地鐵BAS系統(tǒng)節(jié)能控制方式研究

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510030

近十幾年來(lái)，我國(guó)整體軌道交通的建設(shè)進(jìn)程不斷加快，各大城市地鐵線路的開(kāi)通與開(kāi)展不僅有效緩解了城市交通的擁擠現(xiàn)象，提升了人們整體的出行速度，還在降低生態(tài)環(huán)境的污染程度方面起到了重要作用。從整體發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，我國(guó)引入地鐵技術(shù)的時(shí)間相對(duì)較晚，其中BAS系統(tǒng)這種極具技術(shù)性的系統(tǒng)在地鐵線路的發(fā)展建設(shè)中沒(méi)有得到很好的利用。隨著近些年我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的騰飛，越來(lái)越多的地鐵線路投入緊張的運(yùn)營(yíng)，漸漸地增加了BAS系統(tǒng)的應(yīng)用，其在促進(jìn)我國(guó)地鐵建設(shè)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中扮演著極其重要的角色，同時(shí)也縮短了與國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距。文章以某城市地鐵線路為研究案例，對(duì)地鐵BAS系統(tǒng)的節(jié)能控制方式進(jìn)行研究。

1 改變空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行模式

研究結(jié)果表明，環(huán)境控制系統(tǒng)目前主要是采取全空氣系統(tǒng)的方式，以其為核心，由于具有一定的負(fù)荷特征，車站內(nèi)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行涉及較長(zhǎng)的時(shí)間，再加上風(fēng)機(jī)功率明顯超過(guò)了普通空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的實(shí)際功率，這證明了地鐵站內(nèi)風(fēng)機(jī)能耗水平較高。尤其是在早晚的客流高峰期內(nèi)，地鐵車站內(nèi)的送風(fēng)量也在不同的時(shí)間段達(dá)到最高的峰值，并且風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的定風(fēng)量要求與實(shí)際的峰值風(fēng)量一致，而在除客流高峰期以外的其他時(shí)段，地鐵站內(nèi)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)量需求較低，這就代表著地鐵站內(nèi)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)存在風(fēng)量浪費(fèi)的情況，因此需要對(duì)地鐵站內(nèi)的風(fēng)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，從而保證地鐵站內(nèi)風(fēng)機(jī)的效率能夠長(zhǎng)期維持在良好的狀態(tài)。筆者認(rèn)為，應(yīng)通過(guò)引入一些具有變頻變風(fēng)量性能的系統(tǒng)來(lái)作為地鐵站內(nèi)主要的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行方式，從而高效地對(duì)地鐵站內(nèi)的能源消耗進(jìn)行科學(xué)合理的控制。在這一過(guò)程中，也要注意盡管引入了變頻變風(fēng)量性能的系統(tǒng)能夠?qū)Φ罔F站內(nèi)的大空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗起到控制作用，但在舒適度與實(shí)際節(jié)能方面存在一定的弊端，這會(huì)引起地鐵車站內(nèi)結(jié)、站臺(tái)層、站廳層等不同位置存在明顯溫差的問(wèn)題。再加上一些地鐵站本身建設(shè)在空氣濕度較大的位置，還會(huì)引發(fā)凝露的現(xiàn)象，從而嚴(yán)重地影響到地鐵乘客的舒適度，并埋下安全隱患。針對(duì)這種情況，筆者認(rèn)為，應(yīng)通過(guò)權(quán)衡地鐵站內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)的性能特征，從而制訂出一套能夠同時(shí)兼顧乘客舒適度和節(jié)能要求的控制方案。

2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能控制

空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能控制主要包括兩個(gè)部分：（1）對(duì)風(fēng)管電動(dòng)風(fēng)閥進(jìn)行合理的控制。在一般情況下，通風(fēng)系統(tǒng)通常都是設(shè)置在大系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組送風(fēng)管位置，同時(shí)也在排風(fēng)管與回風(fēng)管等位置中進(jìn)行調(diào)節(jié)閥的安裝，從而通過(guò)單閉環(huán)的方式來(lái)起到控制的作用。此外，如一些公共區(qū)域中溫度傳感器在進(jìn)行溫度測(cè)量的過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)并未滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)要求，代表著現(xiàn)階段處于熱負(fù)荷較低的運(yùn)行狀態(tài)，因此可以采取將新風(fēng)閥與排風(fēng)閥調(diào)小并將回風(fēng)閥調(diào)高的方法，從而起到閉環(huán)的控制作用。另外，若測(cè)量溫度超過(guò)具體的標(biāo)準(zhǔn)，則代表著熱負(fù)荷進(jìn)一步增加，在這種情況下，可以采取將排風(fēng)閥與新風(fēng)閥調(diào)大，同時(shí)將回風(fēng)閥調(diào)小的措施，從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起到合理管控的作用。在這一過(guò)程中，因?yàn)殡妱?dòng)風(fēng)閥的調(diào)節(jié)范圍受到條件的限制，所以可以采取在末端進(jìn)行快速調(diào)節(jié)的措施，來(lái)對(duì)風(fēng)閥起到調(diào)節(jié)的作用，最終避免發(fā)生風(fēng)機(jī)效率浪費(fèi)的現(xiàn)象。（2）對(duì)機(jī)組頻率器進(jìn)行控制。筆者認(rèn)為，可采取對(duì)節(jié)的措施實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量的合理化調(diào)整，這對(duì)有效末端溫度進(jìn)行合理管控起到重要的作用。通過(guò)設(shè)置變頻器，也能夠起到高效的節(jié)能作用。根據(jù)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的相似原理，轉(zhuǎn)速和功率三次方是一種正比的關(guān)系，因此在轉(zhuǎn)速狀態(tài)較低的過(guò)程中，轉(zhuǎn)速和功率這兩者之間所消耗的能量也進(jìn)一步降低。在當(dāng)前的發(fā)展階段，機(jī)組變頻的控制方案通常分為溫差控制與靜壓調(diào)節(jié)等。

