获得地铁车站中空调箱能效随运营年限演化特性的方法与流程

本发明涉及一种空调箱能效评价的方法，具体为一种地铁车站环控系统设备空调箱能效随运营年限的演化特性的研究方法。

背景技术：

基于地铁车站热环境参数长期变化的情况下，得出地铁车站环控系统和系统中空调箱设备的性能规律，以给出地铁车站环控系统空调箱设备运行安全情况下的性能参数范围，从而为地铁车站环控空调箱新技术新产品准入、空调箱设备突发问题快速诊断和地铁车站环控空调箱运营维护管理与空调箱设备大修更换评估的标准提供参考，以达到地铁车站热环境与设备系统的可持续发展的节能舒适运营需求。空调箱作为地铁车站空气换热的主要设备，其能效演化规律可为地铁车站环控系统空调箱的选型和维护提供参考依据。

技术实现要素：

本发明的目的在于探究地铁车站环控系统设备空调箱的性能演化特性，得出空调箱运行安全情况下的性能参数范围，为地铁车站环控空调箱新技术新产品准入、空调箱设备突发问题快速诊断和空调箱设备大修更换评估的标准提供参考，而提供一种获得地铁车站中空调箱能效随运营年限演化特性的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种获得地铁车站中空调箱能效随运营年限演化特性的方法，首先，运用分层抽样的方法分别从地铁车站运营初期、中期和远期来抽取空调箱开展实测，得到不同年限空调箱的冷量衰减度和换热效率并采用格鲁布斯检验法进行数据剔除，通过线性拟合得到空调箱的换热效率与冷量衰减度随运营年限的演化曲线，并采用分层抽样检验法验证拟合结果的可靠性，最终得到空调箱换热效率和冷量衰减度随运营年限的演化特性。

进一步，所述得到空调箱换热效率和冷量衰减度随运营年限的演化特性的具体步骤包括：

步骤一：采用分层抽样法，将车站运营年限划分为初期，中期和远期，从众多地铁车站中抽取分别代表以上时期且带有典型空调箱参数特征的车站，对不同运营时期的空调箱分别实测；

步骤二：通过实测可获得空调箱的供回水温度、供回水流量、进出口空气焓值、进出口空气含湿量、出口空气湿球温度、送风风速和送风口面积，进而计算出空调箱空气侧和供水侧的供冷量，并通过格鲁布斯检验法对其进行检验；

步骤三：得到检验后的实测工况下的空调箱空气侧和供水侧的供冷量后，计算得到不同运营年限空调箱的换热效率，然后与不同运营年限的空调箱的额定供冷量进行对比计算得到不同运营年限空调箱的冷量衰减度；

步骤四：得到各运营年限下的空调箱供冷量衰减度及其换热效率后，整理并通过线性拟合得到不同运营年限空调箱供冷量衰减度与换热效率的演化曲线，并通过分层抽样对所得曲线的可靠性进行检验，最终得到空调箱供冷量衰减度与换热效率随运营年限的演化特性。

进一步，在得到检验后的实测工况下的空调箱空气侧和供水侧的供冷量后，计算得到不同运营年限空调箱的换热效率，然后与不同运营年限的空调箱的额定供冷量进行对比换算得到不同运营年限空调箱的冷量衰减度，具体计算方法如下：

由式(3.1)计算得到的空调箱实测供冷量结合各运营年限空调箱铭牌所提供的额定供冷量，通过式(3.2)和式(3.3)分别计算得到各运营年限下的空调箱供冷量的衰减度和换热效率，

