地铁车站设备间设备发热量测量方法和分析计算

李国栋 夏三县 篮杰 刘军 孙心明 余伟之 王海涛

摘 要：地铁设备用房设备空调负荷占设备用房总空调负荷的比重很大，但缺少准确可靠的地铁设备用房设备发热量测量方法。该文总结地铁设备用房设备发热量的特点，比较分析了适用于地铁设备用房设备发热量的测量方法，给出了地铁设备用房设备发热量分析处理的理论公式和测量数据的处理方法。研究成果可用于指导地铁设备用房设备发热量测量和测量数据的分析处理。

关键词：地铁车站;设备发热量;测量方法

中图分类号：U231.5     文献标识码：A       文章编号：1003-5168（2021）30-0072-03

Abstract： Air conditioning load of metro equipment room occupies a large proportion of the total air conditioning load of equipment room. However， it is a lack of accurate and reliable measurement method for the calorific value of metro equipment room. In this paper， the characteristics of the calorific value of metro equipment room are summarized. The suitable measurement methods for the equipment calorific value are compared and analyzed for the metro equipment room. Besides， the theoretical equation and data processing method for calorific value analysis and calculation of metro equipment room are presented. The research results can be used to guide the calorific value measurement and data analysis of metro equipment room.

Keywords： metro station; equipment calorific value; measurement method

地鐵作为城市轨道交通的有力工具，已经成为解决城市交通拥挤问题的主要手段。截至2019年年底我国大陆地区地铁运营总里程达6 736.2 km，在建地铁线路9 902.5 km，地铁总投资计划达4.643万亿元。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。

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[1]。由于设计人员对轨道交通各类设备发热量认识不够深入，且缺少准确可靠的地铁设备用房设备发热量的设计参考和依据[2]，国内地铁设备用房设备发热量估算值普遍偏大，导致地铁设备用房空调负荷设计值偏大，这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，合理计算地铁设备用房设备发热量显得尤为重要[3]。

1 地铁车站设备发热量的特点和测量方法

1.1 地铁设备用房设备发热量的特点

地铁车站设备用房数量较多，通常包括信号设备室、信号电源室、通信设备室、通信电源室、公安通信设备室、民用通信设备室（含电源室）、环控电控室、综合监控设备室、照明配电室、35 kV开关柜室、直流开关柜室、整流变压器室、控制室、再生电能回馈装置室、能馈变压器室、0.4 kV开关柜室和跟随变电所等。设备用房内设备种类和数量庞大，设备发热量测量比较困难。引起设备空调负荷确定困难的主要原因包括：①各种设备的发热原理不同，设备发热量计算分析方法不同[4];②各设备缺乏实时的电能监测数据，很难计算输入功率和输出功率较高的设备发热量[5];③设备散热量并不直接形成瞬时冷负荷，准确计算设备空调负荷十分困难;④各个设备之间存在安全距离，很难全面地直接分析测量设备表面的传热情况;⑤设备运行具有动态特性，设备散热量的动态变化增加了计算设备发热量的困难。

1.2 地铁设备用房设备发热量测量方法

根据测量设备散热量方法的不同原理，现有设备散热量测量方法主要有6种[6]：热流计法、表面温度法、导热温差法、工质能量平衡法、理论计算法、红外测定法。这6种设备散热量测量方法可以归纳为3类：直接测量方法、间接测量方法和理论计算方法。直接测量方法包括热流计法、表面温度法、导热温差法和红外测定法;工质能量平衡法属于间接测量方法，理论计算法属于理论计算方法。目前常用的地铁设备发热量测量方法包括热流计法、表面温度法、工质能量平衡法和理论计算法。热流计法利用热流传感器测量设备表面的热流强度，具有测量精度高和测量简便等优点，因此在设备散热量测量中应用比较广泛。表面温度法测量设备外表面温度、环境温度、设备外形尺寸和设备外表面黑度，然后利用传热理论计算设备散热量，必要时需考虑风速对设备散热量的影响。表面温度法没有热流计法直观准确，但具有测量方便的优点，在设备散热量测量精度不高的情况下，可以采用表面温度法。工质能量平衡法根据地铁设备用房热量平衡，计算出地铁设备用房空调负荷，减去设备用房围护结构空调负荷和渗透风负荷，即可计算确定地铁设备散热量。理论计算法用理论分析公式计算地铁车站变电所设备散热量，可用于直接测量法存在测量安全问题的设备用房，例如变电室、高低压开关室和变压器室等。

2 地铁设备散热量确定理论方程和分析计算

2.1 工质能量平衡法设备散热量分析计算

地铁设备用房空调负荷包括围护结构负荷、渗透风负荷、设备负荷、照明负荷和人员负荷。根据地铁设备用房质量守恒和能量守恒原理可以建立地铁设备用房热平衡方程：

3 结论

本文分析了地铁车站设备用房发热量的特点，给出了其常用测量方法及适用条件，还给出了设备用房发热量的分析计算方法，可以为实际地铁车站设备用房设备发热量测量提供理论分析和计算方法，准确测量的设备发热量可以为地铁站空调系统优化设计提供可靠的依据和参考。

参考文献：

[1] 余珏，李亮，李晓锋.基于现场实测的地铁站设备管理用房设备发热量计算方法研究[J].建筑科学，2017（8）：168-172.

[2] 张乔.地铁车站设备发热量精确提资必要性及方法探讨[J].建筑热能通风空调，2019（11）：61-63，107.

[3] 郑进龙.某地铁车站设备房空调负荷实测分析[J].科技创新与应用，2017（11）：286-286.

[4] 刘文胜.哈尔滨地铁设备管理用房空调通风系统设计方案比选[J].地下工程与隧道，2006（3）：46-47.

[5] 陈克松.地铁设备用房发热量测试及空调通风系统设计[J].住宅与房地产，2020（12）：80-81.

[6] 李婷婷，毕海权，王宏林.地铁车站站厅空调冷负荷影响因素分析[J].制冷与空调（四川），2019，33（6）：684-690.

[7] 房烁，夏美秀，郑进龙.地铁车站设备房空调负荷实测研究[J].城市轨道交通研究，2018（10）：118-121.