地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量確定方法

王 艷 籃 杰 李國棟 王海濤

(1.中原工學(xué)院,鄭州;2.中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司,武漢;3.河南工業(yè)大學(xué),鄭州)

0 引言

空調(diào)系統(tǒng)能耗占地鐵車站總能耗的比例較大[1]。地鐵車站利用空調(diào)系統(tǒng)為地鐵運營提供健康舒適的空氣環(huán)境,并為地鐵設(shè)備安全運行提供適宜的空氣環(huán)境。地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計是降低空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)成本和空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能減排的主要技術(shù)措施。地鐵電氣設(shè)備發(fā)熱量導(dǎo)致的空調(diào)負荷占地鐵車站設(shè)備間空調(diào)總負荷的比例最大[2]。地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計需要準確的地鐵設(shè)備發(fā)熱量數(shù)據(jù),然而目前仍缺少準確可靠的地鐵設(shè)備發(fā)熱量數(shù)據(jù)和計算分析方法[3-4]。根據(jù)設(shè)備發(fā)熱量估計數(shù)據(jù)確定地鐵車站設(shè)備空調(diào)負荷,會引起空調(diào)設(shè)計負荷偏大,導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)能源浪費和建設(shè)成本增加。

地鐵車站弱電設(shè)備間一般要求室內(nèi)氣溫不超過27 ℃,且要求室內(nèi)空氣相對濕度范圍為40%～60%?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),地鐵車站設(shè)備管理間空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計負荷經(jīng)常大于實際負荷[5],地鐵設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量設(shè)計值有較大的優(yōu)化空間[6],設(shè)備間濕負荷主要來源于設(shè)備間滲透風(fēng)[7-8],設(shè)備功率是確定設(shè)備發(fā)熱量的重要技術(shù)參數(shù)。雖然現(xiàn)有研究已經(jīng)對設(shè)備發(fā)熱量和設(shè)備間空調(diào)負荷進行了實測和理論分析研究[9],但是地鐵設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量確定結(jié)果缺少準確性驗證,且沒有深入分析影響設(shè)備發(fā)熱量和空調(diào)負荷的主要影響因素[10]。因此,本文提出了一種地鐵車站設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量確定新方法,利用弱電設(shè)備發(fā)熱量實測數(shù)據(jù)與模型預(yù)測數(shù)據(jù)相互驗證,可以有效提高弱電設(shè)備發(fā)熱量確定結(jié)果的準確性。結(jié)合實際地鐵車站的數(shù)據(jù),研究了室內(nèi)氣溫、地鐵是否運營、安裝設(shè)備額定功率、地鐵車站類型和設(shè)備房間面積等因素對弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量和空調(diào)負荷的影響,從而為地鐵車站弱電設(shè)備間空調(diào)負荷的設(shè)計提供參考。

1 地鐵車站弱電設(shè)備發(fā)熱量確定方法

1.1 弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量確定方法概述

該方法根據(jù)實測弱電設(shè)備間送回風(fēng)比焓、溫濕度和風(fēng)量,利用焓差原理計算地鐵車站弱電設(shè)備間余熱負荷;根據(jù)設(shè)備外表面溫度、熱流密度和空氣溫度等實測數(shù)據(jù),通過分析弱電設(shè)備間余熱負荷的構(gòu)成確定弱電設(shè)備發(fā)熱量。同時,根據(jù)設(shè)備表面溫度、空氣溫度、建筑圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度等實測數(shù)據(jù)和弱電設(shè)備功率等設(shè)計數(shù)據(jù),采用建立的弱電設(shè)備發(fā)熱量預(yù)測模型[11]計算確定弱電設(shè)備發(fā)熱量。最后,通過對比基于焓差原理法的弱電設(shè)備發(fā)熱量實測數(shù)據(jù)和弱電設(shè)備發(fā)熱量模型預(yù)測數(shù)據(jù),確定地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量,可以有效保證弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量確定結(jié)果的準確性。

1.2 基于焓差原理的弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量實測方法

注：Lsa和Lra分別為設(shè)備間送風(fēng)量和回風(fēng)量,m3/h;ρsa和ρra分別為設(shè)備間送風(fēng)密度和回風(fēng)密度,kg/m3;hsa和hra分別為設(shè)備間送風(fēng)比焓和回風(fēng)比焓,J/kg。圖1 空調(diào)房間熱平衡原理圖

