一种地铁设备用房设备发热量测量系统及方法与流程

1.本发明涉及地铁设备用房技术领域，更具体的是涉及一种地铁设备用房设备发热量测量系统及方法。


背景技术：

2.地铁作为城市轨道交通的一个有力工具，已经成为解决城市交通拥挤问题的主要手段；由于地铁投资巨大、公益性特征明显，一定程度上加重了地方债务负担，地铁建设应强化勘察设计，着力提升投资效益。
3.地铁设备用房设备负荷占地铁设备用房总空调负荷的比重很大，且地铁车站设备用房的空调负荷较为复杂，相应的设备用房设备负荷难以确定，一般根据相关专业提供资料进行空调负荷计算；由于缺少地铁设备用房设备发热量的准确测量方法和专门的测量设备系统，目前国内地铁空调系统设计时缺少准确可靠的地铁设备用房设备发热量依据和参考值，难以准确的确定地铁设备空调负荷，给地铁空调系统设计带来困难。
4.国内地铁空调系统设计时，地铁设备用房设备发热量计算值普遍偏大，导致地铁设备用房空调负荷设计值偏大，不但增加了空调系统和土建的建设成本，而且增加了地铁空调系统能耗，不符合国家节能减排的要求，因此，准确的测量地铁设备用房设备发热量显得尤为重要，可以给地铁设备负荷的设计计算提供可靠参考和依据，可以减少地铁空调系统装机容量，减少地铁空调建设成本，降低地铁空调系统运行能耗，减少地铁空调系统碳排放量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对缺少地铁设备用房设备发热量的准确测量方法和专门用于测量地铁设备的传感器系统的实际情况，提供一种综合采用直接测量方法和间接测量方法的地铁设备发热量测量系统以及测定设备发热量的方法。
6.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
7.一种地铁设备用房设备发热量测量系统，包括连接同一台数据记录仪的间接法测量地铁设备发热量系统和直接法测量地铁设备发热量系统；间接法测量地铁设备发热量系统包括一个绝热帆布风袋、两个焓值传感器、两个风量传感器、一个风机；直接法测量地铁设备发热量系统包括六个热流密度传感器、六个温度传感器；上述的所有传感器均与数据记录仪线连接，数据记录仪用于记录和保存传感器数据。
8.具体的，在间接法测量地铁设备发热量系统中，所述的绝热帆布风袋将地铁设备包覆其中，其两端各设置一个风口，分别为进风口和出风口；进风口处设置焓值传感器和风量传感器，出风口处另外设置焓值传感器和风量传感器；所述风机设置在进风口之外，为空气在绝热帆布风袋中流动提供动力。
9.具体的，在直接法测量地铁设备发热量系统中，六个热流密度传感器分别设置在地铁设备的上、下、左、右、前、后这六个面上，同样的，六个温度传感器也分别在地铁设备的
上、下、左、右、前、后这六个面上设置。
10.一种地铁设备用房设备发热量测量方法，利用上述一种地铁设备用房设备发热量测量系统，采用如下步骤确定地铁设备发热量：
11.根据间接法测量地铁设备发热量所得数据进行地铁设备发热量q1的计算；
12.根据直接法测量地铁设备发热量所得数据进行地铁设备发热量q2的计算；
13.根据间接法测量的地铁设备发热量q1与直接法测量的地铁设备发热量q2的数值进行判断，进而确定地铁设备发热量。
14.具体的，根据间接法测量地铁设备发热量所得数据进行地铁设备发热量q1的计算，具体采用式(1)计算确定：
15.q1＝m
inhin-m
outhout
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
16.式中，m
in
是风袋进风口质量流量；m
out
是风袋出风口质量流量；h
in
为风袋进风口空气焓值；h
out
为风袋出风口空气焓值。
17.具体的，根据直接法测量地铁设备发热量所得数据进行地铁设备发热量q2的计算，具体使用表面热流密度数据并采用式(2)计算确定：
18.q2＝q
左a左
q
右a右
q
上a上
q
下a下
q
前a前
q
后a后
