地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備管理節(jié)能分析

劉曉亮

摘 ? 要：當前為了可以適應(yīng)社會的發(fā)展，地鐵建設(shè)也在不斷的改進各方面的建設(shè)，作為地鐵重要的一部分通風系統(tǒng)的完善是非常必要的，而且通風系統(tǒng)作為地鐵站的高能耗部分，它的功能一定要完整且做到有保證。因此，在通風系統(tǒng)的完善方面必須要重視起來，選擇合適的設(shè)備，有效地節(jié)約能源，做到有效地降低能耗。地鐵作為地下空間建筑，非常依賴于通風空調(diào)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)通風，所以其節(jié)能問題一直是相關(guān)科研者重點關(guān)注的。

關(guān)鍵詞：地鐵 ?通風空調(diào)系統(tǒng) ?設(shè)備管理 ?節(jié)能分析

中圖分類號：TU83 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0062-02

1 ?車站大系統(tǒng)的節(jié)能管理

1.1 空調(diào)季節(jié)大系統(tǒng)實際控制模式

地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)約占地鐵總能耗的40%，其中重要的一點原因就是車站的冷負荷是按遠期最大負荷設(shè)計并有一定的富裕量。針對空調(diào)大系統(tǒng)控制策略研究地鐵空調(diào)系統(tǒng)有別于地面建筑[1]，特別是空調(diào)大系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)對象是一個大空間的溫度和濕度，具有明顯的大滯后特點，同時地鐵客流量有明顯的時段性等特點。如圖1所示地鐵客流有著明顯的規(guī)律可循，基于客流情況、設(shè)備特點進行負荷研究實現(xiàn)，利用空調(diào)系統(tǒng)滯后在滿足乘客基本需求同時選擇恰當?shù)臅r間運行大系統(tǒng)對節(jié)能有著非常重要的意義。

大系統(tǒng)啟動條件：處于空調(diào)季時間段（5月10日～10月30日）內(nèi)，處于每日允許時間段（6時30分～22時30分）內(nèi)，送排風機均啟動，站臺平均溫度>預設(shè)值（27℃）（保持一段時間，0～30minPLC中可調(diào)），室外空氣焓值>47.7kJ/kg（對應(yīng)18℃，90%RH）。5個條件同時滿足時，BAS發(fā)送大系統(tǒng)群控系統(tǒng)啟動控制指令給群控柜。

大系統(tǒng)停止條件（兩個條件中任意一個滿足）：（1）處于空調(diào)季時間段內(nèi)（5月10日～10月30日）內(nèi)，每天22時30分后;兩個條件同時滿足時，BAS自動發(fā)送大系統(tǒng)群控停止控制指令給群控柜。（2）處于空調(diào)季時間段內(nèi)（5月10日～10月30日）內(nèi)，每天6時30分～22時30分的時間段內(nèi)，風機頻率已降至20Hz及以下，此時站臺平均溫度（26±0.5）℃，則BAS系統(tǒng)向大系統(tǒng)冷站發(fā)出停機指令。

1.2 大系統(tǒng)模式主要設(shè)備運行策略優(yōu)化

空調(diào)季節(jié)控制策略：大系統(tǒng)的運行的時間應(yīng)結(jié)合地鐵客流特點及運行圖的需要及時編制及修改，滿足實際的需求，杜絕不必要的浪費。同時目前地鐵大系統(tǒng)組合空調(diào)機組及回排風機（見圖2）均采用的變頻調(diào)試技術(shù)，以車站內(nèi)溫度偏差及偏差變化率作為模糊控制器的輸入，實現(xiàn)動態(tài)的變頻控制能夠較為合理實現(xiàn)節(jié)能控制。

非空調(diào)季節(jié)控制策略（見表1）：冷水機組不運行但為了保證車站內(nèi)空氣品質(zhì)也需要對大系統(tǒng)的風機控制進行合理優(yōu)化杜絕能源浪費[2]。結(jié)合實際經(jīng)驗，制定以下如圖的控制方案，實際對比節(jié)約電量達到20%。

2 ?空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備節(jié)能控制策略探索

2.1 風量調(diào)節(jié)與水量調(diào)節(jié)獨立控制

地鐵的集中空調(diào)系統(tǒng)主要是基于焓值判斷[3]，主要有兩種變量決定，一種變量是送風量，一種是冷凍水流量。風變量及水變量均能夠?qū)崿F(xiàn)目標值，但由于兩個變量均存在不同程度的滯后性，尤其是冷凍水量變化的延后性更加突出，必然產(chǎn)生大量的能源浪費。