地鐵車站弱電設(shè)備間余熱負荷計算式為

Q=Qwa+Qia+Qhu+Qeq+Qli

(1)

弱電設(shè)備間余熱負荷可以根據(jù)測量的送風(fēng)熱量和回風(fēng)熱量計算得到(空氣焓差法)。式(2)為利用焓差原理計算地鐵車站弱電設(shè)備管理用房余熱負荷的計算公式。

Q=Lraρrahra-Lsaρsahsa

(2)

弱電設(shè)備間圍護結(jié)構(gòu)余熱可以根據(jù)測量的圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度計算確定,圍護結(jié)構(gòu)余熱可以利用式(3)計算確定。

Qwa=qinAwa

(3)

式中qin為設(shè)備間圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度,W/m2;Awa為圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面面積,m2。

滲透風(fēng)余熱是指地鐵活塞風(fēng)效應(yīng)使室外高溫空氣進入設(shè)備間形成的空調(diào)余熱負荷。滲透風(fēng)余熱可以根據(jù)測量的送風(fēng)量、回風(fēng)量、室內(nèi)空氣比焓和室外軌行區(qū)空氣比焓計算確定。滲透風(fēng)余熱可以利用式(4)計算確定。需要指出的是,用式(4)計算的滲透風(fēng)量與真實滲透風(fēng)量可能有一定的差異,主要原因是地鐵列車進出車站帶來的“活塞風(fēng)”會產(chǎn)生較大的波動,活塞風(fēng)引起的滲透風(fēng)量與房間縫隙及位置、活塞風(fēng)強弱密切相關(guān)。

Qia=(Lraρra-Lsaρsa)(ho-hra)

(4)

式中ho為室外軌行區(qū)空氣比焓,J/kg。

1.3 地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量預(yù)測模型

弱電設(shè)備通過傳導(dǎo)、對流和輻射的傳熱方式與室內(nèi)空氣、室內(nèi)物體和建筑圍護結(jié)構(gòu)進行換熱。式(5)～(9)為地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量數(shù)學(xué)模型,可以利用傳遞函數(shù)式(10)求解設(shè)備發(fā)熱量數(shù)學(xué)模型[11],計算確定地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備實時發(fā)熱量。

Qeq=Qeq,cv+Qeq,ra+Qeq,cd

(5)

(6)

(7)

Qeq,cd=KsAc(Teq-Tss)

瑞薩科技公司成立于2003年，可提供大規(guī)模集成電路系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計、制造、銷售和服務(wù)，包括微機、邏輯和模擬設(shè)備、分立器件和存儲器產(chǎn)品。瑞薩的汽車電子組件范圍包括資訊系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)及動力傳送控制系統(tǒng)五大類，可提供的解決方案有電動車窗、空氣調(diào)節(jié)控制、安全氣袋和ABS/穩(wěn)定裝置等。

(8)

(9)

(10)

式(5)～(10)中Qeq,cv為弱電設(shè)備對流散熱量,W;Qeq,ra為弱電設(shè)備輻射散熱量,W;Qeq,cd為弱電設(shè)備熱傳導(dǎo)散熱量,W;cpa為空氣的比定壓熱容,J/(kg·K);ρa為空氣密度,kg/m3;vf為冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流量,m3/s;Tf為冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流的溫度,K;Ta為室內(nèi)空氣溫度,K;N為弱電設(shè)備數(shù)量;h為設(shè)備外表面對流換熱系數(shù),W/(m2·K);Aeq,i為第i個設(shè)備外表面面積,m2;Teq,i為第i個設(shè)備外表面溫度,K;σ為黑體輻射常數(shù),取5.67×10-8W/(m2·K4);εe為設(shè)備表面發(fā)射率,取0.65;εw為房間圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面發(fā)射率;Tw為房間圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度,K;Ae為設(shè)備外表面面積,m2;Aw為房間圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面面積,m2;Ks為弱電設(shè)備與周圍固體的傳熱系數(shù),W/(m2·K);Ac為弱電設(shè)備與周圍固體傳熱的熱傳導(dǎo)面積,m2;Teq為弱電設(shè)備外表面溫度,K;Tss為弱電設(shè)備周圍固體的外表面溫度,K;β為地鐵弱電設(shè)備排熱風(fēng)機動能和顯示屏光能的等效系數(shù);P為設(shè)備功率,W;cp為弱電設(shè)備的比定壓熱容,J/(kg·K);m為弱電設(shè)備的質(zhì)量,kg;T為溫度,K;τ為時間,s,在本研究中時間步長為300 s(5 min);G(s)為傳遞函數(shù),其中s為傳遞因子;a0～a5、b0～b4為傳遞系數(shù),根據(jù)文獻[11]確定。