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
19.式中，q
左
是设备左表面热流密度；q
右
是设备右表面热流密度；q
上
是设备上表面热流密度；q
下
是设备下表面热流密度；q
前
是设备前表面热流密度；q
后
是设备后表面热流密度；a
左
是设备左表面面积；a
右
是设备右表面面积；a
上
是设备上表面面积；a
下
是设备下表面面积；a
前
是设备前表面面积；a
后
是设备后表面面积；
20.若表面热流密度测量很难准确测量时，使用表面温度数据并采用式(3)计算确定：
[0021][0022]
式中，q(tr)是设备表面热流密度；l是特定方向的热流密度测试组成部分；k是热扩散系数；r是总时间步长；δt是时间间隔；c
p
是空气比热容；ρ是空气密度。
[0023]
具体的，根据间接法测量的地铁设备发热量q1与直接法测量的地铁设备发热量q2的数值进行判断：
[0024]
若间接测量法测量的地铁设备发热量q1与直接测量法测量的地铁设备发热量q2两者之间的偏差小于10％，则采用q1和q2的平均值作为地铁设备发热量。
[0025]
若间接测量法测量的地铁设备发热量q1与直接测量法测量的地铁设备发热量q2两者之间的偏差大于10％，则采用式(3)计算地铁设备各个表面的热流密度，并利用式(3)的计算结果校正地铁表面热流密度实测值；若热流密度计算值与实测值之间的偏差小于10％，则将直接测量法测量的地铁设备发热量q2作为地铁设备发热量；若热流密度计算值与实测值两者之间的误差大于10％，则将间接测量法测量的地铁设备发热量q1作为地铁设备发热量。
[0026]
本发明的有益效果如下：
[0027]
本发明的优点在综合采用直接测量方法和间接测量方法的测量地铁设备发热量，直接测量方法的测量结果与间接测量方法的测量结果可以相互验证，从而提高了测量地铁设备发热量的准确性，可以减小地铁设备空调负荷的设计值，节省地铁空调系统装机容量
和建设成本，减少地铁空调系统能耗和碳排放量。
附图说明
[0028]
图1是间接测量方法测量地铁设备发热量的系统构成；
[0029]
图2是直接测量方法测量地铁设备发热量的系统构成；
[0030]
附图标记：1-绝热帆布风袋，2-风机，3-进风口焓值传感器，4-进风口风量传感器，5-出风口风量传感器，6-出风口焓值传感器，7-数据记录仪，8-左表面温度传感器，9-左表面热流传感器，10-上表面温度传感器，11-上表面热流传感器，12-右表面温度传感器，13-右表面热流传感器，14-下表面温度传感器，15-下表面热流传感器，16-前表面温度传感器，17-后表面温度传感器，18-前表面热流传感器，19-后表面热流传感器。
具体实施方式
[0031]
为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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0032]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
实施例1
[0034]
如图1和图2所示，本实施例提供一种地铁设备用房设备发热量测量系统，包括连接同一台数据记录仪7的间接法测量地铁设备发热量系统和直接法测量地铁设备发热量系统，数据记录仪用于记录和保存传感器数据。
[0035]
所述的间接法测量地铁设备发热量系统包括一个绝热帆布风袋1、两个焓值传感器、两个风量传感器、一个风机2，其中传感器与数据记录仪7连接。
[0036]
如图1所示，所述的绝热帆布风袋1将地铁设备包覆其中，绝热帆布风袋1两端各设置一个风口，一个风口用于进风，另一个风口用于排风；风机2用于为空气在风袋中流动提供动力，进风口焓值传感器3用于测量风袋进风口空气焓值，进风口风量传感器4用于测量风袋出风口空气质量流量，出风口焓值传感器6用于测量风袋出风口空气焓值，出风口风量传感器5用于测量风袋出风口空气质量流量，数据记录仪7用于记录和保存传感器数据。
