基于TRNSYS的地鐵車(chē)站公共區(qū)冷負(fù)荷預(yù)測(cè)模型

馬曉明，李曉鋒，朱穎心

機(jī)電工程

基于TRNSYS的地鐵車(chē)站公共區(qū)冷負(fù)荷預(yù)測(cè)模型

馬曉明，李曉鋒，朱穎心

（清華大學(xué)建筑學(xué)院，北京 100084）

以地鐵車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷為研究對(duì)象，在前人研究基礎(chǔ)上繼續(xù)完善地鐵車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷計(jì)算方法，用該負(fù)荷計(jì)算方法得到的數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，應(yīng)用TRNSYS軟件建立地鐵車(chē)站公共區(qū)逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算模型。以南方某屏蔽門(mén)地鐵車(chē)站為例，用該站夏季某時(shí)間段的實(shí)測(cè)負(fù)荷數(shù)據(jù)對(duì)TRNSYS模型進(jìn)行驗(yàn)證；并用該模型對(duì)負(fù)荷影響較大的因素做詳細(xì)分析，挖掘該站的節(jié)能潛力，得到在關(guān)閉新風(fēng)閥和提高車(chē)站控制溫度時(shí)，該站公共區(qū)負(fù)荷可分別降低68%和42%。希望可以應(yīng)用該方法為地鐵車(chē)站公共區(qū)空調(diào)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和能耗管理提供一定指導(dǎo)。

地鐵；預(yù)測(cè)模型；TRNSYS；逐時(shí)負(fù)荷；屏蔽門(mén)

在我國(guó)地鐵車(chē)站能耗中，車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗占比高達(dá)1/3以上，對(duì)于南方地區(qū)，車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗占比可達(dá)到1/2[1]。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地鐵車(chē)站的空調(diào)負(fù)荷對(duì)設(shè)備初投資和運(yùn)行管理節(jié)能有重要意義，對(duì)于負(fù)荷計(jì)算方法的研究一直是行業(yè)重點(diǎn)。地鐵車(chē)站空調(diào)負(fù)荷主要分為車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷和設(shè)備與管理用房負(fù)荷，其中公共區(qū)負(fù)荷占比大，現(xiàn)主要針對(duì)地鐵車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷進(jìn)行研究。現(xiàn)階段地鐵設(shè)計(jì)中，在計(jì)算地鐵車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷時(shí)，對(duì)于屏蔽門(mén)的滲透風(fēng)量、屏蔽門(mén)內(nèi)外側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量均采用估算值或簡(jiǎn)化的計(jì)算方法[2-4]；王瑩等[5]提出了地鐵車(chē)站公共區(qū)的合理能耗模型，模擬車(chē)站公共區(qū)每日負(fù)荷，采用車(chē)站內(nèi)部得熱量等于供冷量的方法，模擬得到車(chē)站每日供冷量。目前已有的地鐵車(chē)站公共區(qū)的能耗和負(fù)荷方面的研究，認(rèn)為逐時(shí)得熱量等于逐時(shí)負(fù)荷，并且沒(méi)有進(jìn)行逐時(shí)負(fù)荷的實(shí)測(cè)驗(yàn)證。因?yàn)榈罔F埋深較深，土壤具有很好的蓄熱性能，采用得熱量等于逐時(shí)負(fù)荷的方法會(huì)帶來(lái)一定程度的計(jì)算誤差，無(wú)法準(zhǔn)確反映地鐵車(chē)站公共區(qū)逐時(shí)負(fù)荷的變化。

目前對(duì)于地鐵車(chē)站公共區(qū)逐時(shí)負(fù)荷的研究較少，在參考前人對(duì)于地鐵車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷研究成果的基礎(chǔ)上，應(yīng)用TRNSYS軟件搭建屏蔽門(mén)地鐵車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷計(jì)算模型，得到屏蔽門(mén)地鐵公共區(qū)逐時(shí)負(fù)荷的計(jì)算方法；并用夏熱冬冷地區(qū)某屏蔽門(mén)制式車(chē)站的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該模型的可靠性；之后利用該模型對(duì)不同影響因素進(jìn)行分析，挖掘該站的節(jié)能潛力。本計(jì)算模型填補(bǔ)了地鐵車(chē)站公共區(qū)逐時(shí)負(fù)荷模擬的空白，可對(duì)地鐵節(jié)能工作進(jìn)行指導(dǎo)作用。

