機車車輛空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 第3部分：能源效率 征求意見稿

1GB/TXXXX.3—XXXX機車車輛空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)第3部分：能源效率本文件規(guī)定了機車車輛空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能耗的計算、測量和/或驗證方法，在滿足GB/T44409.2中定義的舒適性前提下，對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能耗進行仿真、計算、測量和驗證。本文件適用于乘客區(qū)域空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，司機室空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T44409.1機車車輛空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)第1部分：術(shù)語與定義GB/T44409.2機車車輛空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)第2部分：舒適度3術(shù)語和定義GB/T44409.1界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4列車模式4.1概述以下4.2至4.5列車模式是與列車和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行模式相關(guān)的不同運行狀態(tài)。4.2服務(wù)模式(TISM)服務(wù)模式下，列車商業(yè)載客運營中，列車處于運行或靜止狀態(tài)，且空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在自動模式下運行。4.3準備進入服務(wù)模式（TRSM）準備進入服務(wù)模式下，列車內(nèi)無乘客，且空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在自動模式下運行。該模式主要包含但不局限于下列情況：——列車在兩次商業(yè)運營之間等待時段；——列車車門關(guān)閉，停在終點站；——列車在停車場和終點站之間運行。當列車在終點站進行清洗時，也歸類為此模式。2GB/TXXXX.3—XXXX4.4預調(diào)節(jié)模式(PCM)預調(diào)節(jié)模式是列車運行在預冷或預熱模式下，使內(nèi)部溫度降低或升高至規(guī)定的溫度。此模式為可選模式。4.5停放模式（PM）停放模式是列車不運行且車內(nèi)無乘務(wù)人員和乘客，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在較低的溫度和氣流速度下運行，或關(guān)閉以減少噪音和能耗，主要為了列車防凍，將車內(nèi)溫度保持在合理范圍內(nèi)。此模式為可選模式。4.6不同列車模式的運營時間段和小時數(shù)每種列車模式的運行時間段和運行小時數(shù)宜從表1中選取，車輛類別定義應(yīng)符合GB/T44409.2的規(guī)定。表1運行時間段和運行小時數(shù)//5規(guī)范5.1概述列車空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能耗可通過在運營的列車上測量獲得，測試周期應(yīng)包括完整的年度循環(huán)，或至少包括一年中可代表季節(jié)性特征的幾次完整單日循環(huán)。這種方法耗時且昂貴，結(jié)果重復性差。此外，模擬空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能耗測試的瞬態(tài)條件非常困難。因此，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能耗預測宜采用其他方法，本文件以運行點的功率、年運行小時數(shù)、加權(quán)系數(shù)的乘積之和計算空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能耗。本文件定義一個穩(wěn)態(tài)運行點矩陣來表示年度氣候和運行條件。不同的列車運行區(qū)域定義不同的運行點，每個運行點包含外部空氣溫度、相對濕度、乘客熱負荷、等效太陽輻射強度、列車運行速度等要素，其中所有運行點的列車運行速度均定義為零。收集代表當?shù)靥鞖獾臍庀髷?shù)據(jù)，并根據(jù)每3GB/TXXXX.3—XXXX種列車模式和列車類別進行分類。根據(jù)收集到的氣象數(shù)據(jù)，計算各工作點的年運行小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)，估算空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的年度總能耗。各運行點的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能耗，應(yīng)選擇下列一種方法進行計算和驗證：——在氣候試驗室中測量（方法一）；——在室外環(huán)境中測量，例如在車輛段或站線，對靜止停放的列車進行測量(方法二)。5.2方法5.2.1概述應(yīng)根據(jù)列車運行區(qū)域的氣候特征選擇運行點。乘客熱負荷應(yīng)由人或符合GB/T44409.2規(guī)定的熱源和濕度源模擬。5.2.2方法一[氣候試驗室]在氣候試驗室內(nèi)測試空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能耗，氣候試驗室應(yīng)符合GB/T44409.2的規(guī)定。5.2.3方法二[無氣候試驗室]在室外靜止停放的列車上測試空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能耗，測試時環(huán)境條件應(yīng)符合6.3.2的規(guī)定。