发布时间：2021-03-25所属分类：免费文献浏览：1次
摘 要： 电子质量
《地铁车辆智能变频空调全制冷季运行节能试验研究》论文发表期刊：《电子质量》；发表周期：2020年10期
《地铁车辆智能变频空调全制冷季运行节能试验研究》论文作者信息：朱洪磊(1989-)，男，工程师，主要从事制冷系统产品研发与设计
摘要：该文阐述了在一个完整的制冷季节智能变频空调相对于定速空调的节能试验效果，试验表明智能变频空调在轨道交通地铁车辆上具有良好的舒适和节能效果。对某地铁车辆上智能变频空调与定速空调进行长期运营监测试验。数据分析表明，在一个完整的制冷季内智能变频地铁车辆空调相对于传统定速空调节电率达到20%以上，且配置智能变频空调车辆，客室舒适性明显提高。结论表明智能变频空调在轨道车辆上的应用具有良好的经济效益和应用前景。
关键词：地铁车辆;智能变频;制冷季;节能性;舒适性
Abstract: This article describes the energy-saving test results of intelligent inverter air conditioners compared to fixed-speed air conditioners in a complete cooling season. The experiments show that intelligent inverter air conditioners have good comfort and enerav-saving effects on rail transit subwav vehicles. Carry out lond-term operation monitoring tests on intellicent inverter air conditioners and fixed-speed air conditioners on a subway vehicle. Data analysis shows that in a complete cooling season, the intelligent inverter subway vehicle air conditioner has a power rate of more than 20% compared with the traditional fixed-speed aironditionina. With the intelligent inverter air-conditioning vehicle, the passenger comfort is significantly improved. The conclusion shows that the application of intelligent inverter air conditioner on rail vehicles has aood economic benefits and application prospects
Key words: Metro vehicle: Intelligent frequency conversion: Cooling season; Eneray saving: Comfort
0引言
近年来我国地铁车辆发展十分迅速，其中能源消耗问题和旅客乘车舒适度问题日趋显现。地铁车辆空调装置作为车辆的关键设备，也逐渐成为乘客舒适性及车辆节能研究的重点设备。地铁交通行业的绿色节能地位也逐步得到重视，轨道交通地铁车辆实现可持续发展也成为其发展的一个重要目标。本文针对变频和定速地铁车辆空调在我国北方地区运行一个完整的制冷季节后，记录对比试验数据，分析两种不同型式空调装置的节能效果及舒适性，从直接经济利益进行对比，得出变频车辆空调与定速车辆空调的差别。
1试验内容
我国北京地区气候主要特点是四季分明，夏季酷暑炎热，降水集中，形成雨热同季，各月平均温度基本都在24℃以上。最热月虽不是6月份，但极端最高温多出现在6月份。轨道车辆空调也在六月份全部进入制冷状态。进入盛夏7月，是北京全年最热月份，平均温接近26℃，高温持久稳定，昼夜温差小，此时的空调基本都在全负荷运转。随着时间推移到10月份，昼夜温差开始增大，轨道空调的运转时间在夏秋过渡季节逐渐转为通风状态"
根据试验车辆空调运营现状，对智能变频空调与定速空调从6月份至9月份进行长期的现场跟车测试，测试内容主要包括温湿度控制以及两种型式空调的耗电量统计。通过试验采集智能变频空调与定速空调车厢内温度数值变化及列车空调耗电量情况，在试验过程中记录每天车辆运行环境温度变化，统计曲线如图1所示。