1 TRNSYS軟件

TRNSYS軟件(transient system simu-lation program)是一套完整的可擴(kuò)展的模塊化動(dòng)態(tài)仿真軟件，可以通過(guò)其中的Type56模塊和TRNBuil-ding軟件進(jìn)行連接，從而建立建筑模型，完成對(duì)于建筑全年的逐小時(shí)負(fù)荷模擬[6]。TRNSYS軟件利用傳遞函數(shù)法來(lái)計(jì)算墻體傳熱，采用熱平衡法來(lái)計(jì)算建筑負(fù)荷，能準(zhǔn)確反映室內(nèi)負(fù)荷的變化。在ASHRAE140- 2011[7]中，給出了不同能耗計(jì)算軟件測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)算例和計(jì)算結(jié)果，TRNSYS軟件與其他軟件的計(jì)算結(jié)果具有較好的一致性。余鎮(zhèn)雨等[8]通過(guò)TRNSYS軟件和IBE軟件建模對(duì)比，發(fā)現(xiàn)IBE軟件會(huì)低估動(dòng)態(tài)系數(shù)，高估建筑熱負(fù)荷，需要進(jìn)行修正，而TRNSYS軟件在動(dòng)態(tài)環(huán)境下準(zhǔn)確性更高。孫德宇[9]指出在輸入條件一致的情況下，TRNSYS軟件的負(fù)荷計(jì)算結(jié)果與其他能耗模擬軟件基本一致。

圖1是在TRNSYS軟件中的建筑熱量平衡圖，熱平衡方程如式1所示。

式中，surf是墻體表面得熱，通過(guò)傳遞函數(shù)法計(jì)算所得[6]；inf是室外滲風(fēng)負(fù)荷；vent是機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷；g，c是內(nèi)部對(duì)流負(fù)荷(通過(guò)室內(nèi)人員、設(shè)備、燈光等其余內(nèi)部發(fā)熱源)；cplg是從其他區(qū)域或者邊界空氣交換產(chǎn)生的負(fù)荷，其中：

圖1 建筑室內(nèi)熱量平衡示意圖

Figure 1 The diagram of indoor heat balance

式中，是送風(fēng)量，m3/h；為空氣密度，kg/m3；C是空氣比熱容，kJ/(kg·k)；outside、air、vent、other分別是室外空氣溫度、室內(nèi)空氣溫度、機(jī)械送風(fēng)溫度、其他空間的室內(nèi)空氣溫度，℃。對(duì)于地鐵系統(tǒng)而言，inf為出入口滲風(fēng)負(fù)荷，cplg為隧道滲風(fēng)負(fù)荷，g, c為內(nèi)熱源負(fù)荷，主要包括地鐵車(chē)站內(nèi)部人員散熱量、照明、電梯和廣告燈牌等設(shè)備的散熱量。

2 地鐵車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷計(jì)算方法

地鐵車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷主要分為內(nèi)熱源負(fù)荷(人員負(fù)荷、照明負(fù)荷、電扶梯等設(shè)備負(fù)荷)、屏蔽門(mén)滲風(fēng)負(fù)荷和出入口滲風(fēng)負(fù)荷、機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量。

2.1 內(nèi)熱源負(fù)荷計(jì)算方法

地鐵車(chē)站內(nèi)熱源負(fù)荷包括人員負(fù)荷p、照明負(fù)荷light、電扶梯等設(shè)備負(fù)荷equip。其中照明負(fù)荷、電扶梯及其他設(shè)備負(fù)荷可默認(rèn)其消耗的電能都會(huì)轉(zhuǎn)變成熱量釋放到地鐵中，全天基本為固定變化值，可通過(guò)建筑設(shè)計(jì)圖紙和分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)獲得其電耗，即可得到其負(fù)荷。

地鐵車(chē)站人員負(fù)荷可根據(jù)車(chē)站客流量和人員在站臺(tái)站廳停留時(shí)間計(jì)算得到，根據(jù)大量調(diào)研和實(shí)測(cè)，地鐵車(chē)站在運(yùn)行一段時(shí)間后，客流變化量基本穩(wěn)定，可以用典型日客流變化作為代表。