5.3氣候和運行邊界條件5.3.1概述氣候和運行邊界條件應(yīng)具有代表性，以適用于估算空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能耗。5.3.2運行點矩陣按照GB/T44409.2氣候區(qū)的劃分規(guī)定，在綜合各氣候區(qū)的年度氣候和運行條件的前提下，建立了列車空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行點矩陣。不同氣候區(qū)的運行點矩陣分別見表2、表3和表4。表2氣候I區(qū)運行點矩陣℃000000000000000000000000000000所有運行點的列車速度均為零。T小于等于10℃的環(huán)境相對濕度要求僅適用于采用熱泵4GB/TXXXX.3—XXXX表3氣候II區(qū)運行點矩矩℃-00000000000000000000000000000000000所有運行點的列車速度均為零。T小于等于10℃的環(huán)境相對濕度要求僅適用于采用熱泵表4氣候III區(qū)運行點矩陣℃ 00000-000000000000000000000000000000T小于等于10℃的環(huán)境相對濕度要求僅適用于采用熱泵空調(diào)機5.3.3氣象數(shù)據(jù)分析5.3.3.1概述收集代表本地/區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)，并根據(jù)各列車模式對應(yīng)的運行時間段和運行時間進行歸類統(tǒng)計，并通過計算年運行小時數(shù)和各運行點的加權(quán)系數(shù)，估算出空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的年度總能耗。5.3.3.2氣象數(shù)據(jù)收集用于能耗計算的氣象數(shù)據(jù)應(yīng)能代表當?shù)?區(qū)域天氣條件，氣象數(shù)據(jù)收集的最低要求：——氣象數(shù)據(jù)來源應(yīng)可靠；——宜使用最近的氣象數(shù)據(jù)源（最好不超過十年）；——數(shù)據(jù)應(yīng)為至少五年的平均值；——數(shù)據(jù)記錄間隔宜不超過1h；——數(shù)據(jù)應(yīng)至少包含外部溫度數(shù)據(jù)（防曬和防風）。5GB/TXXXX.3—XXXX對收集到的氣象數(shù)據(jù)按表1定義的每種列車模式對應(yīng)的運行時間段和運行小時數(shù)進行歸類統(tǒng)計，計算年度運行小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)。對于運行區(qū)域較廣的列車，可以使用幾個代表性位置的氣象數(shù)據(jù)取平均值。5.3.3.3運行點范圍表2、表3、表4中的外部溫度Tem應(yīng)視為運行點范圍內(nèi)所有值的代表性平均外部溫度。如圖1所示，運行點i（OPi）的范圍被定義為大于Li且不大于Ui。圖1運行點i（OPi）的范圍RT——運行點i（OP)的代表性平均外部溫度，單位為5.3.3.4年運行小時數(shù)計算特定運行點的年運行小時數(shù)是運行點范圍內(nèi)所有外部溫度對應(yīng)的小時數(shù)總和。因此，每種列車模式的年總運行小時數(shù)為特定運行點的年運行小時數(shù)之和，按公式（1）計算。hx=?1(hxopi)..................................（1）式中：x——列車模式（TISM、TRSM、PCM和PM）；hx——列車模式x的年總運行小時數(shù)，單位為小時（hn——運行點數(shù)量；hx_OPi——列車模式x的特定運行點（OPi）的年總運行小時數(shù)，單位為小時（h）。各列車模式的年總運行小時數(shù)宜根據(jù)車輛運行區(qū)域從附錄A或附錄B中選取。5.3.3.5加權(quán)系數(shù)的計算加權(quán)系數(shù)是特定運行點（OPi）的年運行小時數(shù)與每種列車模式的年總運行小時數(shù)之比，按公式（2）計算。wxopi=hxopi/hx..................................(2)式中:Wx_OPi——列車模式x的特定運行點（OPi）的加權(quán)系數(shù)。6GB/TXXXX.3—XXXX如果加權(quán)系數(shù)小于全局加權(quán)系數(shù)的1%，則可以刪除相應(yīng)的運行點，其運行時間應(yīng)加到最近的運行點。各列車模式的加權(quán)系數(shù)宜根據(jù)車輛運行區(qū)域從附錄A或附錄B中選取。6評估方法6.1概述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)每個運行點的平均功率由仿真計算獲得，年度總能耗由特定運行點年總運行小時數(shù)、加權(quán)系數(shù)和平均功率的乘積之和計算得出。最后，應(yīng)通過5.2規(guī)定的方法一或方法二進行驗證。如需要，可對測量和/或計算數(shù)據(jù)進行后處理。6.2仿真和計算6.2.1仿真通過計算機仿真，獲得每個運行點的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)平均功率。仿真計算時列車應(yīng)達到熱穩(wěn)定，即在整個能耗計算周期內(nèi)，車內(nèi)設(shè)備溫度恒定，所有模式下列車運行速度均為零。6.2.2年度總能耗計算6.2.2.1空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)年度總能耗計算空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)年度總能耗為6.2.2.2中所有四種列車模式的年度總能耗之和，按公式（3）計算。....................................式中：EHVAC——空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的年度總能耗，單位為千瓦時（kWhEX——列車模式x的年度總能耗，單位為千瓦時（kWh）。注：如果某一列車模式在特定項目中不相關(guān)，則6.2.2.2特定列車模式年度總能耗計算特定列車模式的年度總能耗為年總運行小時數(shù)、加權(quán)系數(shù)和每個運行點的平均功率的乘積之和，按公式（4）計算。