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夏热冬冷地区城市轨道交通环控能耗指标分析研究

更新时间:2009-03-28

1 研究背景

随着技术和经济的发展,城市地铁成为世界环保和可持续发展不可缺少的基础性建设项目。截止 2016 年底,中国大陆 29 个城市的地铁建成开通,运营线路达 130 条,总里程达 3 849 km。2050 年,中国的地铁线路预计将有 289个。

尽管美国能源信息署(USEIA)和美国建筑师协会(AIA)提供的商业建筑能耗调查(CBECS)报告对 14 类主要商业建筑(医疗,服务,零售等)进行了分类,但一些建筑类型(如地铁站等)并不包含在 CBECS 报告中。于此同时,在中国 GB 50517—2013 《地铁设计规范》中,仅对地面站的建筑节能标准做出了规定,即以 GB 50189—2015 《公共建筑节能设计标准》中一般建筑的要求作为参考,而地下站则只规定了两条要求。以上说明,从现有的规范性文件和标准来看,夏热冬冷地区地铁环控的运行节能尚无一个标准化、规范化的指标可作为判断依据。

2015 年,英国纽卡斯尔大学的 A. González-Gil等提出了一整套能源消耗相关的关键绩效指标(KEPI)。2016 年,美国北卡罗莱纳州立大学的 Jonghoon Ahn 等论述了一种调整后的归一化 EUI 指标模型。2014 年,香港理工大学的 Cheng Fan 等人对现有楼宇建筑数据挖掘技术进行研究,提出了一种基于时间序列的对大数据进行数据挖掘方法。2018 年,陆军工程大学的朱培根等,采用数据挖掘的聚类分析法,建立了车站的典型日逐时能耗、空调季逐月能耗的标准能耗模型,为环控系统的节能运行制式选定和优化提供理论依据。但现有模型因为需要通过在现场或模拟测试运用适当的技术/策略来完成,并且面对涉及的参数太多、数据收集麻烦、区域适用性等问题,往往实现起来比较困难。因此,有必要研究出适用于夏热冬冷地区,且合理性强、可操作性优的能耗单位指标,以满足现有地铁的运营节能需要,方便地铁运营相关人员的规范化管理,满足自动化实时调控的要求。

2 建立模型

2.1 单位客流面积能耗

单位面积客流能耗定义为满足地铁车站内人员和设备的热负荷,每平方米每人所需提供的环控能耗值。全年的地铁车站环控能耗计算公式如式(1)所示:

这首诗叙述了小金川土司僧格桑反清的史实,写出了朝廷出兵平叛的缘由。其中,“小金川本我……始命出师”应该指的是十八世纪六十年代金川的局势再度紧张,又一次引起清王朝的关注。对此,《清实录》也有记载:

 

式中:EHVAC—地铁车站全年的环控能耗值,kWh;x—月份数;

[5]李俊林:《建立高校高层次人才跟踪服务管理机制的研究》,《河北工业大学学报》(社会科学版)2011年第2期。

综上所述,在信息化的社会背景下(图2),知识可视化与网络媒介素养教育是有一定相关性的,知识可视化是网络媒介素养教育的内容,网络媒介素养教育促进知识可视化,二者都是在网络技术高度发达的社会背景下,为了促进知识的传播和人的发展而产生的。

s—地铁车站的面积,即站台层与站厅层两部分区域的面积之和,m2

Npx—第x月地铁车站客流量,Np/s;

t—第x月地铁车站客流量的时间,s。

由于环控能耗受季节性影响较大,在不同季节或者说在不同的月份,环控能耗值存在明显差异。故根据地铁环控能耗的季节性特点,将全年的地铁环控能耗分为三部分,分别为空调季(5 月至 10 月)时的环控能耗,过渡季(3 月、4月和 11 月)时的环控能耗和冬季(12 月至次年 2 月)时的环控能耗。则全年的地铁车站环能耗计算公式也可表示为式(2):

 

结合公式(1)和公式(2)可得,全年的地铁车站环控能耗可以用公式(3)表示,其中i,j,k分别表示空调季、过渡季和冬季时的下标符号。

 

2.2 单位客流面积能耗模型

N2—楼梯的数量;

你妈个老机八,我只知道你是山东高密人,可你娘在哪个村子啊?操你个老机八,你别死啊!陈大勇哭着把还带着老机八体温的两块大洋在手心里摊开,把头埋在银洋里,肩膀一抽一抽。