式中，p為人員的全熱負(fù)荷，取ISO 7730標(biāo)準(zhǔn)中[10]對(duì)于輕度工作和步行人員的發(fā)熱量185 W/人，其中顯熱負(fù)荷為95 W/人，潛熱負(fù)荷為90 W/人；c和p分別為站廳、站臺(tái)的計(jì)算人次；1和2分別為車(chē)站逐時(shí)進(jìn)站、出站人次；1和2為乘客進(jìn)站在站廳、站臺(tái)的停留時(shí)間，一般1可取2 min，2可取發(fā)車(chē)間隔的一半時(shí)長(zhǎng)；1和2為乘客出站在站廳、站臺(tái)的停留時(shí)間，可取1.5～2 min。

2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱負(fù)荷計(jì)算方法

TRNSYS通過(guò)傳遞函數(shù)法計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷，其中土壤溫度可通過(guò)TRNSYS自帶的Type501模塊計(jì)算得到。Type 501模塊應(yīng)用國(guó)際公認(rèn)的g-function[11]模型來(lái)進(jìn)行土壤熱平衡計(jì)算和校核，是目前公認(rèn)較為精確的計(jì)算模型。站廳頂板、站廳側(cè)墻、站臺(tái)側(cè)墻和地板分別取不同深度的土壤溫度，默認(rèn)地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻與土壤之間接觸面的溫度相同。

屏蔽門(mén)傳熱量可按式9計(jì)算得到：

式中，為屏蔽門(mén)平均綜合傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；為屏蔽門(mén)面積，m2；tunnel和plat分別是隧道溫度和站臺(tái)溫度，℃。

2.3 出入口和隧道滲風(fēng)負(fù)荷計(jì)算方法

地鐵與室外有多個(gè)出入口相連，列車(chē)運(yùn)動(dòng)引起的活塞風(fēng)會(huì)引起隧道與站臺(tái)之間以及出入口與站廳之間的空氣交換，從而產(chǎn)生了大量的滲風(fēng)負(fù)荷。楊樂(lè)[4]在大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，即便是設(shè)有屏蔽門(mén)的車(chē)站，仍存在明顯的站內(nèi)活塞滲風(fēng)現(xiàn)象，說(shuō)明了屏蔽門(mén)系統(tǒng)也無(wú)法避免列車(chē)活塞風(fēng)帶來(lái)的影響；王瑩[12]提出了屏蔽門(mén)當(dāng)量縫隙寬度的概念，給出了不同條件下屏蔽門(mén)滲風(fēng)量的計(jì)算公式，能較為準(zhǔn)確地模擬地鐵屏蔽門(mén)漏風(fēng)量和出入口滲風(fēng)量，本文對(duì)于地鐵屏蔽門(mén)漏風(fēng)量和出入口滲風(fēng)量的模擬也采用該方法，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[12]。

式(10)和式(11)中，inf和cplg分別是地鐵出入口滲風(fēng)負(fù)荷和屏蔽門(mén)滲風(fēng)負(fù)荷，kW；inf和other分別為出入口滲風(fēng)量和屏蔽門(mén)滲風(fēng)量，m3/h；為空氣密度，kg/m3；C是空氣比熱容，kJ/(kg·k)；outside、air、other分別是室外空氣溫度、室內(nèi)空氣溫度、隧道空氣溫度，℃。

2.4 機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷計(jì)算方法

機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷可通過(guò)式(12)求得。

式中，vent為機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷，kW；vent為機(jī)械新風(fēng)量，m3/h；為空氣密度，kg/m3；C是空氣比熱容，kJ/(kg·k)；vent和air分別為室外空氣溫度，℃。

3 模型建立與實(shí)測(cè)驗(yàn)證

3.1 車(chē)站信息

車(chē)站位于夏熱冬冷地區(qū)某大型城市，呈南北向布置，為地下二層島式非換乘車(chē)站，該站為地下屏蔽門(mén)制式車(chē)站。車(chē)站總長(zhǎng)約200 m，寬約20 m，深約16 m，站廳建筑面積2 898 m2，站臺(tái)建筑面積為1 278 m2，設(shè)4個(gè)出入口，與國(guó)內(nèi)大多城市的屏蔽門(mén)制式標(biāo)準(zhǔn)站結(jié)構(gòu)類(lèi)似。

3.2 輸入?yún)?shù)

在TRNSYS中進(jìn)行建模，把站臺(tái)和站廳當(dāng)作相鄰的兩個(gè)房間，氣象參數(shù)選用該城市實(shí)測(cè)氣象參數(shù)，其余輸入?yún)?shù)如表1所示，實(shí)測(cè)中的測(cè)試儀器和測(cè)量精度如表2所示。