2 地鐵車站弱電設(shè)備發(fā)熱量確定結(jié)果和影響因素分析

本研究選取鄭州地區(qū)的地鐵車站A、B、C作為測試車站,測量和確定地鐵弱電設(shè)備間的逐時空調(diào)負荷和設(shè)備發(fā)熱量。A車站是信號集中車站,B、C車站是信號非集中車站。利用式(2)焓差原理計算地鐵車站弱電設(shè)備間的余熱負荷,根據(jù)式(1)計算確定弱電設(shè)備發(fā)熱量。利用式(5)～(9)預(yù)測弱電設(shè)備發(fā)熱量,對比弱電設(shè)備發(fā)熱量預(yù)測模型預(yù)測結(jié)果和實測結(jié)果,保證弱電設(shè)備發(fā)熱量確定結(jié)果的準確性,研究室內(nèi)氣溫、地鐵是否運營、設(shè)備額定功率和車站類型等因素對空調(diào)負荷和設(shè)備發(fā)熱量的影響。測量時間為2021年7月19日至10月25日,測量儀器儀表包括：風(fēng)量罩(精度±12 m3/h)、空氣比焓傳感器(精度±1 J/kg)、空氣溫度傳感器(精度±0.1 ℃)、空氣濕度傳感器(精度±3%)、熱流計(精度±0.1 W/m2)、熱電偶(精度±0.2 ℃)和風(fēng)速儀(精度±0.04 m/s)。弱電設(shè)備測試房間包括通信設(shè)備間、信號設(shè)備間、AFC(自動售檢票系統(tǒng))設(shè)備間及電源室、綜合監(jiān)控設(shè)備間、民用通信設(shè)備間、警用通信設(shè)備間、電源整合設(shè)備間和屏蔽門控制設(shè)備間等設(shè)備房間。

2.1 室內(nèi)氣溫對弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量的影響

研究室內(nèi)氣溫對弱電設(shè)備間空調(diào)負荷和設(shè)備發(fā)熱量的影響有助于確定設(shè)備間設(shè)計溫度和設(shè)計送風(fēng)量。本研究考慮的弱電設(shè)備間類型和數(shù)量較多,無法給出全部測量和研究結(jié)果,因此本文僅給出了A車站通信設(shè)備間的測試和研究結(jié)果,選擇該設(shè)備間的原因是設(shè)備發(fā)熱量受室內(nèi)氣溫影響較大,便于分析和研究室內(nèi)氣溫對弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量的影響。室內(nèi)氣溫對其余弱電設(shè)備間的影響與該設(shè)備間相似。圖2顯示了A車站通信設(shè)備間的實測送回風(fēng)溫度。送風(fēng)溫度為18.3～27.4 ℃,平均送風(fēng)溫度為21.72 ℃,送風(fēng)溫度波動較大;回風(fēng)溫度為21.9～27.6 ℃,平均回風(fēng)溫度為24.1 ℃,回風(fēng)溫度波動也較大。夜間地鐵停止運營期間空調(diào)制冷設(shè)備不運行,通信設(shè)備間送風(fēng)溫度較高;白天地鐵運營期間空調(diào)制冷設(shè)備正常運行,通信設(shè)備間送風(fēng)溫度較低。

圖2 A車站通信設(shè)備間實測送回風(fēng)溫度

圖3顯示了A車站通信設(shè)備間設(shè)備外表面和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面實測溫度。5個設(shè)備外表面測點分別布置在5個不同的設(shè)備上,測點位置由測試人員根據(jù)設(shè)備具體情況隨機確定。不同設(shè)備外表面溫度差異性較大,最高溫度為45.14 ℃,出現(xiàn)在空調(diào)制冷設(shè)備停止運行期間;設(shè)備外表面最低溫度為23.32 ℃,出現(xiàn)在回風(fēng)溫度最低時。室內(nèi)氣溫對設(shè)備外表面和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度均有一定影響。設(shè)備外表面相同位置處的溫度波動不大,回風(fēng)溫度大幅升降及波動會引起設(shè)備外表面溫度和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的小幅升降及波動。

