本發(fā)明涉及交通基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地鐵隧道通風(fēng)控制方法。

背景技術(shù)：

如今地鐵成了人們出行的重要工具之一，地鐵通風(fēng)系統(tǒng)能更好的更新隧道內(nèi)的空氣，使得乘客增加舒適感，現(xiàn)今地鐵隧道通風(fēng)控制方法僅考慮地鐵隧道內(nèi)空氣溫度、當(dāng)?shù)氐貙幼匀粶囟群褪彝饪諝鉁囟热齻€因素。

現(xiàn)有鐵隧道通風(fēng)控制方法考慮的主要因素有：①地鐵隧道內(nèi)空氣溫度；②室外空氣溫度，③當(dāng)?shù)氐貙幼匀粶囟取?/p>

上述通風(fēng)控制方法并未考慮隧道內(nèi)置余熱回收裝置時最佳隧道內(nèi)空氣溫度的影響，從而無法根據(jù)最佳隧道內(nèi)空氣溫度采取相應(yīng)的通風(fēng)模式，無法達(dá)到節(jié)能的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種地鐵隧道通風(fēng)控制方法，通過以下方案予以實現(xiàn):

一種地鐵隧道最佳空氣溫度的測算方法，所述的隧道最佳空氣溫度T_p為式(1)中f(T)＝0的T的值；

其中，Q(w)為單輛列車所對應(yīng)的余熱回收量；

E為列車空調(diào)制冷工況的能效比；

C為地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)的能效比；

所述的E＝a_iT+b_i(2)，其中a_i和b_i為t_i≤T<t_i+1時列車空調(diào)制冷工況的能效比的變化系數(shù)；i＝1，2，…，28，t_i+1＝t_i+1℃；

所述的C＝A_iT+B_i(3)，其中A_i和B_i為t_i≤T<t_i+1時地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)的能效比的變化系數(shù)；i＝1，2，…，28，t_i+1＝t_i+1℃；

所述的Q_L＝KA(T-T_in)+smQ_pc+sQ_3p+smm_pc(h-h_o) (4)，

其中，K為列車圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，單位w/(㎡℃)；

A為單輛列車外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，單位㎡；

s為列車車廂編組數(shù)；

m為每節(jié)車廂的車內(nèi)定員數(shù)；

m_pc為列車內(nèi)單位人員新風(fēng)量，單位kg/s；

Q_pc為列車內(nèi)單位人員冷負(fù)荷，單位為w；

Q_3p為每節(jié)車廂的照明及設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷，單位w；

h_o為列車內(nèi)設(shè)計工況下的空氣比焓，單位J/kg；

h為空氣溫度為T和所測的隧道內(nèi)空氣相對濕度為時的空氣比焓，單位J/kg；

T_in為列車內(nèi)空調(diào)設(shè)計溫度，單位℃；

其中公式(1)、(2)、(3)、(4)中所述的T為12-39℃之間任意取值，其中公式(2)、(3)中，t₁＝12℃，t_i+1＝t_i+1℃。

一種地鐵隧道通風(fēng)控制方法，

(1)當(dāng)?shù)罔F列車內(nèi)為非空調(diào)和空調(diào)供暖工況時：

當(dāng)室外空氣溫度大于隧道內(nèi)空氣溫度時，地鐵隧道的通風(fēng)模式為開式運行且開啟排熱風(fēng)機(jī)；

當(dāng)室外空氣溫度小于隧道內(nèi)空氣溫度時，地鐵隧道的通風(fēng)模式為閉式運行；

(2)地鐵列車內(nèi)空調(diào)為制冷工況時：

當(dāng)室外空氣溫度大于隧道內(nèi)空氣溫度，且隧道內(nèi)空氣溫度大于隧道最佳空氣溫度時，地鐵隧道的通風(fēng)模式為閉式運行；

當(dāng)室外空氣溫度大于隧道內(nèi)空氣溫度，且隧道內(nèi)空氣溫度小于隧道最佳空氣溫度時，地鐵隧道的通風(fēng)模式為開式運行且開啟排熱風(fēng)機(jī)；