表1 TRNSYS所需輸入?yún)?shù)匯總

表2 測(cè)試儀器及精度

車(chē)站空調(diào)負(fù)荷測(cè)試時(shí)間為7月21日至7月31日。圖2是測(cè)試期間室外逐時(shí)空氣干球溫度及含濕量。測(cè)試期間室外空氣溫度波動(dòng)范圍在28～40℃之間，室外空氣相對(duì)濕度波動(dòng)范圍在37%～89%之間，接近典型設(shè)計(jì)日氣象條件。

圖2 室外空氣溫濕度

Figure 2 The outdoor temperature and relative humidity

圖3～圖5是測(cè)試期間站臺(tái)、站廳和隧道的逐時(shí)空氣溫度及相對(duì)濕度。站廳的溫度波動(dòng)范圍在22.7～26.5℃之間(含夜間停運(yùn)期間)，相對(duì)濕度波動(dòng)范圍在78.7%～96%。站臺(tái)的溫度波動(dòng)范圍在23.6～26.3℃之間(含夜間停運(yùn)期間)，相對(duì)濕度波動(dòng)范圍在77.8%～95%。隧道的溫度波動(dòng)范圍在24.4～26.1℃之間(含夜間停運(yùn)期間)，相對(duì)濕度波動(dòng)范圍在79.2%～94.9%。

圖3 站廳溫度及相對(duì)濕度

Figure 3 The temperature and relative humidity of the station hall

圖4 站臺(tái)溫度及相對(duì)濕度

Figure 4 The temperature and relative humidity of the platform

圖5 隧道溫度及相對(duì)濕度

Figure 5 The temperature and relative humidity of the tunnel

車(chē)站有2臺(tái)冷水機(jī)組，表3是冷水機(jī)組冷凍水供水量測(cè)試結(jié)果，圖6是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到7月21日到7月31日公共區(qū)逐時(shí)供冷量。從逐時(shí)供冷量曲線(xiàn)來(lái)看，機(jī)組運(yùn)行狀況比較穩(wěn)定，供冷量最大值為1 064 kW。

表3 車(chē)站公共區(qū)冷凍水流量

圖6 冷機(jī)供冷量

Figure 6 The cooling capacity of a chiller

機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷與室外氣象參數(shù)直接相關(guān)，測(cè)試期間，列車(chē)運(yùn)行時(shí)該站機(jī)械新風(fēng)閥門(mén)全開(kāi)，測(cè)得機(jī)械新風(fēng)量為7.46萬(wàn)m3/h，結(jié)合測(cè)試期間室外氣象參數(shù)，圖7是計(jì)算得到的逐時(shí)機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷如，機(jī)械新風(fēng)最大負(fù)荷為820 kW。

3.3 實(shí)測(cè)驗(yàn)證

將上述參數(shù)輸入TRNSYS模型中，即可計(jì)算得到地鐵車(chē)站公共區(qū)逐時(shí)負(fù)荷。為了驗(yàn)證該模型的可靠性，將模擬得到的逐時(shí)負(fù)荷和冷機(jī)逐時(shí)供冷量進(jìn)行對(duì)比，圖8是逐時(shí)模擬冷負(fù)荷與冷機(jī)制冷量的對(duì)比。85%以上的小時(shí)數(shù)誤差在15%以?xún)?nèi)，誤差大于15%的點(diǎn)大多出現(xiàn)在7:00以前和21:00以后，因?yàn)檫@些時(shí)間段冷機(jī)供冷量較小，從而相對(duì)誤差變大。

圖7 機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷

Figure 7 The load of mechanical fresh air

圖8 逐時(shí)模擬冷負(fù)荷與冷機(jī)制冷量

Figure 8 The simulated hourly cooling load and cooling capacity of the chiller

圖9是每日模擬冷負(fù)荷和冷機(jī)總制冷量的對(duì)比，除7月27日累積負(fù)荷誤差為16%外，其余10天誤差均小于8%，證明該模型可較為準(zhǔn)確地反映地鐵公共區(qū)日負(fù)荷的變化。

圖9 逐日模擬冷負(fù)荷與冷機(jī)制冷量對(duì)比及誤差

Figure 9 The comparison and error between simulated daily cooling load and the cooling capacity of the chiller

