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舒适性空调列车能耗分析与节能优化研究

陈夏  
【摘要】:随着我国经济的飞速发展,面临的能源与环境的挑战越来越艰巨,节能作为我国可持续发展的一项基本国策变得非常之重要。目前,列车空调系统的能耗在交通运输能耗中占有较大的比重,因此列车空调的节能越来越成为人们关注的焦点;另一方面,随着人们生活水平的提高,车厢内部的环境也受到人们极大的关注,于是对车厢内热舒适性的改善也迫在眉睫。如何在满足旅客热舒适性的同时实现列车空调的节能已经成为空调列车行业发展的核心问题。而这一切问题都必须建立在对列车运行中能耗状况的全面分析基础之上。本文针对上述问题,通过建模分析掌握了能耗的变化规律,并在此基础上,提出列车空调的节能优化措施。主要工作如下: 1、建立列车空调车厢热平衡模型 文中基于国内外能耗计算方法,吸收可借鉴参考之处,分析列车的各项参数,系统地建立了基于热平衡思想的列车车厢热性能仿真模型。模型包括车外气象参数模型、车厢内壁面热平衡子模型、外壁面热平衡子模型、车厢壁体传热子模型和车厢内空气热平衡模型。其中,车外气象参数模型中引入了车厢外综合温度,降低了模型的复杂程度;并将不稳定传热反应系数法引入车厢壁体传热子模型中,通过选取合适的反应系数项数,得出壁体逐时传热量;对车厢内壁面热平衡子模型也进行了完善分析,提出了组成内壁面热平衡方程的各项热流密度的计算方法与数值分析,可以得出相应条件下车厢内壁面的传热情况。通过对模型方程的迭代计算,能够较为精确的掌握列车运行过程中内壁温度和能耗的变化状况,并通过实际测量验证模型的准确性和可靠性,为列车空调的节能设计提供了良好的基础。 2、列车空调的节能优化措施 利用所建立的列车热平衡能耗模型,对太阳辐射、列车运行速度、相对湿度、车厢内风速、渗风量、新风量等众多因素对能耗的影响进行逐一计算和分析。同时分析了目前列车空调存在的问题,并将车厢热舒适性和空调运行能耗相结合,采用PMV-PPD指标评价车内空气品质,提出了基于热舒适的节能优化措施,为列车空调系统的进一步节能改造和改善车厢内人体热舒适环境提供了理论参考依据。


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