N3—电动扶梯的数量;

(2)步骤2:求解传统全高式地铁单位客流面积能耗hx。基于传统全高式地铁数据,已知参量地铁车站面积 s,客流量时间 t,环控能耗值 EHVAC,结合步骤一中得到的客流量 Npx,即可根据 ② 式得到传统全高式地铁单位客流面积能耗 hx

(3)步骤3:求解传统全高式地铁空调季单位客流面积能耗 hi、过渡季单位客流面积能耗 hj 和冬季单位客流面积能耗 hk。基于步骤二中的传统全高式地铁数据,根据 ③ 式得到空调季单位客流面积能耗 hi,根据 ④ 式得到过渡季单位客流面积能耗 hj,根据 ⑤ 式得到冬季单位客流面积能耗hk。

(4)步骤4:求解修正后的单位客流面积能耗 hx’。考虑站台门和环控系统形式的修正效果,运用 STESS 进行建模,得到不同站台门和环控系统形式下的地铁环控能耗值,并根据 ⑥ 式得到站台门形式的修正系数,根据 ⑦ 式得到环控系统形式的修正系数 ,即最终得到修正后的单位客流面积能耗 hx’。

  

图1 单位面积客流能耗指标模型构架思路图

2.2.1 步骤1的具体求解过程

他心中生起了一股寒意,分神之下,忽视了周围潜在的危险。背后偷袭的土狼王几乎要了他的命,他在狼吻下挣扎,然后莫明其妙地冒出了一个念头:如果自己拥有黑袍人那样强大的翅膀,还需要惧怕一只恶狼吗?

式中:q楼梯—楼梯的客流量,Np/s;

南京工业大学颜雯钰等运用 Vensim 仿真软件建立了基于实测数据的地铁互通系统动力学模型,分析了用于交换的楼梯流量与楼梯长度之间的定量关系,如公式(4)所示,为得到地铁车站换乘的客流量提供了基于实测的经验公式与理论依据。

 

步骤1目的是为了求解客流量 Npx。通过地铁能耗监管平台,则得到闸机客流量 Np 闸机,故下面只需分析如何得到换乘客流量 Np 换乘,即可根据图1 中的 ① 式得到客流量Npx

l楼梯—楼梯的长度,m。

因此,地铁车站换乘客流量的表达式可以表示为公式(5):

从个税税率表和年终奖计算方法,可以得出税率级差造成了差几块钱,甚至一元钱,税率就上了一个档次,因此,年终奖金发放的时候应避免这种情况,建议提前计算好,有效地避开“多发少得”的情况。

 

式中:Np换乘—地铁车站换乘的客流量,Np/s;

N1—列车的发车对数;

v自动扶梯—电动扶梯的移动速度,v自动扶梯=0.5~0.65 m/s ;

N2—楼梯的数量;

(1)步骤1:求解客流量 Npx。通过地铁能耗监管平台,可以得到闸机客流量 Np 闸机,故只需得到换乘客流量 Np换乘,即可根据 ① 式得到客流量 Npx

8月28日,北京海子公园内9米多高的巨大盾构机刀盘抵达接收井,北京轨道交通新机场线最长盾构区段实现贯通。这为全线按期通车运营奠定了基础。新机场线一期全长41.4公里,最高设计时速160公里,预计明年投入使用。

作为我国第一批沥青生产基地,齐鲁石化胜利炼油厂在上世纪70年代就曾为毛主席纪念堂生产过建筑沥青;2009年建国60周年时又为国庆大阅兵生产了高级道路沥青,铺设在长安街上。

q楼梯—楼梯的客流量,Np/s;

q自动扶梯—电动扶梯的客流量,Np/s;

l楼梯—楼梯的长度,m;

l自动扶梯—电动扶梯的长度,m;

v楼梯—乘客行走的速度,v楼梯=0.3~0.6 m/s;

在0.1 MPa的压力下,液氮的沸点为-195.8 ℃,为了对试样进行液氮冷浸处理,自行研制了自增压式液氮冷浸试验装置(图1)。对试样进行液氮冷浸处理时,将煤样放入保温容器内并盖上压头,通过自增压液氮罐向保温容器内注入液氮,保证液氮冷浸过程中煤样完全浸入液氮中,直至煤样完全淹没在液氮中开始计时,冷处理时间为1 h。