4 模型應(yīng)用分析

圖10是該站7月21日至7月31日公共區(qū)負(fù)荷中由于不同因素產(chǎn)生的占比，其中機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷占比最大，為71%，其余依次為出入口滲風(fēng)負(fù)荷、屏蔽門(mén)滲風(fēng)負(fù)荷、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱負(fù)荷和設(shè)備及人員負(fù)荷，分別占比14%、10%、3%、2%。其中機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷、出入口滲風(fēng)負(fù)荷和隧道滲風(fēng)負(fù)荷均與車(chē)站站臺(tái)、站廳控制溫度有關(guān)，為了降低該站能耗水平，主要從機(jī)械新風(fēng)量和車(chē)站控制溫度兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

圖10 地鐵車(chē)站不同因素負(fù)荷占比

Figure 10 Proportion of different loads in metro area

4.1 機(jī)械新風(fēng)

該站在空調(diào)季節(jié)，新風(fēng)閥處于全開(kāi)模式，默認(rèn)室內(nèi)人員需求新風(fēng)量全部由機(jī)械新風(fēng)供給，忽略了隧道滲風(fēng)和出入口滲風(fēng)的影響。

根據(jù)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范，車(chē)站公共區(qū)空調(diào)季節(jié)小新風(fēng)運(yùn)行時(shí)按12.6 m3/(人·h)計(jì)算，且不少于總送風(fēng)量的10%。對(duì)于實(shí)際地鐵車(chē)站而言，總送風(fēng)量的10%遠(yuǎn)大于按人員需求計(jì)算得到的新風(fēng)量。對(duì)于本車(chē)站而言，總送風(fēng)量為12萬(wàn)m3/h，而本站客流高峰期間進(jìn)出站客流量在1 400人次/h左右，假設(shè)進(jìn)出站乘客在車(chē)站中平均消耗時(shí)間為5 min，則所需新風(fēng)量為1 470 m3/h，遠(yuǎn)小于總送風(fēng)量的10%。所以機(jī)械新風(fēng)量應(yīng)為1.2萬(wàn)m3/h。將機(jī)械新風(fēng)量降為1.2萬(wàn)m3/h時(shí)，用該模型模擬該站的逐時(shí)負(fù)荷，圖11和圖12分別是計(jì)算得到的逐時(shí)負(fù)荷和日累積負(fù)荷對(duì)比。與全開(kāi)新風(fēng)閥相比，當(dāng)機(jī)械新風(fēng)量降低到1.2萬(wàn)m3/h時(shí)，日平均累積負(fù)荷降低7 136 kW (58.8%)。

我們一般用CO2體積分?jǐn)?shù)表征建筑室內(nèi)空氣新風(fēng)是否達(dá)標(biāo)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定室內(nèi)CO2體積分?jǐn)?shù)少于1 500×10–6即為合格。經(jīng)過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，隧道內(nèi)部CO2濃度基本與室外一致[13]，因此可以認(rèn)為在地鐵建筑中，除機(jī)械新風(fēng)外，從隧道進(jìn)入地鐵內(nèi)部和出入口滲風(fēng)均可作為新風(fēng)來(lái)源[14]。對(duì)于一般地鐵車(chē)站，從隧道進(jìn)入地鐵內(nèi)部和出入口滲風(fēng)量之和大于送風(fēng)量的10%，所以可以通過(guò)關(guān)閉新風(fēng)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。當(dāng)關(guān)閉新風(fēng)閥后，圖13和圖14是該站不同新風(fēng)量下的逐時(shí)負(fù)荷和日累積負(fù)荷對(duì)比。與全開(kāi)新風(fēng)閥相比，當(dāng)關(guān)閉新風(fēng)閥時(shí)日平均累積負(fù)荷降低8 339 kW(68%)，說(shuō)明降低機(jī)械新風(fēng)量可顯著降低該站公共區(qū)負(fù)荷。

圖11 降低新風(fēng)量后逐時(shí)負(fù)荷對(duì)比

Figure 11 Comparison of hourly load when decreasing the volume of fresh air

圖12 降低新風(fēng)量后日累積負(fù)荷對(duì)比

Figure 12 Comparison of daily accumulated load when decreasing the volume of fresh air

圖13 不同機(jī)械新風(fēng)量下公共區(qū)逐時(shí)冷負(fù)荷對(duì)比

Figure 13 Comparison of hourly cooling load of large system with different volumes of mechanical fresh air