圖3 A車站通信設(shè)備間設(shè)備和圍護結(jié)構(gòu)表面實測溫度

圖4顯示了A車站通信設(shè)備間設(shè)備外表面(設(shè)備外表面測點1處)和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面實測熱流密度。設(shè)備外表面熱流密度相對比較穩(wěn)定,回風(fēng)溫度的大幅度升高基本沒有引起設(shè)備外表面熱流密度的顯著變化。空調(diào)制冷設(shè)備運行期間圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度相對比較穩(wěn)定,存在熱流密度值的小幅度波動;空調(diào)制冷設(shè)備停止運行期間設(shè)備間外部空氣溫度升高,引起圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度顯著增大。因此,室內(nèi)氣溫變化對設(shè)備外表面熱流密度的影響較小,對圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度影響較大。

圖4 A車站通信設(shè)備間設(shè)備和圍護結(jié)構(gòu)表面實測熱流密度

圖5顯示了A車站通信設(shè)備間實測逐時全熱負荷、圍護結(jié)構(gòu)余熱、滲透風(fēng)余熱、設(shè)備發(fā)熱量和設(shè)計負荷。實測的逐時全熱負荷為6.06～11.44 kW,平均為9.39 kW,遠小于設(shè)計負荷24.50 kW。實測的逐時圍護結(jié)構(gòu)余熱為1.43～2.13 kW,平均為1.74 kW。實測的逐時滲透風(fēng)余熱為-0.05～0.74 kW,平均為0.38 kW。實測的逐時設(shè)備發(fā)熱量為5.01～9.14 kW,平均設(shè)備發(fā)熱量為7.77 kW。模型計算的逐時設(shè)備發(fā)熱量與實測的逐時設(shè)備發(fā)熱量吻合很好,最大偏差為0.89 kW,最大相對誤差為10.2%,表明實測的逐時設(shè)備發(fā)熱量具有較高的準確性和可靠性。設(shè)備發(fā)熱量占通信設(shè)備間空調(diào)余熱的74.74%～85.78%,設(shè)備發(fā)熱量占通信設(shè)備間空調(diào)余熱的比例較大。圍護結(jié)構(gòu)余熱占通信設(shè)備間空調(diào)余熱的14.22%～23.70%。滲透風(fēng)余熱占通信設(shè)備間空調(diào)余熱的-0.50%～7.21%。全熱負荷明顯大于顯熱負荷,表明該設(shè)備間存在較大的濕負荷,A車站是新建車站,弱電設(shè)備間圍護結(jié)構(gòu)濕度較大,且地鐵活塞風(fēng)也會使該弱電設(shè)備間存在較大的滲透風(fēng)量,滲透風(fēng)的濕度偏大,兩者綜合作用導(dǎo)致該設(shè)備間的全熱負荷明顯大于顯熱負荷。地鐵停止運營期間實測的滲透風(fēng)量較小,實測的全熱負荷仍然大于實測的顯熱負荷,說明潮濕的圍護結(jié)構(gòu)是該通信設(shè)備間濕負荷的主要來源。測試時熱流計測量的是測量點總的傳熱速率,包括測量點的輻射換熱、對流換熱和傳導(dǎo)換熱。該通信設(shè)備間的濕負荷占比較大,因此房間空調(diào)余熱負荷是指空調(diào)房間的全熱負荷,顯熱負荷在本研究中只起到參考作用,因此本文沒有給出該通信設(shè)備間的顯熱負荷。