通过环境温度数据可以得出环境温度变化与地铁车辆空调从 5 月下旬开始制冷至 10 月上旬关闭制冷实际情况相吻合，在实际试验过程中个别特殊天气除外。
选取样本车辆匹配空调参数对比如表 1 所示。
通过对比，两种类型空调除压缩机电机型式、节流元件、控制方案外，其余参数完全一致，排除了机组型式其他不同点对试验数据的影响，保证数据准确性。
2车厢内温度波动
在试验过程中通过温度记录仪进行跟车测试记录车厢内温度变化，通过对比同一个时间段内配置智能变频空调与定速空调的不同列车车厢内温度最高点与最低点温差范围，判定车厢温度稳定性。随机选取某一天相同时间段内的车厢内温度记录数据，得出温度变化曲线如图2所示。
通过图2可以看出，在室外环境温度波动较大时，车厢内温度会有一定的波动，相对于定速空调，变频空调车厢温度波动更平缓;在室外环境温度较稳定时，变频空调车厢内温度波动较小，定速空调车厢内温度波动成波浪规律波动，上下浮动温差大，车厢内舒适度明显降低同。
通过车厢内温度检测数据，得出变频空调通过智能控制，车厢内温度更稳定，舒适性更好。在变频控制过程中，根据车厢制冷量需求变频控制器实时调整压缩机频率，实现了空调制冷量的宽范围调节，从而将客室温度维持在设定温度±2K。当车内人员较少或气温较低时，压缩机维持低频运行，从而稳定了车厢温度，保证乘客乘车舒适度。定速空调靠压缩机的开机和停机来实现制冷量的调节，在近年来增加能量调节阀，最大可以进行冷量输出4级调节，但是仍然存在冷量输出不连续性。在车厢内负荷变化时，势必出现压缩机频繁启停现象，导致车厢内温度波动较大。
3 车辆空调耗电量统计
在整个试验研究过程中，对有效统计到的车辆运行公里数和车辆匹配空调耗电量进行记录，在记录过程中车辆未发车或备车状态不作为试验有效数据记录。 在同一条线路中，车厢内相同的设定温度条件下，通过对比整个制冷季节内轨道车辆空调单公里耗电量，得 出智能变频空调和传统定速空调在轨道车辆制冷季的 能耗情况，为后续节能研究提供数据参考。表 2 所示为 跟车记录数据汇总。
在 6、7、8、9 月份记录了近 100 天的智能变频和传统定速轨道空调耗电量和运营里程。通过表 2 中数据可以得出，在一个完整的制冷季节一列 6 编组轨道车辆匹配 12 台不同型式的空调设备，耗电量如表 3 所示。
根据实测数据统计当日智能变频空调和传统定速空调车辆每列车每公里空调耗电量如图 3 所示。
通过试验数据得出，智能变频空调车辆与传统定速空调车辆的运行里程在26656公里和25207公里，相差很小，其中在整个制冷季节的运行时间段基本相当，通过实际跟车测试记录，车内人员载荷基本处于同一个水平，包含了早高峰，晚高峰及其他各时间阶段，同一线路车辆所处环境温度完全一致。但不可避免的细微差异，此处不作为本试验样本影响因素，保证了试验结果的准确性。
4节能经济效益分析
以上试验数据包含了一年当中轨道空调制冷季67、8.9月份的全部数据，充分验证了在不同外部环境条件下智能变频空调与传统定速空调的应用实际耗电量参数，其中相对于定速空调，变频空调的综合平均节电率为21.49%。-列六编组车辆，单独空调而言，平均每公里节电量1.03kW-ho按照百万公里计算，通过采用智能变频空调相对于传统定速空调直接节省电能103万kw-h。根据目前轨道运营商电价核算具有很大的经济效益产值。
每1kWh电能，相当于消耗0.4kg标准煤，同时排放0.997kg二氧化碳。通过采用智能变频空调，一列六编组地铁车辆运行百万公里可节约412吨标准煤，减少二氧化碳排放量1026.91吨，数据标明轨道智能变频空调同时可以达到很好的环保效益。积极响应了政府倡导的蓝天保卫战政策。
通过以上实测数据分析，针对我国轨道列车空调制冷使用时间较长且客流量较大的地区，采用智能变频空调保证了车厢内乘客舒适度的同时又实现了节能减排，轨道交通行业采用智能变频空调是我国轨道交通发展的必然趋势。
5结束语
通过试验验证智能变频空调在一个完整的制冷季节相对于定速空调具有明显的节能效果，节电率达到20%以上。智能变频空调在轨道交通地铁车辆上并且具有良好车厢温度稳定控制特性，保证了乘客的乘车舒适性?。
平均每辆六编组车辆百万公里的运营费用更低，环保价值更高，根据我国目前轨道车辆保有量持续增长的趋势，轨道车辆采用智能变频空调技术具有很大经济和环保优势。
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