列车的发车对数 N1 可以从地铁线路的能源监管系统获取得到。楼梯和自动扶梯可统称为平台和车站的连接通道。在目前的运营中,考虑到乘客安全和监管要求,自动扶梯的速度大多为 0.5 m/s。因此,考虑到除楼梯有水平面外,楼梯和自动扶梯的长度大致相同,自动扶梯的流量是楼梯的0.4 倍等因素,公式(5)可以合理地简化为公式(6)进行计算:

 

考虑到以下假设与条件,可以进一步改进公式(6)为公式(7)。① 列车运行时间分为 3 个时段,分别为峰值,正常和低谷;② 高峰期为 7:00 至 8:00和 17:00 至18:00,此期间的流量与用于交换的楼梯相同;③ 正常时间为 8:00至 17:00 和 18:00 至 20:00,此期间的流量为用于交换的楼梯的0.4 倍;④ 低谷时间为 20:00 至 23:00,此期间的流量为用于交换的楼梯的 0.1 倍。式 (7) 如下所示:

 

式中:Np换乘—地铁车站换乘的客流量,Np/s;

hx—第x月的地铁车站单位客流面积能耗,(kWh)/(m2·Np);

单位面积客流能耗指标模型的构建思路如图 1 所示,主要分为 4 个步骤进行。

N3—电动扶梯的数量;

Npp—高峰期时地铁的发车对数;

Nnp—平峰期时地铁的发车对数;

Ntp—低谷期时地铁的发车对数;

qpp—高峰期时楼梯的客流量,Np/s;

qnp—平峰期时楼梯的客流量,Np/s;

qtp—低谷期时楼梯的客流量,Np/s;

l楼梯—楼梯的长度,m。

 

α—乘客比例系数

2.2.2 步骤4的具体求解过程

步骤4的目的是为了求解修正后的单位客流面积能耗hx’。

考虑站台门和环控系统形式的修正效果,重新对空调季单位客流面积能耗hi进行分析讨论。基于步骤2中的传统全高式地铁数据,运用 STESS 进行建模,得到不同站台门和环控系统形式下的地铁环控能耗值,并根据图 2中的 ⑥式得到站台门形式的修正系数 ,根据图 1 中的 ⑦ 式得到环控系统形式的修正系数 ,即得到修正后的空调季单位客流面积能耗 hi。此时结合步骤三中得到的过渡季单位客流面积能耗 hj 和冬季单位客流面积 hk,则求解得到最终修正后的单位客流面积能耗 hx’。

运用 STESS 对 6 类地铁形式进行逐一建模,采用控制变量法进行分析,即地铁线路所有基础参数均相同,如车站数量、车站的连接通道数量及尺寸等,通过改变站台门形式得到站台门形式影响参数,通过改变环控系统形式得到环控系统形式影响参数。

站台门形式的改变方式如图 2 所示。

  

图2 传统全高式地铁区间示意图

图2 中,(a)图例表示的是“半高式”屏蔽门地铁的区间示意图,(b)图例表示的是“全高式”或“全封闭式”屏蔽门地铁的区间示意图。通过漏风通道的漏风通道截面面积的大小来进行区分,当 S漏风1=7×10-2 m2 时,(b)图例表示的是“全封闭式”屏蔽门地铁区间示意图;当 S漏风2 =3.585 m2 时,(b)图例表示的是“全高式”屏蔽门地铁区间示意图。

经过上述控制地铁站台门形式和环控系统形式的分析方法,并由STESS建模讨论,则可以得到站台门形式的修正系数 和环控系统形式的修正系数 ,即不难得到修正后的空调季单位客流面积能耗 hi,最终得到修正后的单位客流面积能耗 hx’。

3 结果与分析

根据模型步骤,为得到修正后的单位客流面积能耗 hx’,运用 STESS 对 6类地铁形式的相同基础参数地铁线路进行逐一建模,模拟工况共 6 种(如表 1 所示),得到空调季时各月的环控能耗值。以 No.1 站为例,对比各地铁形式下各月的环控能耗值,如图 3 所示。

监督工作要按照统筹兼顾的原则,确定整体思路,制定具体规划,做到届届有监督规划、年年有监督计划,把若干具有内在联系的议题通过一条主线串联起来,使监督工作环环相扣、事事相连,使人大监督更具连续性。如围绕民生工作开展监督,可以分“吃、喝、住、用、行”五个主题进行,一年围绕一个主题进行监督,多层次、多角度进行,捏指成拳形成监督合力,就能取得较好的监督效果。