圖14 不同機(jī)械新風(fēng)量下公共區(qū)日累積冷負(fù)荷對(duì)比

Figure 14 Comparison of daily accumulated cooling load of big system in different mechanical fresh air volume

4.2 車(chē)站控制溫度

根據(jù)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范，夏季車(chē)站公共區(qū)的空氣溫濕度控制標(biāo)準(zhǔn)為：站廳干球溫度≤30℃，相對(duì)濕度40%～70%；站臺(tái)干球溫度≤29℃，相對(duì)濕度40%～。對(duì)于該站，測(cè)試時(shí)間內(nèi)站臺(tái)、站廳的控制溫度偏低3～4℃，大大增加了新風(fēng)負(fù)荷。提高控制溫度后，機(jī)械新風(fēng)負(fù)荷、出入口滲風(fēng)負(fù)荷與屏蔽門(mén)滲風(fēng)負(fù)荷也會(huì)由于溫差變小而得到顯著降低。

在TRNSYS中設(shè)置該站站臺(tái)、站廳控制溫度分別為27℃和28℃，得到逐時(shí)負(fù)荷和每日累積負(fù)荷分別如圖15和圖16所示。提高控制溫度后，日平均累積負(fù)荷可以減少5 124 kW(42%)，說(shuō)明提高車(chē)站公共區(qū)控制溫度可顯著降低該站公共區(qū)冷負(fù)荷。

圖15 不同公共區(qū)控制溫度逐時(shí)冷負(fù)荷對(duì)比

Figure 15 Comparison of hourly cooling load of big system under different setting temperatures

5 結(jié)語(yǔ)

1) 提出基于TRNSYS軟件的地鐵車(chē)站公共區(qū)逐時(shí)負(fù)荷模擬模型，該模型基于傳遞函數(shù)法計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱負(fù)荷，考慮了圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱對(duì)逐時(shí)負(fù)荷的影響。

2) 用某夏熱冬冷地區(qū)屏蔽門(mén)地鐵車(chē)站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性和可行性，逐小時(shí)負(fù)荷誤差多數(shù)時(shí)間內(nèi)小于15%，日累積誤差多數(shù)時(shí)間小于8%。

圖16 不同公共區(qū)控制溫度日累計(jì)冷負(fù)荷對(duì)比

Figure 16 Comparison of daily accumulated cooling load of large system under different setting temperatures

3) 本文中應(yīng)用該模型定量分析了降低機(jī)械新風(fēng)量和提高車(chē)站控制溫度兩種節(jié)能措施的節(jié)能量，從而可以為該站節(jié)能運(yùn)行策略的制定提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)。

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Load Prediction Model of Public Area in Metro Station Based on TRNSYS

MA Xiaoming, LI Xiaofeng, ZHU Yingxin

(Tsinghua University, Beijing 100084)

Taking the load of a public area in metro stations as the research object, we improved the calculation method for the load of public areas in metro stations on the basis of previous studies. The data obtained from the calculation method were used as the input parameter. We utilized TRNSYS to simulate the hourly cooling load of the public area of the metro station. The TRNSYS model was verified with an actual measurement result during summer of a metro station with the PSD in South China. We used the model to analyze the factors that have a significant influence on the load to tap the energy-saving potential of the station. When the fresh air valve was closed and the control temperature of the station was increased, the load in the public area of the station could be reduced by 68% and 42%, respectively. It is hoped that this research will provide guidance for metro HVAC system design, operation, and energy management.

metro; prediction model; TRNSYS; hourly load; PSD

U231

A

1672-6073(2021)02-0130-07

10.3969/j.issn.1672-6073.2021.02.021

2020-01-05

2020-03-30

馬曉明，男，碩士研究生，從事地鐵能耗模擬的研究，876603646@qq.com

朱穎心，女，教授，博士生導(dǎo)師

科技部“十三五”項(xiàng)目(2018YFC0705000)

馬曉明，李曉鋒，朱穎心. 基于TRNSYS的地鐵車(chē)站公共區(qū)冷負(fù)荷預(yù)測(cè)模型[J]. 都市快軌交通，2021，34(2)：130-136.

MA Xiaoming, LI Xiaofeng, ZHU Yingxin. Load prediction model of public area in metro station based on TRNSYS[J]. Urban rapid rail transit, 2021, 34(2): 130-136.

（編輯：王艷菊）