CN111982551A - 一种地铁车站空调系统节能运行测评方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地铁车站空调系统节能运行测评方法，包括冷机和空调箱能效、车站新风量、出入口的渗风量、屏蔽门漏风量测评；冷水机组运行能效系数测试包括：冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、冷冻水流量、冷却水流量、冷水机组输入功率，功率测试部位应在机组配电箱处；水参数具体测点位置分为冷水机组蒸发器进/出口，冷凝器进/出口，冷冻水供回水温度干管，冷却水供/回水温度干管；通过冷冻水进出水温度、冷冻水流量等测试数据，通过下列公式计算冷机供冷量、运行能效系数。本发明能够更全面、更客观的反应空调系统的运行效果，并能够根据测试结果提出合理的运行优化措施。
Description
技术领域
本发明涉及一种测评方法，特别涉及一种能够更全面、更客观的反应空调系统的运行效果，并能够根据测试结果提出合理的运行优化措施的地铁车站空调系统节能运行测评方法。
背景技术
目前，车站空调系统作为地铁机电项目的重要组成部分，是环境舒适性和出行安全的有力保障，其运行能耗在地铁总能源消耗中占比通常为25％～35％，在湿热地区，占比甚至可达40％。因此，车站空调系统是否节能运行，对节约地铁运营能耗具有重要意义。目前，针对车站空调系统节能运行的测评尚无成熟的测评方法，没有可依据的相关国家和行业标准方法，测评点主要集中在冷机、空调箱运行测试方面，只能评价冷机和空调箱的能效是否满足设计要求，不能完全反应新风过量供给、出入口渗风负荷等因素对节能运行的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够更全面、更客观的反应空调系统的运行效果，并能够根据测试结果提出合理的运行优化措施的地铁车站空调系统节能运行测评方法。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种地铁车站空调系统节能运行测评方法，包括冷机和空调箱能效、车站新风量、出入口的渗风量、屏蔽门漏风量测评；
冷水机组运行能效系数测试包括：冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、冷冻水流量、冷却水流量、冷水机组输入功率，功率测试部位应在机组配电箱处；
水参数具体测点位置分为冷水机组蒸发器进/出口，冷凝器进/出口，冷冻水供回水温度干管，冷却水供/回水温度干管；
通过冷冻水进出水温度、冷冻水流量等测试数据，通过下列公式计算冷机供冷量、运行能效系数；
式中：COP——冷机能效系数
Q——冷源系统的供冷量，(kW)；
Qc——冷却水冷量，(kW)；
ρ——冷水平均密度，(kg/m3)；
Cp——冷水平均定压比热，[kJ/(kg·℃)]
W——机组功率
其中，ρ、Cp根据介质进、出口平均温度由物性参数表查取；
空调箱供冷量的测试需要对风侧和水侧同时开展，并利用测试数据进行风水平衡校验，校验通过后方可利用测试数据进行分析；
通过对空调箱送风温度、回风温度、风量、回风量等风侧参数的测试计算，并与水侧供回水温度、流量等参数的相互平衡校验，空调箱逐时供冷量按以下公式计算：
Q＝G·Δh
式中，Q——供冷量，kW；
G——为送风量，kg/s；
Δh——送风焓值与混风焓值的焓差，kJ/kg。
优选地，车站机械新风量主要测试车站大系统新风量，主要在新风道内消音器上选择测点，地铁车站采用空调系统时，机械新风量应取总人员需求新风量与系统总送风量的10％两者中的最大值；
由新风带来的逐时新风热负荷按以下公式计算：
Qa＝Ge·Δh
式中，Qa——新风全热负荷，kW；
Ge——为新风量，kg/s；
Δh——为室外与车站内部的焓差，kJ/kg。
优选地，出入口渗风量在各出入口断面布置测点进行连续监测；