 

表1 模拟工况的地铁形式说明

  

形式一 形式二 形式三 形式四 形式五 形式六传统全高式传统半高式传统全封闭式集成全高式集成半高式集成全封闭式

  

图3 模拟工况的地铁形式说明

从图3中可以得到,对比形式一传统全高式地铁实际和模拟的环控能耗值,5 月至 9 月的环控能耗值都较为接近,10 月份实际值高于模拟值近 800 kWh,这证明了运用STESS 软件模拟的可靠性。形式一至形式六 6 类地铁各月的环控能耗值虽然在数值上存在些许差异,但在趋势上大体一致,均呈现出从 5 月缓慢攀升至 9 月,达到顶峰而后下降的趋势。

2、投影仪、摄像机、剪裁软件等软硬件相对容易获得。江苏省农机局为省内各地农机校提供农机教育装备项目,有需要的单位可以结合自身的实际需要争取项目资金,该项目可以满足学校对电脑、摄像机、投影仪等硬件的基本需求。这些装备的获取在如今看来并不是一件难事。另外,江苏省农机局还组织联合软件企业开发农机拆装仿真软件,提供给各地农机培训学校。上级领导单位和相关专业院校的在农机领域对基层培训学校形成较大力度支持。

由公式 ⑥ 和公式 ⑦ 可得到 No.1 站各形式的单位面积客流能耗,详见表 2。由表 2 可知,传统半高式地铁的单位面积客流能耗值最大,为 2.8×10-6,集成全封闭式地铁的单位面积客流能耗值最小,为 2.43×10-6。同理可得其余26 个地铁站,各形式地铁的单位客流面积能耗值,如图 4和图 5 所示。此时不难得到 27 个地铁站站台门形式的影响系数,如图 6 所示,以及环控系统形式的影响系数,如图 7所示。

专业的学业指导教师数量少,专业素质有待提高。我国高校的学业指导教师大部分由辅导员老师、心理中心老师、就业办老师兼职担任,并没有全面系统地接受学业指导相关专业培训,导致教育过程中会影响到实际学业指导工作的教育效果。应该给学校相关学业指导老师提供专业方向的的培训机会,充分打造教育平台和拓宽教育渠道,适当组成学生朋辈引领志愿团,多方面多角度地展开学业指导工作。

 

表2 No.1 站各形式地铁单位客流面积能耗值计算结果

  

集成全封闭式空调季环控能耗均值/kWh 25 435 27 230 24 389 24 957 25 997 23 579地铁形式 传统全高式传统半高式传统全封闭式集成全高式集成半高式单位面积客流能耗值/1×10-6 0.262 0.280 0.251 0.257 0.267 0.243

  

图4 传统式各站台门形式地铁单位面积客流能耗值

  

图5 集成式各站台门形式地铁单位面积客流能耗值

由图 6 中可知,相比于传统全高式地铁,就单位面积客流能耗值而言,传统半高式地铁的影响系数大约为 1.065,传统全封闭式地铁的影响系数为 0.904左右。由图 7 中可知,集成全高式地铁的影响系数约为 1.020。

  

图6 站台门形式影响系数

  

图7 环控系统形式影响系数

4 结 语

本文基于单位客流面积能耗模型得到了 6 类地铁形式(传统半高式、传统全高式、传统全封闭式、集成半高式、集成全高式和集成全封闭式)地铁的单位面积客流能耗指标,并通过建立 STESS 网络模型得到站台门形式和环控系统形式对于单位面积客流能耗影响效果。具体结论如下所示。

(1)通过对 6 类地铁形式地铁线路进行 STESS 建模分析,可知站台门形式和环控系统形式对于单位面积客流能耗具有一定的影响效果。即相比于传统全高式地铁,传统半高式地铁的影响系数约为 1.065,传统全封闭式地铁的影响系数约为 0.904,集成全高式地铁的影响系数约为 1.020。

“跨越太平洋——中国艺术节”是中华人民共和国文化和旅游部在美国开展“跨越太平洋——中美文化交流与合作系列活动”的重要组成部分,是中美文化交流与合作的重要平台。几乎每一届“跨越太平洋——中国艺术节”都各具亮点和特色。

(2)单位面积客流能耗指标模型对于分析夏热冬冷地区地铁线路的耗能效果具有一定的指导意义。

 
朱培根,韦炜致
《绿色建筑》 2018年第06期
《绿色建筑》2018年第06期文献

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