當(dāng)室外空氣溫度小于隧道內(nèi)空氣溫度，且隧道內(nèi)空氣溫度大于隧道最佳空氣溫度時，地鐵隧道的通風(fēng)模式為開式運行且開啟排熱風(fēng)機(jī)；

當(dāng)室外空氣溫度小于隧道內(nèi)空氣溫度，且隧道內(nèi)空氣溫度小于隧道最佳空氣溫度時，地鐵隧道的通風(fēng)模式為閉式運行；

所述的隧道最佳空氣溫度通過權(quán)利要求1所述的方法測得；

所述的室外空氣溫度為地鐵隧道外的大氣溫度。

本發(fā)明的地鐵隧道通風(fēng)控制方法，考慮到了最佳隧道空氣溫度的影響，使得通風(fēng)模式的調(diào)節(jié)更加科學(xué)，使得列車空調(diào)及余熱回收裝置的工作更加協(xié)調(diào)，從而使得系統(tǒng)的整體耗能更低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的地鐵列車空調(diào)供暖工況時的通風(fēng)控制方法；

圖2為本發(fā)明提供的地鐵列車非空調(diào)工況時的通風(fēng)控制方法；

圖3為本發(fā)明提供的地鐵列車空調(diào)制冷工況時的通風(fēng)控制方法；

圖4為隧道內(nèi)溫度T與地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)的能效比C的函數(shù)曲線圖；

圖5為隧道內(nèi)溫度T與列車空調(diào)制冷工況的能效比E的函數(shù)曲線圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的地鐵隧道最佳空氣溫度測算方法和地鐵隧道通風(fēng)控制方法適用于設(shè)置有余熱回收裝置的地鐵隧道。

實施例1

本實施例提供一種精確測算地鐵隧道最佳空氣溫度T_p的測量方法，其中隧道最佳空氣溫度T_p為式(1)中f(T)＝0的T的值；

其中，Q(w)為每輛列車所對應(yīng)的余熱回收量，通過測量獲取。

E為列車空調(diào)制冷工況的能效比；E＝a_iT+b_i(2)，其中a_i和b_i為t_i≤T<t_i+1時列車空調(diào)制冷工況的能效比的變化系數(shù)；i＝1，2，…，28，t_i+1＝t_i+1；T為12-39℃之間任意取值，當(dāng)i＝1時，t_i＝12℃，隨著隧道內(nèi)溫度T的變化，a_i和b_i也發(fā)生變化，a_i和b_i可以通過測量所得，即列車空調(diào)制冷工況的能效比E是關(guān)于T的線性分段函數(shù)，當(dāng)溫度T確定時，E可通過計算得到。如圖5，為在15-40℃區(qū)間內(nèi)空調(diào)制冷工況的能效比E與溫度T的變化關(guān)系，其中當(dāng)i＝7，8，…，16，a_i＝-0.03，b_i＝4；當(dāng)i＝17，18，…，25，a_i＝-0.06，b_i＝4.81，其物理意義為隨著溫度T的升高，導(dǎo)致列車空調(diào)的冷凝溫度升高，從而使得列車空調(diào)制冷工況的能效比E下降，最終致使列車空調(diào)耗電量增大。可看出列車空調(diào)制冷工況的能效比E隨著溫度T升高在下降。在實際環(huán)境中在一個溫度區(qū)間中a_i和b_i可近似為定值。