式中：

qa—空调箱制冷量，kw；

l1—送风量，m³/h；

ρ1—进口空气密度，kg/m³；

d1—进口空气含湿量，kg/kg；

i1—机组进口空气焓值，kj/kg；

i2—机组出口空气焓值，kj/kg；

cpw—水的定压比热，kj/(kg·k)，可取4.18kj/(kg·k)；

δd—机组进出口空气含湿量差，kg/kg；

t2—机组出口空气湿球温度，℃；

式中：

s-空调箱供冷量衰减度

qa-空调箱额定供冷量

q'a-空调箱实测供冷量

式中：

η-空调箱换热效率；

qa'-空调箱空气侧供冷量；

q'w-空调箱供水侧供冷量。

进一步，空调箱实测时送风风量和回风风量近似相等，均小于额定风量40000m³/h，若空调箱无送风小室，可按照回风小室进行风量实测。

进一步，空调箱实测时段选在夏季较热月的空调季节。

进一步，初期、中期和远期的划分以3-5年为一个时间阶段，而每个时间阶段的起始年限则需要参照当地地铁车站实际运营年限来确定。

进一步，将空调箱供冷量衰减度与换热效率作为评价指标来评价不同运营年限的空调箱性能。

本发明的有益效果是：

本发明通过从运营年限的角度展开，对地铁环控系统空调箱能效进行分层实测计算、数据检验、线性拟合最终得出地铁环控系统中空调箱在不同年限下的性能规律，以给出空调箱运行安全情况下的性能参数范围，从而为该类型地铁车站环控空调箱新技术新产品准入、空调箱设备突发问题快速诊断、地铁环控空调箱运营维护管理和空调箱设备大修更换评估的标准提供参考，以达到地铁热环境与设备系统的可持续发展的节能舒适运营需求。

附图说明

图1为空调箱冷量变化趋势图；

图2为空调箱换热效率变化趋势图；

图3为空调箱换热效率随运行年限的变化趋势；

图4为空调箱冷量衰减度随运行年限的变化趋势图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种针对不同运营年限地铁车站环控空调箱能效评价的研究方法，运用分层抽样的方法分别从地铁车站运营初期、中期和远期来抽取空调箱开展实测，得到不同年限空调箱的冷量衰减度和换热效率并采用格鲁布斯检验法进行数据剔除，通过线性拟合得到空调箱的换热效率与冷量衰减度随运营年限的演化曲线，并采用分层抽样检验法验证拟合结果的可靠性，最终得到空调箱换热效率和冷量衰减度随不同运营年限的演化特性。

此发明获得空调箱换热效率和冷量衰减度随运营年限的演化特性的具体步骤包括：

步骤一：采用分层抽样法，将车站运营年限划分为初期，中期和远期，从众多地铁车站中抽取分别代表以上时期且带有典型空调箱参数特征的车站，对不同运营时期的空调箱分别实测。

步骤二：通过实测可获得空调箱的供回水温度、供回水流量、进出口空气焓值、进出口空气含湿量、出口空气湿球温度、送风风速和送风口面积，进而计算出空调箱空气侧和供水侧的供冷量，并通过格鲁布斯检验法对其进行检验。

步骤三：得到检验后的实测工况下的空调箱空气侧和供水侧的供冷量后，计算得到不同运营年限空调箱的换热效率，然后与不同运营年限的空调箱的额定供冷量进行对比计算得到不同运营年限空调箱的冷量衰减度。

步骤四：得到各运营年限下的空调箱供冷量衰减度及其换热效率后，整理并通过线性拟合得到不同运营年限空调箱供冷量衰减度与换热效率的演化曲线，并通过分层抽样对所得曲线的可靠性进行检验，最终得到空调箱供冷量衰减度与换热效率随运营年限的演化特性。

在得到检验后的实测工况下的空调箱空气侧和供水侧的供冷量后，计算得到不同运营年限空调箱的换热效率，然后与不同运营年限的空调箱的额定供冷量进行对比换算得到不同运营年限空调箱的冷量衰减度，具体计算方法如下：

由式(3.1)计算得到的空调箱实测供冷量结合各运营年限空调箱铭牌所提供的额定供冷量，通过式(3.2)和式(3.3)分别计算得到各运营年限下的空调箱供冷量的衰减度和换热效率，