出入口渗风测点布置：在地铁各出入口选择气流稳定的长直通道，并选择一个断面，将风速仪放置在断面中部，由出入口渗风带来的渗风热负荷与室外气象参数直接相关，结合典型年气象数据，根据以下公式可以计算全年出入口渗风负荷：
Qa＝Ge·Δh
式中，Qa——出入口渗风全热负荷，kW；
Ge——为出入口渗风量，kg/s；
Δh——室外与车站内部的焓差，kJ/kg。
优选地，带有屏蔽门的地铁车站，还需要对屏蔽门的漏风量进行测试，测试在夜间地铁停运以后，开启车站两侧的隧道风机和相应的风阀，测试车站屏蔽门两侧的压差和各出入口的风速：
由屏蔽门漏风带来的热负荷可以根据以下公式计算
Qb＝Gp·Δh
式中，Qb——出屏蔽门漏风热负荷，kW；
Gp——为屏蔽门渗风量，kg/s；
Δh——为隧道与车站内部的焓差，kJ/kg。
由于采用了上述技术手段,本发明的有益效果是在测评地铁车站空调系统时，不只对冷机、空调箱能效系数进行测试，同时综合考虑影响空调负荷的各类因素，针对车站新风量、出入口的渗风量、屏蔽门漏风量等多个方面展开测试，综合评价车站空调系统的节能运行效果。与目前测评方法相比，本发明能够更全面、更客观的反应空调系统的运行效果，并能够根据测试结果提出合理的运行优化措施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的测评方法示意图。
图2为温度及流量测点布置示意图。
图3为空调箱冷量测试原理图。
图4为隧道断面位置示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。
冷水机组运行能效系数需要测试以下内容：冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、冷冻水流量、冷却水流量、冷水机组输入功率。功率测试部位应在机组配电箱处；水参数具体测点位置分为冷水机组蒸发器进/出口，冷凝器进/出口，冷冻水供回水温度干管，冷却水供/回水温度干管(布置冷却水温度测点时，应在温度计外面包裹保温层)，详见图2测点布置图。
在计算空调负荷时，地下车站公共区夏季室外空气计算温度采用的是近20年夏季地铁晚高峰负荷时平均每年不保证30h的干球温度；夏季室外空气计算湿球温度采用的是20年夏季地铁晚高峰负荷时平均每年不保证30h的湿球温度。当采用传统的稳态计算方法时，采用对计算温度条件下的最不利情况进行计算，并结合一定的不保证率来考虑部分负荷情况。而实际情况下，室外气象条件能够达到空调室外计算参数的情况少之又少，稳态算法获得的峰值负荷在一年中出现的总时间很短。空调系统在90％的时段内处于部分负荷。
因此，通过冷冻水进出水温度、冷冻水流量等测试数据，计算冷机供冷量、运行能效系数，详见以下公式。评价冷机是否存在大流量、小温差的不节能运行方式，是否存在冷机能效系数较低，机组长时间低效运行问题。
式中：COP——冷机能效系数
Q——冷源系统的供冷量，(kW)；
Qc——冷却水冷量，(kW)；
ρ——冷水平均密度，(kg/m3)；
Cp——冷水平均定压比热，[kJ/(kg·℃)]
W——机组功率
(ρ、Cp根据介质进、出口平均温度由物性参数表查取)
本发明为确保测试结果的准确有效，需要通过能量平衡原理对测试记过进行校验，校验过程在现行检测方法中没有，属于本发明独有的方法。
校验公式如下：
空调箱供冷量的测试需要对风侧和水侧同时开展，并利用测试数据进行风水平衡校验，校验通过后方可利用测试数据进行分析。测试内容包括风量、水量、风侧进出口风温、水侧进出口水温。测试原理图见图3。
通过对空调箱送风温度、回风温度、风量、回风量等风侧参数的测试计算，并与水侧供回水温度、流量等参数的相互平衡校验，评价空调箱送风、混风状态是否正常，供冷量是否合理，是否存在站厅、站台温度较低等过量供冷问题。空调箱逐时供冷量按以下公式计算：
Q＝G·Δh
式中，Q——供冷量，kW；
G——为送风量，kg/s；
Δh——送风焓值与混风焓值的焓差，kJ/kg。
影响空调系统运行的重要负荷测评
车站新风量