[0037]
所述的直接法测量地铁设备发热量系统包括六个热流密度传感器及六个温度传感器，六个热流密度传感器分别设置在地铁设备的上、下、左、右、前、后这六个面上，同样的，六个温度传感器也分别在地铁设备的上、下、左、右、前、后这六个面上设置，这些传感器均与数据记录仪7线连接。
[0038]
如图2所示，左表面温度传感器8用于测量地铁设备左表面温度，左表面热流传感器9用于测量地铁设备左表面热流密度；上表面温度传感器10用于测量地铁设备上表面温度，上表面热流传感器11用于测量地铁设备上表面热流密度；右表面温度传感器12用于测量地铁设备右表面温度，右表面热流传感器13用于测量地铁设备右表面热流密度；下表面
温度传感器14用于测量地铁设备下表面温度，下表面热流传感器15用于测量地铁设备下表面热流密度；前表面温度传感器16用于测量地铁设备前表面温度，前表面热流传感器18用于测量地铁设备前表面热流密度；后表面温度传感器17用于测量地铁设备后表面温度，后表面热流传感器19用于测量地铁设备后表面热流密度；以上传感器测得数据均由数据记录仪7记录和保存。
[0039]
实施例2
[0040]
利用实施例1中的一种地铁设备用房设备发热量测量系统，本实施例提供一种地铁设备用房设备发热量测量方法，采用如下步骤确定地铁设备发热量：
[0041]
步骤一，根据间接法测量地铁设备发热量所得数据进行地铁设备发热量q1的计算。
[0042]
具体是采用式(1)进行地铁设备发热量q1的计算，其中式(1)如下：
[0043]
q1＝m
inhin-m
outhout
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0044]
式中，m
in
是风袋进风口质量流量；m
out
是风袋出风口质量流量；h
in
为风袋进风口空气焓值；h
out
为风袋出风口空气焓值。
[0045]
步骤二，根据直接法测量地铁设备发热量所得数据进行地铁设备发热量q2的计算。
[0046]
具体是采用式(2)进行地铁设备发热量q2的计算，其中式(2)如下：
[0047]
q2＝q
左a左
q
右a右
q
上a上
q
下a下
q
前a前
q
后a后
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0048]
式中，q
左
是设备左表面热流密度；q
右
是设备右表面热流密度；q
上
是设备上表面热流密度；q
下
是设备下表面热流密度；q
前
是设备前表面热流密度；q
后
是设备后表面热流密度；a
左
是设备左表面面积；a
右
是设备右表面面积；a
上
是设备上表面面积；a
下
是设备下表面面积；a
前
是设备前表面面积；a
后
是设备后表面面积；
[0049]
若地铁设备某个表面的热流密度很难准确测量时，用式(3)计算该表面的热流密度；其中根据设备表面温度计算表面热流密度的公式(3)如下：
[0050][0051]
式中，q(tr)是设备表面热流密度；l是特定方向的热流密度测试组成部分；k是热扩散系数；r是总时间步长；δt是时间间隔；c
p
是空气比热容；ρ是空气密度。
[0052]
步骤三，根据间接法测量的地铁设备发热量q1与直接法测量的地铁设备发热量q2的数值进行判断，进而确定地铁设备发热量。
[0053]
若间接测量法测量的地铁设备发热量q1与直接测量法测量的地铁设备发热量q2两者之间的偏差小于10％，则采用q1和q2的平均值作为地铁设备发热量；
[0054]
若间接测量法测量的地铁设备发热量q1与直接测量法测量的地铁设备发热量q2两者之间的偏差大于10％，则采用式(3)计算地铁设备各个表面的热流密度，并利用式(3)的计算结果校正地铁表面热流密度实测值。
[0055]
若热流密度计算值与实测值之间的偏差小于10％，则将直接测量法测量的地铁设备发热量q2作为地铁设备发热量。若热流密度计算值与实测值两者之间的误差大于10％，则将间接测量法测量的地铁设备发热量q1作为地铁设备发热量。