的GWP值为基准,相同单位质量的传统氢氟碳化物制冷剂,其GWP值高达二氧化碳的1900倍。相比来说,用二氧化碳作制冷剂更环保,但也面临制冷效率偏低、工艺实施难度大等瓶颈。
2016年,瞄准“双碳”目标带来的绿色机遇,公司毅然决定,投入研发二氧化碳空调。
这条路没人走过。当时,二氧化碳跨临界循环制冷技术在轨道交通领域还是空白。没有借鉴、没有标准,公司抽调制冷、材料、机械等多领域骨干,组建团队从零起步。
最难的是应对“高压”。二氧化碳制冷,系统内部压力最高达传统制冷剂的5倍,犹如在空调管路里进行一场不敢松懈的“高压作业”。密封、材料、抗振……每一个环节都是难关。
“超高运行压力下的接口密封,我们经过反复研究测试,终于找到了合适的解决方案。”李文华记忆犹新。焊接还是螺纹连接?选什么螺纹?密封材料用哪类?每一个选择,都直接影响系统的安全和稳定。
三年攻坚,首台样机终于诞生。可灌注二氧化碳时,新问题又来了:灌着灌着就堵了,停一晚又能继续。原来,二氧化碳在压力下会变成固态,堵塞灌注通道。团队一点点调整压力、优化流程,终于摸透它的“脾气”。2022年1月,全国首台二氧化碳空调在石家庄地铁列车投用。
在车间里,记者见到了这种“绿色空调”——外观简洁,大小如双人床垫。技术人员还帮它们成功“瘦身”,应用于复兴号智能动车组时,整机高度降低12厘米,不仅让车厢空间扩大5%,还为整车减重10%。
一旁的“模拟车厢”更具科技感:里面立着27根感应杆,每根设5个感应器,对应不同高度,能实时监测温度、湿度、二氧化碳浓度等指标,让空调按需送风,精准降耗。
如今,第三代二氧化碳空调已经面世,不仅新添热泵功能实现冬夏双用,压缩机、干燥过滤器等核心部件也实现国产化。“目前产品已推广到铁路机车、高铁列车等领域。”该公司技术中心副主任彭玉龙说。
下次乘坐地铁时,您不妨抬头看看车顶。那里或许正有一台二氧化碳空调在运转,无声守护着您的旅程清凉,也默默为地球节能减排作贡献。