车站机械新风量主要测试车站大系统新风量，主要在新风道内消音器上选择测点，测点数量可根据消音器实际大小，灵活选取，测点位置能整体覆盖消音器断面即可。同时在回风道或混风段后灵活选取测点对空调箱送回风量进行测试。地铁车站采用空调系统时，机械新风量应取总人员需求新风量与系统总送风量的10％两者中的最大值。由于地铁的通风、空调与供暖系统按照地铁预测的远期客流量和最大的通过能力设计，空调系统易出现新风过量供给的情况。通过测试，可以判断车站新风是否过量供给，空调箱是否节能运行。由新风带来的逐时新风热负荷按以下公式计算：
Qa＝Ge·Δh
式中，Qa——新风全热负荷，kW；
Ge——为新风量，kg/s；
Δh——为室外与车站内部的焓差，kJ/kg。
出入口渗风量
出入口渗风量在各出入口断面布置测点进行连续监测。出入口渗风测点布置：在地铁各出入口选择气流稳定的长直通道，并选择一个断面，将风速仪放置在断面中部，连续记录数据1个小时，每个测点由1人值守，根据列车通行情况，同时记录相关数据。
由于地铁屏蔽门并非完全密闭，在列车活塞风作用下会导致屏蔽门处存在漏风，从而引起隧道及出入口渗风，如果出入口渗风量过大，与室外空气周期性换热量较高，将严重影响空调负荷。通过测试并与设计计算值进行比较，可评价出入口渗风量对空调系统节能运行的不利影响程度，以采取相应的优化措施。由出入口渗风带来的渗风热负荷与室外气象参数直接相关。结合典型年气象数据，根据以下公式可以计算全年出入口渗风负荷。
Qa＝Ge·Δh
式中，Qa——出入口渗风全热负荷，kW；
Ge——为出入口渗风量，kg/s；
Δh——室外与车站内部的焓差，kJ/kg。
屏蔽门渗风量
带有屏蔽门的地铁车站，还需要对屏蔽门的漏风量进行测试，屏蔽门漏风量一般被视作局部排风，在列车停站时，屏蔽门短时开启，将使得车站隧道内空气与车站内空调区空气发生热量交换，引起车站空调系统冷负荷增加。
测试在夜间地铁停运以后，开启车站两侧的隧道风机(风机均为向室外排风模式)和相应的风阀，测试车站屏蔽门两侧的压差和各出入口的风速：
(1)隧道风机开启模式
包括2种开启模式：1)开启车站2端各1台隧道风机；2)开启车站2端，各2台隧道风机，同时开启相应的风阀。
(2)屏蔽门两侧压力测试
利用手持式电子微压差计分别测量屏蔽门4个端门两侧(站台侧和遂道侧)的压力，每个端门的测试时间约10秒；
(3)屏蔽门漏风量测试
首先进行风速及风向稳定性测试，在各出入口分别选择一个气流稳定的断面，在断面上分别用热球风速仪测量风速，记录风速和风向。每个出入口的测试时间约5分钟。
屏蔽门气密性能是影响无组织渗风量的重要因素，本专利针对地铁车站屏蔽门气密性能，定义当量缝隙宽度来衡量屏蔽门气密性，其物理意义为屏蔽门关闭时所有缝隙的平均宽度。根据实测结果，可计算通过屏蔽门的漏风量与站台侧换热的热损失，评价其对空调系统运行负荷的影响。由屏蔽门漏风带来的热负荷可以根据以下公式计算
Qb＝Gp·Δh
式中，Qb——出屏蔽门漏风热负荷，kW；
Gp——为屏蔽门渗风量，kg/s；
Δh——为隧道与车站内部的焓差，kJ/kg。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种地铁车站空调系统节能运行测评方法，包括冷机和空调箱能效、车站新风量、出入口的渗风量、屏蔽门漏风量测评；
冷水机组运行能效系数测试包括：冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、冷冻水流量、冷却水流量、冷水机组输入功率，功率测试部位应在机组配电箱处；
水参数具体测点位置分为冷水机组蒸发器进/出口，冷凝器进/出口，冷冻水供回水温度干管，冷却水供/回水温度干管；
通过冷冻水进出水温度、冷冻水流量等测试数据，通过下列公式计算冷机供冷量、运行能效系数；
式中：COP——冷机能效系数
Q——冷源系统的供冷量，(kW)；
Qc——冷却水冷量，(kW)；
ρ——冷水平均密度，(kg/m3)；