C為地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)的能效比，C＝A_iT+B_i(3)，其中A_i和B_i為t_i≤T<t_i+1時地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)的能效比的變化系數(shù)；i＝1，2，…，28，t_i+1＝t_i+1；T為12-39℃之間任意取值，當(dāng)i＝1時，t_i＝12°，隨著隧道內(nèi)溫度T的變化A_i和B_i也發(fā)生變化，A_i和B_i可以通過測量獲得。即C是關(guān)于T的線性分段函數(shù)，當(dāng)溫度T確定時，C可通過計算得到。如圖4為溫度在10-35℃區(qū)間內(nèi)，地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)的能效比C與溫度T的變化關(guān)系，其中當(dāng)i＝1，2，…，10，A_i＝0.03，B_i＝1.82；當(dāng)i＝11，12，…，19，A_i＝0.01，B_i＝2.24，其物理意義為隨著溫度T的升高，導(dǎo)致地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度升高，從而使得地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)的能效比C增大，最終致使地鐵隧道余熱回收系統(tǒng)耗電量減少?？煽闯龅罔F隧道余熱回收系統(tǒng)的能效比C隨著溫度T升高在升高，在實際環(huán)境中在一個溫度區(qū)間A_i和B_i可近似為定值。

其中，Q_L＝KA(T-T_in)+smQ_pc+sQ_3p+smm_pc(h-h_o)(4)，其中K為列車圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，可通過測量所得；A(㎡)為單輛列車外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，可通過測量所得；s為列車車廂編組數(shù)，可以從地鐵運營方得到；m為每節(jié)車廂的車內(nèi)定員數(shù)，可以從地鐵運營方得到；m_pc(kg/s)為列車內(nèi)單位人員新風(fēng)量，可以從列車供應(yīng)商得到；Q_pc(w)為列車內(nèi)單位人員冷負(fù)荷，可以從列車供應(yīng)商得到；Q_3p(w)為每節(jié)車廂的照明及設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷，可以從列車供應(yīng)商得到；h_o(J/kg)為列車內(nèi)設(shè)計工況下的空氣比焓，可以從列車供應(yīng)商得到；h(J/kg)為空氣溫度為T和隧道內(nèi)空氣相對濕度為時的空氣比焓，當(dāng)空氣溫度T確定時，根據(jù)所測量的隧道內(nèi)空氣相對濕度即可計算出h；T_in(℃)為列車內(nèi)空調(diào)設(shè)計溫度，可以從列車供應(yīng)商得到。

由以上分析可知，公式(1)是關(guān)于T的函數(shù)，令公式(1)f(T）＝0時解的的T的值即為所求的隧道最佳空氣溫度T_p的值。

以6B型車(車型為B型車，每輛列車車廂編組數(shù)為s＝6，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積A＝1568㎡)為例，

列車圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K為4.5w/(㎡℃)；

車廂內(nèi)定員數(shù)m為300人；

單位人員新風(fēng)量m_pc為0.0032kg/s；

列車內(nèi)單位人員冷負(fù)荷Q_pc為90w；

每節(jié)車廂的照明及設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷Q_3p為2560w；

地鐵隧道內(nèi)相對空氣濕度為60％；

列車內(nèi)空調(diào)設(shè)計溫度T_in為26℃；

列車內(nèi)設(shè)計工況下的空氣比焓h_o為53324J/kg；

單輛列車所對應(yīng)的余熱回收量Q為1500kw；

在本實施例中，由于隨溫度T變化時，a_i、b_i、A_i和B_i變化很小，可近似為定值，測得a_i為-0.03；b_i為4；A_i為0.03；B_i為1.82(i＝1，2，…，28)；

利用公式(1)測算的最佳隧道空氣溫度T_p為22.5℃；

此時E值為3.33，C值為2.5，Q_L值為128kw。

對比例

本實施例提供一種粗略測算隧道最佳空氣溫度T_p的一種方式，如式(5)

隧道最佳空氣溫度T_p也可以近似為t_j的值。其中t_i取整數(shù)，當(dāng)i＝1時，t_i＝12°，t_i+1＝t_i+1，當(dāng)t_i確定時，a_i、b_i、A_i和B_i都可以測得；此處的a_i、b_i、A_i和B_i和實施例中的相同。