圖5 A車站通信設(shè)備間逐時全熱負荷、圍護結(jié)構(gòu)余熱、滲透風(fēng)余熱、設(shè)備發(fā)熱量和設(shè)計負荷

2.2 地鐵是否運營對弱電設(shè)備發(fā)熱量的影響

在A車站民用通信設(shè)備間開展了地鐵運營對弱電設(shè)備間逐時空調(diào)余熱影響的試驗測試研究。選擇該設(shè)備間的原因是設(shè)備發(fā)熱量受地鐵是否運營影響較大,設(shè)備發(fā)熱量變化基本可以不考慮其他因素的影響,室內(nèi)氣溫對其余弱電設(shè)備間的影響與該設(shè)備間相似。圖6顯示了A車站民用通信設(shè)備間實測送回風(fēng)溫度。送風(fēng)溫度為19.4～21.4 ℃,送風(fēng)溫度波動較小;回風(fēng)溫度為24.9～25.9 ℃,回風(fēng)溫度很穩(wěn)定,波動也較小。

圖6 A車站民用通信設(shè)備間實測送回風(fēng)溫度

圖7顯示了A車站民用通信設(shè)備間設(shè)備外表面實測溫度和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面實測溫度。5個設(shè)備外表面測點分別布置在5個不同的設(shè)備上,測點位置由測試人員根據(jù)設(shè)備具體情況隨機確定。不同設(shè)備外表面溫度差異性較大,送回風(fēng)溫度的小幅波動沒有引起設(shè)備外表面溫度和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的顯著變化。

圖7 A車站民用通信設(shè)備間設(shè)備和圍護結(jié)構(gòu)表面實測溫度

圖8顯示了A車站民用通信設(shè)備間設(shè)備外表面實測熱流密度和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面實測熱流密度。設(shè)備外表面溫度較高(設(shè)備外表面1處)引起設(shè)備外表面熱流密度相對較大,圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度較低導(dǎo)致圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度相對較小;設(shè)備外表面熱流密度波動幅度大于圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度波動幅度;地鐵運營期間的設(shè)備外表面熱流密度均值略大于地鐵停止運營期間的均值;由于送回風(fēng)溫度和風(fēng)量沒有顯著變化,圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度沒有顯著變化。以上情況表明地鐵是否運營對民用通信設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量有較大的影響。究其原因是民用通信設(shè)備間是設(shè)置中國移動、聯(lián)通、電信等機柜的專用弱電設(shè)備間,地鐵運營時乘客的通信和上網(wǎng)活動會增加弱電設(shè)備的發(fā)熱量,非運營期間則幾乎沒有乘客的通信和上網(wǎng)活動,因此民用通信設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量受地鐵是否運營的影響較大。另外,分析圖5可知,通信設(shè)備間的設(shè)備發(fā)熱量較小值也出現(xiàn)在地鐵停止運營期間,表明其他弱電設(shè)備間也有相似的弱電設(shè)備發(fā)熱量規(guī)律。

圖8 A車站民用通信設(shè)備間設(shè)備和圍護結(jié)構(gòu)表面實測熱流密度

圖9顯示了A車站民用通信設(shè)備間實測逐時全熱負荷、圍護結(jié)構(gòu)余熱、滲透風(fēng)余熱、設(shè)備發(fā)熱量和設(shè)計負荷。實測的逐時全熱負荷為15.17～18.58 kW,平均全熱負荷為17.37 kW,遠小于設(shè)計負荷34.7 kW;實測的逐時圍護結(jié)構(gòu)余熱為2.2～2.6 kW,平均圍護結(jié)構(gòu)余熱為2.5 kW;實測的逐時設(shè)備發(fā)熱量為12.58～16.02 kW,平均設(shè)備發(fā)熱量為14.85 kW;模型計算的逐時設(shè)備發(fā)熱量與實測的逐時設(shè)備發(fā)熱量吻合很好,最大偏差為0.8 kW,最大相對誤差為9.1%,表明模型計算的逐時設(shè)備發(fā)熱量具有較高的準確性和可靠性;試驗測試期間A車站民用通信設(shè)備間圍護結(jié)構(gòu)余熱和滲透風(fēng)余熱變化均很小,因此計算設(shè)備發(fā)熱量變化時基本可以不考慮圍護結(jié)構(gòu)余熱和滲透風(fēng)余熱變化的影響。A車站民用通信設(shè)備間的測試結(jié)果表明：地鐵運營期間設(shè)備發(fā)熱量大于非運營期間設(shè)備發(fā)熱量,地鐵非運營期間設(shè)備發(fā)熱量最大減小幅度為21.62%;地鐵運營期間全熱負荷大于非運營期間全熱負荷,地鐵非運營期間全熱負荷最大減小幅度為18.35%。因此,地鐵是否運營對民用通信設(shè)備間空調(diào)余熱和設(shè)備發(fā)熱量有較大的影響。