Cp——冷水平均定压比热，[kJ/(kg·℃)]
W——机组功率
其中，ρ、Cp根据介质进、出口平均温度由物性参数表查取；
空调箱供冷量的测试需要对风侧和水侧同时开展，并利用测试数据进行风水平衡校验，校验通过后方可利用测试数据进行分析；
通过对空调箱送风温度、回风温度、风量、回风量等风侧参数的测试计算，并与水侧供回水温度、流量等参数的相互平衡校验，空调箱逐时供冷量按以下公式计算：
Q＝G·Δh
式中，Q——供冷量，kW；
G——为送风量，kg/s；
Δh——送风焓值与混风焓值的焓差，kJ/kg。
2.根据权利要求1所述的一种地铁车站空调系统节能运行测评方法，车站机械新风量主要测试车站大系统新风量，主要在新风道内消音器上选择测点，地铁车站采用空调系统时，机械新风量应取总人员需求新风量与系统总送风量的10％两者中的最大值；
由新风带来的逐时新风热负荷按以下公式计算：
Qa＝Ge·Δh
式中，Qa——新风全热负荷，kW；
Ge——为新风量，kg/s；
Δh——为室外与车站内部的焓差，kJ/kg。
3.根据权利要求1所述的一种地铁车站空调系统节能运行测评方法，其特征在于：出入口渗风量在各出入口断面布置测点进行连续监测；
出入口渗风测点布置：在地铁各出入口选择气流稳定的长直通道，并选择一个断面，将风速仪放置在断面中部，由出入口渗风带来的渗风热负荷与室外气象参数直接相关，结合典型年气象数据，根据以下公式可以计算全年出入口渗风负荷：
Qa＝Ge·Δh
式中，Qa——出入口渗风全热负荷，kW；
Ge——为出入口渗风量，kg/s；
Δh——室外与车站内部的焓差，kJ/kg。
4.根据权利要求1所述的一种地铁车站空调系统节能运行测评方法，其特征在于：带有屏蔽门的地铁车站，还需要对屏蔽门的漏风量进行测试，测试在夜间地铁停运以后，开启车站两侧的隧道风机和相应的风阀，测试车站屏蔽门两侧的压差和各出入口的风速：
由屏蔽门漏风带来的热负荷可以根据以下公式计算
Qb＝Gp·Δh
式中，Qb——出屏蔽门漏风热负荷，kW；
Gp——为屏蔽门渗风量，kg/s；
Δh——为隧道与车站内部的焓差，kJ/k。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114001438A (zh) * | 2021-09-15 | 2022-02-01 | 上海建工集团股份有限公司 | 一种空调系统供回水温差辨识方法 |
| CN115451609A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-09 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种冷水机组制冷评价时的冷凝热回收系统和回收方法 |
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2020
- 2020-07-01 CN CN202010625701.XA patent/CN111982551A/zh active Pending
Cited By (3)
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| CN115451609A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-09 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种冷水机组制冷评价时的冷凝热回收系统和回收方法 |
| CN115451609B (zh) * | 2022-09-14 | 2023-09-22 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种冷水机组制冷评价时的冷凝热回收系统和回收方法 |
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