其中Q_i＝KA(t_i-T_in)+smQ_pc+sQ_3p+smm_pc(h_i-h_o)(6)，其中h_i為空氣溫度為t_i，相對濕度為時的空氣比焓；

即求得當(dāng)式(5)取得最小值時的溫度t_j，t_j即可近似為隧道最佳空氣溫度T_p。

以6B型車(車型為B型車，每輛列車車廂編組數(shù)為s＝6，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積A＝1568㎡)為例，

列車圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K為4.5w/(㎡℃)；

車廂內(nèi)定員數(shù)m為300人；

單位人員新風(fēng)量m_pc為0.0032kg/s；

列車內(nèi)單位人員冷負(fù)荷Q_pc為90w；

每節(jié)車廂的照明及設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷Q_3p為2560w；

地鐵隧道內(nèi)相對空氣濕度為60％；

列車內(nèi)空調(diào)設(shè)計溫度T_in為26℃；

列車內(nèi)設(shè)計工況下的空氣比焓h_o為53324J/kg；

單輛列車所對應(yīng)的余熱回收量Q為1500kw；

在本實施例中，由于隨溫度T變化時，a_i、b_i、A_i和B_i變化很小，可近似為定值，測得a_i為-0.03；b_i為4；A_i為0.03；B_i為1.82(i＝1，2，…，28)；

利用公式(5)估算的最佳隧道空氣溫度T_p為22℃；

此時j值為11，E值為3.34，C值為,2.48，Q_j值為117kw。

實施例2

本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，算得最佳隧道空氣溫度T_p為22.5℃后，地鐵隧道的通風(fēng)控制方法如下：

(1)當(dāng)?shù)罔F列車內(nèi)為空調(diào)和空調(diào)供暖工況時：

當(dāng)室外空氣溫度大于隧道內(nèi)空氣溫度時，地鐵隧道的通風(fēng)模式為開式運行且開啟排熱風(fēng)機(jī)；

當(dāng)室外空氣溫度小于隧道內(nèi)空氣溫度時，地鐵隧道的通風(fēng)模式為閉式運行；

(2)地鐵列車內(nèi)空調(diào)為制冷工況時：

當(dāng)室外空氣溫度T_w為30℃，隧道內(nèi)實際空氣溫度T_m為32℃，則此時地鐵隧道的通風(fēng)模式為開式運行且開啟排熱風(fēng)機(jī)；

當(dāng)室外空氣溫度T_w為32℃，隧道內(nèi)實際空氣溫度T_m為30℃，則此時地鐵隧道的通風(fēng)模式為閉式運行；

當(dāng)室外空氣溫度T_w為20℃，隧道內(nèi)實際空氣溫度T_m為25℃，則此時地鐵隧道的通風(fēng)模式為開式運行且開啟排熱風(fēng)機(jī)

當(dāng)室外空氣溫度T_w為14℃，隧道內(nèi)實際空氣溫度T_m為20℃，則此時地鐵隧道的通風(fēng)模式為應(yīng)閉式運行。

(3)節(jié)能分析：

當(dāng)室外空氣溫度T_w為14℃，隧道內(nèi)實際空氣溫度T_m為22℃。如果此時不考慮最佳隧道空氣溫度這一影響因素，此時應(yīng)開式運行。則此時每輛列車所對應(yīng)的余熱回收系統(tǒng)和地鐵列車空調(diào)系統(tǒng)的總耗電量670kw。

當(dāng)室外空氣溫度T_w為14℃，隧道內(nèi)實際空氣溫度T_m為22℃，按本控制方法的地鐵隧道的通風(fēng)模式為應(yīng)閉式運行。此時每輛列車所對應(yīng)的余熱回收系統(tǒng)和地鐵列車空調(diào)系統(tǒng)的總耗電量639kw，大約節(jié)能5％。