式中：

qa—空调箱制冷量，kw；

l1—送风量，m³/h；

ρ1—进口空气密度，kg/m³；

d1—进口空气含湿量，kg/kg；

i1—机组进口空气焓值，kj/kg；

i2—机组出口空气焓值，kj/kg；

cpw—水的定压比热，kj/(kg·k)，可取4.18kj/(kg·k)；

δd—机组进出口空气含湿量差，kg/kg；

t2—机组出口空气湿球温度，℃；

式中：

s-空调箱供冷量衰减度

qa-空调箱额定供冷量

q'a-空调箱实测供冷量

式中：

η-空调箱换热效率；

qa'-空调箱空气侧供冷量；

q'w-空调箱供水侧供冷量。

空调箱实测时送风风量和回风风量近似相等，均小于额定风量40000m³/h，若空调箱无送风小室，可按照回风小室进行风量实测。空调箱实测时段选在夏季较热月的空调季节。初期、中期和远期的划分以3-5年为一个时间阶段，而每个时间阶段的起始年限则需要参照当地地铁车站实际运营年限来确定。将空调箱供冷量衰减度与换热效率作为评价指标来评价不同运营年限的空调箱性能。

实施例：

本发明选取实测时第一个车站运行初期13号线真北路站作为典型站进行数据特征分析。

根据实测测得空调箱送风温度为18.0-19.4℃、回风温度为29.375-30.375℃，送风湿度为82.1-87.4％、回风湿度为58.75-65.75％、空调箱送风风速为9.23-10.57m/s；在测定风口面积后，计算得到空调箱送风风量为31978.8m³/h，进而通过公式计算得到空调箱空气侧供冷量为192.4kw，空调箱水侧供冷量为492.9kw，且所得计算结果通过了格鲁布斯检验法的检验。

由铭牌参数可得空调箱额定供冷量为228kw，因此计算得到真北路地铁环控空调箱冷量衰减度为15.6％，而由空调箱空气侧和水侧供冷量计算可得真北路地铁环控空调箱换热效率为0.39。

同理，可得到其他车站不同时期的空调箱冷量衰减度和换热效率。

由计算可得，空调箱换热效率平均值初期为0.42，中期为0.57，远期为0.47。空调箱冷量衰减度平均值初期为59.09％，中期为22.33％，远期为28.61％。而各时期地铁车站环控设备空调箱冷量及空调箱换热效率分别见图1和图2。

为了确保数据的准确性，采用格鲁布斯坏值检验法进行坏值剔除和分层检验，检验结果得出初期、中期和远期空调箱换热效率和冷量衰减度均通过了格鲁布斯坏值剔除检验方法，后续使用数据均为可信数据。将检验后的空调箱换热效率和冷量衰减度数据在excel中进行线性拟合，拟合曲线分别以图3和图4所示，可以看出空调箱冷量衰减度和空调箱换热效率随运营年限的变化规律比较明显，其中空调箱冷量衰减度随运营年限的变化曲线为y＝0.0058x²-0.0372x+0.2083；空调箱换热效率随运营年限的变化曲线为y＝-0.0021x²+0.0536x+0.2306。

本发明从运营年限的角度对地铁车站环控设备中的空调箱能效进行评价，其中以空调箱单位风量耗功率、空调箱供冷量衰减度和空调箱换热效率作为空调箱能效评价指标，以现场空调箱实测为基础，运用分层抽样的方法抽取地铁运营初期、中期和远期不同年限车站环控空调箱实测样本数据，并采用格鲁布斯检验法剔除现场实测中的不合理参数；通过公式计算得到不同年限空调箱实测工况下空气侧和供水侧的供冷量，进而计算得到不同年限空调箱的换热效率，然后与空调箱空气侧和供水侧额定供冷量对比换算得到不同年限空调箱冷量衰减度，最终由线性拟合得到空调箱换热效率与冷量衰减度随运营年限的演化曲线，并通过分层抽样来检验所得不同运营年限空调箱换热效率与冷量衰减度曲线规律的可靠性。本发明方法能获得空调箱能效随运营年限的动态变化规律，可为地铁车站环控空调箱的选型和更换提供参考依据。