基于实测的地铁车站磁浮变频直膨式空调机组性能研究

中国设备工程China PlantEngineering

基于实测的地铁车站

磁浮变频直膨式空调机组性能研究

方隆

（佛山轨道交通设计研究院有限公司，广东 佛山 528315）

摘要：磁浮变频直膨式空调机组作为一种新型的空调设备具有非常大的节能潜力，本文论述了磁浮变频直膨式空调机组设备结构上的先进技术及其应用于地铁环控系统上的优势，并以某磁浮变频直膨式空调机组样机为实验对象进行了机组制冷空调性能测试，测试结果表明，该研究机型在部分负荷运行的节能潜力较大，为地铁车站普及直膨式空调系统的应用提供了理论依据。

关键词：地铁车站；磁悬浮离心式压缩机；直膨式空调机组；IPLV测试

中图分类号：TM923 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）04（下）-0217-02

随着我国城市化建设进程的持续推进，现代都市道路交通的承载力也略显疲态，地铁凭借着准时、快速、安全、载客量大等显著优势逐渐成为城市公共交通的重要通行方式，极大地促进了都市圈的经济发展。地铁环控系统是地铁车站的重要组成部分，也是仅次于列车牵引系统的用电大户，运行能耗在地铁车站的运营中占了相当大的比例。因此，减少地铁环控系统的能源消耗、降低系统的运营成本具有重要的现实意义。近年来，一种具有结构集成紧凑、布置灵活方便、冷量传输损耗低等优势的磁浮变频直膨式空调机组与地铁车站的空间特性、用冷需求相契合而逐渐得到关注。目前国内外针对大型冷量磁浮变频直膨式空调机组的研究相对较少，本文对磁浮变频直膨式空调机组的研究主要是基于实际测试数据，对该类型机组在地3.3 提升电路的安全性和稳定性

传统照明电路因为电子器材和电路设计的缺陷，常常发生跳闸断电的现象，需要花费不少的时间和精力去维修，给人们的生活和工作带来了不必要的麻烦。随着在绿色照明电路中电子技术的不断发展革新，可以从根本上解决电路的安全问题。一是可以将PWM技术与IGBT技术结合，可有效调节照明系统自身电压过大、过小的情况，改善电路自身过热出现的短路问题，一定程度上提高了电路使用的安全性和稳定性。二是在电路中添加定量电感的混合镇流器，通过提高功率因数来降低谐波成分，提高电路控制的安全性。三是开发新型的有源滤波器，进一步过滤电路电子镇流器中的谐波成分，从而保证绿色照明电路的稳定运行。通过不断改善创新电子技术在绿色照明电路中的应用，进而提升照明系统电路的安全性和稳定性。3.4 提升照明的质量

电子技术在绿色照明电路中的应用，可以很好地改善照明光源的频闪现象。频闪现象即照明电路电光源产生的光通量不稳定，从而造成光波动，简称频闪。国内照明电路中使用较多的电流频率为50Hz，往往会出现电灯以固定的频率闪烁，频闪效应实质上是一种光污染，人们长期在这种照明环境下工作，会给眼睛带来较大的伤害。随着人们生活水平的不断提高，人们对自身的生活工作环境也提出了更高的要求，随着电子技术的进步，在绿色照明电路中应用范围也越来越广，高频交流电子镇流器在照明电路中的使用，可以极大地改善照明系统的频闪现象，提升照明质量，越来越多具有保

铁车站环控系统中应用的节能潜力进行分析。1 磁浮变频直膨式空调机组的组成

磁悬浮变频直膨空调机组是一种新型的自带冷源的组合式空调机组，机组采用了变频压缩机及变频风机为主要动力设备，其中，磁悬浮无油变频离心压缩机用磁悬浮轴承代替了传统压缩机的油润滑轴承，叶轮的直径小，可以轻易打破传统压缩机的转速限制，同时又能在旋转时避免产生机械接触和磨擦，运行安静平稳，体积小，重量轻，且变频驱动的控制技术，能够在机组运行过程中及时调节适配冷量，在低负荷运行状态下表现更为优异。另外，相比以组合式空调机组作换热末端的常规集中式空调系统，磁浮变频直膨式空调机组将制冷系统和空气换热系统两大换热环节集成在一起，护人体视力功能的电灯出现在人们的生活中，为人们的生活和工作提供了理想的照明环境。

总而言之，在这个资源短缺、环境污染现象严重的时代背景下，发展绿色照明系统是极其有必要的。通过推动电子技术在绿色照明电路中的应用，可以大大推进绿色照明工程技术的革新和进步，进而在社会上推广绿色照明系统，提高照明系统的使用寿命和光效调节功能，节约电能等资源，减少不必要的资源浪费。同时，通过新型材料和新兴电子技术在绿色照明系统中的应用，可以减少照明系统中有害材料的应用，降低对环境污染的危害程度以及传统灯源对人体造成的危害，提升照明的质量以及电路运行的安全性和稳定性，为人类的生活和工作等不同环境打造不同的灯光需求，进而提高人们的幸福生活指数。

参考文献：

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[2]邹文镇.电子技术在绿色照明电路中的应用[J].科技创新导报，2019,(11):86-87.  