圖9 A車站民用通信設(shè)備間逐時全熱負荷、圍護結(jié)構(gòu)余熱、滲透風(fēng)余熱、設(shè)備發(fā)熱量和設(shè)計負荷

2.3 設(shè)備額定功率對弱電設(shè)備發(fā)熱量的影響

選擇A、B、C車站的綜合監(jiān)控設(shè)備間進行設(shè)備額定功率對弱電設(shè)備間逐時空調(diào)余熱影響的試驗測試研究。其他弱電設(shè)備間的研究結(jié)果與綜合監(jiān)控設(shè)備間相似。A車站是通信信號集中的普通地鐵地下車站,綜合監(jiān)控設(shè)備間建筑面積為31.87 m2,設(shè)備額定功率為6.2 kW。B車站是通信信號非集中的地鐵換乘車站,綜合監(jiān)控設(shè)備間建筑面積為31.08 m2,設(shè)備額定功率為4.9 kW。C車站是層高較大、具有夾層的通信信號非集中的地鐵車站,綜合監(jiān)控設(shè)備間建筑面積為47.88 m2,設(shè)備額定功率為5.3 kW。

圖10顯示了A、B、C車站綜合監(jiān)控設(shè)備間的實測全熱負荷和設(shè)備發(fā)熱量。經(jīng)與模型計算的逐時設(shè)備發(fā)熱量對比和驗證,實測的逐時設(shè)備發(fā)熱量具有較高的準確性和可靠性。設(shè)備發(fā)熱量占綜合監(jiān)控設(shè)備間全熱負荷的65.21%～93.73%,地鐵運營期間設(shè)備發(fā)熱量大于非運營期間的設(shè)備發(fā)熱量,運營期間全熱負荷大于非運營期間全熱負荷。3個地鐵車站的綜合監(jiān)控設(shè)備間全熱負荷和設(shè)備發(fā)熱量峰值的大小順序為A車站(設(shè)備發(fā)熱量峰值6.58 kW)>C車站(設(shè)備發(fā)熱量峰值4.82 kW)>B車站(設(shè)備發(fā)熱量峰值4.16 kW)。設(shè)備發(fā)熱量峰值與設(shè)備額定功率密切相關(guān),設(shè)備發(fā)熱量峰值受建筑面積和地鐵地下車站類型的影響不大。因此,應(yīng)將設(shè)備額定功率作為確定弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量和全熱負荷的重要依據(jù)。

圖10 綜合監(jiān)控設(shè)備間實測全熱負荷和設(shè)備發(fā)熱量

3 結(jié)論

針對地鐵空調(diào)負荷設(shè)計缺少準確可靠的設(shè)備發(fā)熱量數(shù)據(jù)問題,本文提出了一種地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量確定新方法,該方法利用弱電設(shè)備發(fā)熱量實測結(jié)果和發(fā)熱量預(yù)測模型預(yù)測結(jié)果確定地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量,預(yù)測模型預(yù)測結(jié)果和實測結(jié)果可以相互驗證,可以有效提高弱電設(shè)備發(fā)熱量確定結(jié)果的準確性。研究了室內(nèi)氣溫、地鐵是否運營、設(shè)備額定功率和車站類型等因素對弱電設(shè)備間空調(diào)負荷和設(shè)備發(fā)熱量的影響。主要研究結(jié)論如下：

1) 提出的地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量確定方法可以有效提高設(shè)備發(fā)熱量確定結(jié)果的準確性。

2) 室內(nèi)氣溫對設(shè)備外表面和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度及圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱流密度有較大影響,對設(shè)備外表面熱流密度有較小的影響。

3) 地鐵是否運營對地鐵車站弱電設(shè)備間空調(diào)余熱和設(shè)備發(fā)熱量有較大影響,地鐵運營期間弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量大于非運營期間設(shè)備發(fā)熱量。

4) 地鐵車站弱電設(shè)備間設(shè)備發(fā)熱量峰值與安裝設(shè)備的額定功率密切相關(guān),設(shè)備發(fā)熱量峰值受建筑面積和地鐵地下車站類型的影響不大。