EX=飛(hxxwop;xpop)..........................（4）式中：EX——列車模式x的年總能耗，單位為千瓦時（kWh）；PX_OPi——列車模式x的特定運行點（OPi）的平均功率，單位為千瓦（kW）,該值由6.2.1中獲得。6.2.3年度總能效計算6.2.3.1空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)年度總能效計算7GB/TXXXX.3—XXXX空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的年度總能效為6.2.3.2中所有四種列車模式的年度總熱負荷之和與6.2.2.1中空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的年度總能耗之比，按公式（5）計算。AEEvac=?THCLX/Eyvac...........................（5）式中：AEEHVAC——空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的年度總能效；THCLX——列車模式x的年度總熱負荷，單位為千瓦時（kWh）。注：如果某一列車模式在特定項目中不相關(guān)，則6.2.3.2列車模式年度總熱負荷計算列車模式的年度總熱負荷為年總運行小時數(shù)、加權(quán)系數(shù)和每個運行點的熱負荷的乘積之和，按公式（6）計算。THCLX=飛1(hxxwxopixHCLxopi).......................（6）式中：HCLX_opi——列車模式x的特定運行點（OPi）的熱負荷，單位為千瓦（kW）。6.2.4記錄應(yīng)在報告中記錄計算結(jié)果,報告內(nèi)容至少包括：a）運行和環(huán)境輸入數(shù)據(jù)相關(guān)的信息，如乘客熱負荷、其他內(nèi)部負荷(如燈光)、其他影響條件(如司機室狀況)、溫度設(shè)定值、外部溫度、相對濕度、等效太陽負荷等；b）與列車空調(diào)相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如新風量、混合風量、排風量、車輛表面特征、傳熱系數(shù)等；c）每種列車模式（TISM、TRSM、PCM和PM）所有運行點的平均功率；d）所有列車模式的年度總能耗，按運行點和運行小時數(shù)計算；e）關(guān)于車載儲能系統(tǒng)、能量管理或其他節(jié)能技術(shù)使用的信息，任何車載儲能系統(tǒng)的能量狀態(tài)的仿真初始值和仿真結(jié)束后的終值。6.3驗證6.3.1概述為了驗證6.2中的仿真計算結(jié)果，應(yīng)采用5.2中規(guī)定的方法一或方法二進行試驗驗證。試驗中數(shù)據(jù)記錄、測量儀器、測量點的位置應(yīng)符合GB/T44409.2的規(guī)定，試驗前應(yīng)按照GB/T44409.2規(guī)定的測量方法驗證新風量、混合風量、排風量。6.3.2測試原則除按第5章規(guī)定的所有要求外，試驗還應(yīng)按下列原則進行:——試驗前應(yīng)制定試驗計劃；——列車應(yīng)具備完好的運行狀態(tài)，配備相應(yīng)軟件，并設(shè)定好與能耗相關(guān)的所有參數(shù)值；8GB/TXXXX.3—XXXX——建議測量所有空氣調(diào)節(jié)單元的能耗，包括輔助加熱器/風扇等設(shè)備的能耗；——應(yīng)在車輛達到穩(wěn)態(tài)條件30分鐘后開始測量平均功率，在功率波動（例如加熱和冷卻裝置啟/停引起的）的情況下應(yīng)至少測量60分鐘或三個連續(xù)類似循環(huán)；——對于方法一，環(huán)境條件的偏差應(yīng)符合GB/T44409.2的規(guī)定。對于方法二，環(huán)境條件的偏差應(yīng)符合下列要求：——外部溫度變化在±2K之內(nèi)；——制冷試驗時相對濕度變化±15%之內(nèi)；——等效太陽輻射強度變化在±200W/m2之內(nèi)。對于裝有熱泵的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于在外部溫度較低的情況下難以人工控制相對濕度，故未規(guī)定加熱試驗的相對濕度偏差，在這種情況下，應(yīng)進行后處理。6.3.3記錄應(yīng)在報告中記錄驗證測量的結(jié)果，報告內(nèi)容至少包括：a）列車的關(guān)鍵信息（至少包含6.2.4中規(guī)定的參數(shù)）；b）所用測量設(shè)備信息；c）TISM、TRSM、PCM和PM列車模式下的測試能耗；d）測試過程中可能影響測試結(jié)果解釋的任何觀察結(jié)果：列車識別碼、相對濕度、溫度、時間和日期、云量/晴天率、雨量、地點、列車停車位置、遮陽情況。6.4后處理理想情況下，不需要對測量或計算數(shù)據(jù)進行后處理。但由于受環(huán)境條件的影響，在實際測試中，可能很難滿足所有條件。因此，無論是否重復計算，應(yīng)允許對以及5.3.2和GB/T44409.2的規(guī)定條件進行計算，從而根據(jù)計算值與測試結(jié)果的偏離情況對結(jié)果進行后處理。后處理中可采用外推法（不得改變換熱器聚集狀態(tài)）。同時應(yīng)提供在重復計算9GB/TXXXX.3—XXXX（資料性）區(qū)域運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)A.1全域(包含氣候I區(qū)、氣候Ⅱ區(qū)和氣候III區(qū))運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)見表A.1。表A.1全域(包含氣候I區(qū)、氣候Ⅱ區(qū)和氣候III區(qū))運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表hhhhhhhh 00050093051000000000837335517934515GB/TXXXX.3—XXXXA.2非高寒全域(包含氣候I區(qū)、氣候Ⅱ區(qū))運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)見表A.2。