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[5]王祥.电子技术在绿色照明电路中的应用分析[J].大众标准化，2019,(16):24,26.

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Research and Exploration 研究与探索·理论研究与实践

制冷剂直接膨胀蒸发冷却带走空气余热余湿，省却了冷冻水管路系统和冷冻水泵，减少了冷量输送环节，同时机组蒸发温度相对提高，从而提高了机组的制冷效率。2 磁浮变频直膨式空调机组的性能实验

以1:1的工程样机为实验对象，对磁浮变频直膨式空调机组展开相关性能测试。2.1 实验台

图1为样机的实验台示意图。实验台为国家专业计量认证的空调设备性能测试焓差室，实验系统由风路系统及水路系统两侧测量系统组成，待测试的样机水平进风顶出风接入该实验台，实验台风侧测量系统具备过滤、整流、温度控制、湿度控制等空气处理功能，并设有风量、干湿球温度以及空气压力等测量装置。水侧测量系统负责机组冷却水的制备、状态参数控制及输送供应，并设有相应的水量、水温、水压降等测量装置。

1.过滤器 2.送风口 3.温湿度传感器 4.测试样机 5.压差传感器 6.回风口 7.穿孔板 8.喷口 9.引风机 10.送

风机 11.电量表 12.水温传感器 13.水压差传感器

14.电磁流量计图1 实验台示意图

2.2 实验方案

机组的内部循环系统是个复杂的换热系统，各组成设备之间相互作用、相互影响，除了各组成设备的实际工作性能之外，还与机组在不同荷载下的运行频率和运行环境有关。IPLV（integrated part load value）即综合部分负荷性能系数，用以评估机组部分负荷效率的性能参数，是通过对空调机组在指定四个负荷条件下对机组相应的能效比EER进行加权计算获得的单一数值。本文将依据适用于地铁车站直膨式空调机组的相关性能评价标准《水冷直接制冷式地铁车站空调性能检测标准（试行）》中的IPLV计算标准对本文的磁浮变频直膨式空调机组样机进行测试。广州地区属夏热冬暖地区，IPLV的计算公式见下式，部分负荷工况测试参数见表1。

式中，A为待测样机100%负荷时的EER，EER=制冷量/

表1 IPLV部分负荷工况测试参数

室内侧入口空气

试验条件状态

冷却水进水温度和流量状态

湿球温进水温进水温度/℃度/℃度/℃流量/m3·h-1污垢系数/

m3

·℃·kW-1

100%负荷32

单位名义制

IPLV

75%负荷50%负荷292227.7

23.8冷量0.2150.043

25%负荷

20.7

m3

/(h·kW)

注：部分负荷工况下的流量均保持和名义制冷量时的相同。

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制冷消耗功率；B为待测样机75%负荷时的EER；C为待测样机50%负荷时的EER；D为待测样机25%负荷时的EER。2.3 实验测试结果

对磁浮变频直膨式空调机组性能研究的IPLV测试数据结果见表2。

表2 样机IPLV测试数据表

IPLV测试

额定制冷量/kW340风量/m3·h-156000

负荷率/%100755025进水温度/℃3227.723.820.7加权系数0.1820.5920.2120.015制冷量/kW336255

170

94

风机功率/kW14

压缩机功率/kW62.328.010.77整机功率/kW76.342.024.721.0压缩机EER5.399.11

15.89

13.43

压缩机IPLV9.94整机EER4.40

6.07

6.88

4.48

整机IPLV

5.92

对比《冷水机组能效限定值及能效等级》（GB 19577-2015）对常规冷水机组的1级能效指标（制冷量＜528kW的机组EER和IPLV分别为5.6及7.2），磁浮变频直膨式空调机组样机压缩机的名义工况EER和IPLV分别为5.39及9.94，机组在名义工况下达到1级能耗标准并在综合部分负荷性能系数上要高于1级能效标准，充分体现了磁浮变频直膨式空调机组在部分负荷下的节能潜力，尤其适用于客流量变化大、部分负荷工况运行频繁的地下车站环境。3 结语

（1）磁浮变频直膨式空调机组自带冷媒直接膨胀蒸发直接与循环空气进行热湿交换，简化了系统的热工换热和冷量输配过程，提高换热效率。

（2）IPLV测试结果表明，磁浮变频直膨式空调机组在部分负荷率下能效高，机组的容量调节范围大，振动小，对于标准地铁车站70～300RT的空调容量区间，该类型机组可以成为替代常规组合式空调器+水冷螺杆机的选择，并能很好地适应地铁车站公共区的冷负荷需求。

（3）目前磁浮变频直膨式空调机组的生产和应用尚未普及，且相应的性能评价标准及规范也尚未完善，研究表明，在地铁车站中采用直膨式空调系统取代传统的中央空调系统有较大的节能潜力，并能有效缓解轨道交通行业的迅猛发展与能耗问题日益突出的矛盾，可以预见，该类型空调设备将会得到更为广泛的应用。

参考文献：

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[4]中国建筑科学研究院.公共建筑节能设计标准:GB50189-2015 [M]. 中国建筑工业出版社, 2015.

（energy efficiency ratio）