2.2 風量調(diào)節(jié)與水量調(diào)節(jié)同時控制

這個風量和水量控制技術(shù)是要將風機頻率與電動二通閥的開度都同時控制[4]。這不僅考驗相關(guān)的技術(shù)人員還要求員工要及時檢查，檢查何時是空調(diào)區(qū)域負荷減少的時候時，當空調(diào)區(qū)域負荷減少的時候就要降低空調(diào)的溫度，要在降低溫度的同時也將低風機頻率調(diào)小。

由于風水聯(lián)動理論[5]上能夠?qū)崿F(xiàn)對能源有效管理，需要采用在經(jīng)典的PID控制基礎(chǔ)上，完善控制理論的算法，也只有采用模糊控制的理論即空調(diào)主機制冷劑流量自動與現(xiàn)場負荷需求而實現(xiàn)實時變化，系統(tǒng)全面采用集中空調(diào)的各種運行參數(shù)，利用此模糊控制技術(shù)改變流量以適應(yīng)負荷的變化。由于此項技術(shù)要求對參數(shù)選擇及控制算法要求較高，同時對空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備運行的穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響，目前是整個行業(yè)研究的重點。

2.3 風量調(diào)節(jié)、冷凍水水量調(diào)節(jié)的控制優(yōu)先級

想要先調(diào)節(jié)風量然后再調(diào)節(jié)水量，這種方法就需要改變一下策略，應(yīng)該將回風溫度的變化作為參照物，用他作為一個不變的量，根據(jù)《暖通空調(diào)設(shè)計規(guī)范專題說明選編》[6]，末端盤管“流量-負荷”的關(guān)系中當末端盤管的流量減少到設(shè)計值60%，傳熱能力然能夠達到80%～90%，盤管傳熱能力對流量改變不敏感的原因主要是盤管傳熱系數(shù)的改變主要取決于空氣側(cè)的傳熱系數(shù)的變化，而水側(cè)因流量變化而引起的傳熱系統(tǒng)變化，對總的傳熱系統(tǒng)影響不大。所以結(jié)合理論分析，通過改變風量能夠較快實現(xiàn)適應(yīng)空調(diào)負荷變化的需求。

3 ?輔助空調(diào)系統(tǒng)在地鐵中的運用

由于目前地鐵行業(yè)地下車站空調(diào)設(shè)計兩臺螺桿機作為冷源提供者，標準站一般設(shè)計選用單臺冷量高達600kW，輸入功率約120kW，加上冷凍水泵及冷卻水泵及冷卻塔，總運行功率高達160kW，在夜間及過渡節(jié)能造成了一定的能源浪費。由于重要設(shè)備房（如信號、通信、綜合監(jiān)控）對溫濕度要求較高，就要輔助使用其他小功率空調(diào)系統(tǒng)，以達到節(jié)能目的。目前使用較多就是VRV系統(tǒng)，常用室外機制冷量60kW，輸入功率17kW（cop取值3.6）一臺室內(nèi)機制冷量6kW，輸入功率1.7kW（cop取值3.6），能夠較為精準實現(xiàn)在非空調(diào)節(jié)能及停運期間重要設(shè)備房的溫度控制及能源管理。

輔助使用其他小功率的空調(diào)系統(tǒng)能夠較好地避免集中空調(diào)在非運營時段及季節(jié)更替期間能源浪費，更好地提升運營管理水平。

4 ? 結(jié)語

地鐵中央空調(diào)體系是由許多設(shè)施、多體系形成的體系。各個設(shè)施之間造成影響、相互限制、相互合作。假設(shè)各個設(shè)施各體系可以單獨制約、相互不消融，單獨為戰(zhàn)，很容易形成局部體系產(chǎn)生震蕩，從而使其體系難以高效地運行。因此，一個整合了所有設(shè)施、各式各樣的系統(tǒng)，很好地根據(jù)負荷變化而變化，且存在著一定的預判能力的可控體系，這對中央空調(diào)體系的穩(wěn)固、高速、節(jié)能運營有著很重要的用途。

參考文獻

[1] 鄧瑤.地鐵通風與空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及施工常見問題研究[J].中國新通信，2017，19（3）：102-103.

[2] 王行宇.自然通風對地鐵車站環(huán)境的影響及節(jié)能潛力分析[D].重慶大學，2016.

[3] 曾過春.地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的新進展分析[J].科技資訊，2014，12（18）：48，50.

[4] 何壘.地鐵通風空調(diào)的節(jié)能設(shè)計[J].中華建設(shè)，2014（3）：98-99.

[5] 暖通規(guī)范管理組.暖通空調(diào)設(shè)計規(guī)范專題說明選編[M].北京：中國計劃出版社，1990.