表A.2非高寒全域(包含氣候I區(qū)、氣候Ⅱ區(qū))運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表hhhh荷hhhh0040720000000004572744625GB/TXXXX.3—XXXXA.3氣候I區(qū)全域運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)見表A.3。表A.3氣候I區(qū)全域運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表荷hhhhhhhh000000000693A.4氣候Ⅱ區(qū)全域運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)見表A.4。表A.4氣候Ⅱ區(qū)全域運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表溫度℃度式載客負荷hhhh荷hhhh00050000000GB/TXXXX.3—XXXX表A.4氣候Ⅱ區(qū)全域運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表（續(xù)）溫度℃度hhhh荷hhhh005A.5氣候III區(qū)全域運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)見表A.5。表A.5氣候III區(qū)全域運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh-000000000000GB/TXXXX.3—XXXX（資料性）重點城市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表重點城市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)見表B.1~表B.31。表B.1北京市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表溫度℃度荷hhhh荷hhhh0000000000005GB/TXXXX.3—XXXX表B.2天津市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh00090000000004GB/TXXXX.3—XXXX表B.3石家莊市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表荷hhhh荷hhhh00050000000006GB/TXXXX.3—XXXX表B.4濟南市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表hhhh荷hhhh008030000000007GB/TXXXX.3—XXXX表B.5西安市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表hhhhhhhh00930410000000006GB/TXXXX.3—XXXX表B.6鄭州市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh00920410000000008GB/TXXXX.3—XXXX表B.7拉薩市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表hhhhhhhh0007000000000724315GB/TXXXX.3—XXXX表B.8烏魯木齊市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh00000000000084GB/TXXXX.3—XXXX表B.9哈爾濱市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表hhhh荷hhhh-000000000000GB/TXXXX.3—XXXX表B.10合肥市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh000000000693GB/TXXXX.3—XXXX表B.11杭州市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh00000000073GB/TXXXX.3—XXXX表B.12南昌市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh0000000005GB/TXXXX.3—XXXX表B.13福州市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh0000084表B.14昆明市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表hhhhhhhh00007000005GB/TXXXX.3—XXXX表B.15貴陽市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表度hhhh荷hhhh000000000表B.16成都市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表荷hhhh荷hhhh0000700000310411GB/TXXXX.3—XXXX表B.17長春市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表溫度℃度hhhh荷hhhh-0000000000008表B.18沈陽市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表溫度℃度hhhh荷hhhh-000000000000GB/TXXXX.3—XXXX表B.19呼和浩特市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表溫度℃度hhhh荷hhhh-000000000000表B.20太原市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表溫度℃度hhhh荷hhhh 00603000000000GB/TXXXX.3—XXXX表B.21銀川市運營列車運行點矩陣、工作小時數(shù)和加權(quán)系數(shù)表溫度℃hhhhhh