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作
者：
司立峰，周伟业，邓旭，华杰锋，刘文博，韩晓箴，杨丽杰，陈德春，王永康
司立峰，周伟业，邓旭，
等
.
基于昆明基准大气压力高海拔燃具热负荷计算
［J］.
煤气与热力，
2022，42（12）
：A28-A30，A42.
1
概述
GB 6932
—
2015
《家用燃气快速热水器》规定，家用燃气快速热水器（简称热水器）的试验室大气压力为
86~106 kPa
，
GB 16410
—
2020
《家用燃气灶具》未对家用燃气灶（简称燃气灶）试验室的大气压力作相关规定。
GB/T 16411
—
2008
《家用燃气用具通用试验方法》规定各检验项目或各燃具标准没有特别规定试验室条件时，大气压力为
86~106 kPa
。
根据
GB/T 4797.2
—
2017
《环境条件分类自然环境条件气压》中海拔与压力的规定，可计算出
86 kPa
对应的海拔为
1 375 m
。我国西部和西南地区的城市如兰州、银川、乌鲁木齐、昆明、拉萨等海拔均超过
1
500 m
，即这此地区大气压力超出标准规定的压力范围。因此，有必要提出适合高海拔燃具的试验方法和计算公式。
海拔主要影响大气压力，从而影响燃具热负荷和干烟气中
CO
体积分数。本文以昆明市为例，对高海拔燃具的热负荷计算展开分析。
2
基于
K-means
算法昆明基准大气压力
为确定基准大气压力，本文统计了昆明市
2011
年
1
月
1
日至
2022
年
7
月
31
日每日每隔
3 h
或
6 h
的大气压力，共
31 058
个数据，并以此为基础，确定昆明市的基准大气压力（称为昆明基准大气压力）。
K-means
聚类算法能够利用当地大气压力历史数据，采用距离作为相似性评价指标将其分为若干簇，选取样本数量最大的簇中心作为基准值，能够真实反映当地实际的大气压力。该算法高效，在对大规模数据进行聚类时被广泛应用
［
1
］
。
在
K-means
聚类算法中，一般采用
Silhouette
聚类有效评价函数确定最佳聚类数。该函数值域为［
-1
，
1
］，函数值越大表明聚类越合理。当聚类数
k=3
时，
Silhouette
聚类有效评价函数值最大，故聚成
3
簇。表
1
为簇中心对应的压力，表
2
为每个簇的样本数量，
3
个簇共有样本
31 058
个。
选取样本数量最多的簇
2
中心对应的压力作为基准值，取
81.1 kPa
作为昆明基准大气压力。
将按照
GB/T 16411
—
2008
中公式（
1
）得到的热负荷称为实测折算热负荷，其对应的基准状态为
15
℃、
101.3 kPa
。实测折算热负荷计算见下式：
试验样品取
4
台燃气灶和
4
台热水器，在昆明进行热负荷试验，试验样品参数见表
3
。燃气灶的试验条件、状态及方法按照
GB 16410
—
2020
表
15
规定进行，热水器的试验条件、状态及方法按照
GB 6932
—
2015
表
12
规定进行，并按照式（
1
）和式（
2
）进行实测热负荷和昆明实测热负荷计算，按照式（
3
）和式（
4
）进行实测折算热负荷和昆明实测折算热负荷计算。
燃气灶额定热负荷指左眼燃烧器额定热负荷，右眼燃烧器额定热负荷与左眼燃烧器相同。燃气灶均采用大气式燃烧，进风方式均为下进风，且风门固定。热水器的燃烧方式均为大气式燃烧，给排气方式均为强制排气式，根据
GB 6932
—
2015
图
2
，强制排气式分为鼓风型、引风型。燃气灶和热水器气源为天然气（
12T
）时额定压力均为
2 000 Pa
，气源为液化石油气（
20Y
）时额定压力均为
2 800 Pa
。
表
4
为实测热负荷和昆明实测热负荷，可以看出，实测热负荷与昆明实测热负荷完全相同。
采用式（
3
）和式（
4
）分别计算出实测折算热负荷和昆明实测折算热负荷，根据式（
5
）计算出昆明实测折算热负荷与实测折算热负荷偏差，试验结果见表
5
。可以看出昆明实测折算热负荷比实测折算热负荷低
10%
左右。可以在燃具铭牌上标注
2
个额定热负荷：标称额定热负荷、昆明额定热负荷，标称额定热负荷值为实测折算热负荷值，使用环境是
15
℃、
101.325 kPa
；昆明额定热负荷值是昆明实测折算热负荷值，使用环境是
15
℃、
81.1 kPa
。
表
5
实测折算热负荷与昆明实测折算热负荷试验结果对比
③实测折算热负荷与实测热负荷偏差、昆明实测折算热负荷与昆明实测热负荷偏差对比
根据式（
6
）、（
7
）计算出实测折算热负荷与实测热负荷偏差、昆明实测折算热负荷与昆明实测热负荷偏差，结果见表
6
。由表
6
可知，昆明实测折算热负荷与昆明实测热负荷比较接近，两者偏差为
4%~7%
，实测折算热负荷与实测热负荷偏差为
16%~19%
。
表
6
实测折算热负荷与实测热负荷偏差、昆明实测折算热负荷与昆明实测热负荷偏差
①基于
K-means
聚类算法，确定了昆明基准大气压力为
81.1 kPa
。
②提出昆明实测热负荷和昆明实测折算热负荷的计算公式。昆明实测热负荷与实测热负荷计算结果相同，昆明实测折算热负荷比实测折算热负荷低
10%
左右。昆明实测折算热负荷与昆明实测热负荷比较接近，两者偏差为
4%~7%
，实测折算热负荷与实测热负荷偏差为
16%~19%
。
③在燃具铭牌上标注标称额定负荷、昆明额定热负荷，表明燃具在不同使用环境的额定热负荷，以利于用户准确选择燃具。
［
1
］徐婧，顾煜炯，王仲，等
.
基于数据挖掘的煤电机组能效特征指标及其基准值的研究［
J
］
.
中国电机工程学报，
2017
（
7
）：
2009-2016.
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