3 季節(jié)模式的控制方式

在一般情況下，季節(jié)模式的控制方式指的是結(jié)合了風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)和風(fēng)閥調(diào)節(jié)等的一種調(diào)節(jié)模式，該模式會(huì)根據(jù)季節(jié)的不同而自動(dòng)完成變換，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的目標(biāo)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，夏季時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成小新風(fēng)模式的切換操作，通過(guò)采取這種措施來(lái)進(jìn)一步降低站內(nèi)冷量的不必要流失，從而起到節(jié)約能源的作用。同時(shí)，通過(guò)應(yīng)用室內(nèi)回風(fēng)，還促進(jìn)了站內(nèi)空間的自動(dòng)任務(wù)交換。在這一個(gè)環(huán)節(jié)中，BAS系統(tǒng)也會(huì)在一定程度上持續(xù)地將新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、冷水機(jī)組等系統(tǒng)控制住，同時(shí)把部分回風(fēng)自動(dòng)排送到車站中，而部分回風(fēng)還會(huì)和新風(fēng)進(jìn)行混合，通過(guò)表冷器冷卻后傳送到對(duì)應(yīng)的位置，此時(shí)站內(nèi)的最小新風(fēng)量與空氣質(zhì)量息息相關(guān)。一般情況下，在空調(diào)季時(shí)，全新風(fēng)模式在夏秋和春夏季節(jié)交替之間得到了廣泛的應(yīng)用，此時(shí)通過(guò)程序設(shè)定其具體的轉(zhuǎn)換時(shí)間。處于全新風(fēng)模式的狀態(tài)下時(shí)，自動(dòng)把排風(fēng)閥和新風(fēng)閥調(diào)到最大，同時(shí)也不需要借助站內(nèi)回風(fēng)閥來(lái)完成回風(fēng)操作，這種情況下，新風(fēng)閥就會(huì)自動(dòng)作為新風(fēng)進(jìn)入表冷器的關(guān)鍵路徑，同時(shí)在設(shè)備內(nèi)部實(shí)現(xiàn)制冷操作，最終在公共區(qū)進(jìn)行熱交換操作之后再通過(guò)排風(fēng)閥排出。

4 焓值自動(dòng)控制模式

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，焓值指的是空氣中含有的全部熱量，該數(shù)值主要是以干空氣的單位質(zhì)量為基準(zhǔn)展開(kāi)計(jì)算，同時(shí)單位質(zhì)量物質(zhì)的焓稱為比焓，指的是濕度和溫度兩者之間的綜合表現(xiàn)。在對(duì)BAS系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先要確認(rèn)空氣中的具體焓值，從而判斷地鐵車站內(nèi)部的溫度是否達(dá)標(biāo)，如不達(dá)標(biāo)則需要進(jìn)一步將溫度調(diào)整到最舒適的狀態(tài)。在完成地鐵站內(nèi)的具體焓值后，還要確認(rèn)其最終的使用模式，從而建立起一個(gè)最理想的運(yùn)行模式，最終將能耗控制在最低范圍內(nèi)。BAS系統(tǒng)具體的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。并且，還可通過(guò)充分利用焓值的具體判定方式來(lái)起到良好的控制作用，這是提升更精準(zhǔn)的控制水平的重要基礎(chǔ)之一。與此同時(shí)，還可以靈活地根據(jù)外界具體的溫度變化，隨時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)的控制模式進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)換與調(diào)整操作，從而使最終的調(diào)控溫度和時(shí)間表等數(shù)值更加科學(xué)，能夠有效減少不必要的能源消耗。

圖1 BAS系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖

5 合理調(diào)整系統(tǒng)冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)

對(duì)于合理調(diào)整系統(tǒng)冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，相關(guān)部門需要注意在保證滿足具體負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上，保證冷水機(jī)組能夠保持良好的運(yùn)行效率與質(zhì)量。一般情況下，建議運(yùn)用冷量對(duì)冷水機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)實(shí)施控制。一般車站由2臺(tái)大機(jī)組以及2臺(tái)小機(jī)組組成，利用地鐵BAS系統(tǒng)的內(nèi)部程序來(lái)對(duì)運(yùn)行時(shí)間段的方式進(jìn)行合理控制，并延伸到地鐵線路的非高峰與高峰階段，對(duì)其展開(kāi)嚴(yán)格管控，再根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，從而保證不同季節(jié)運(yùn)行模式的自動(dòng)調(diào)節(jié)及其管控效果良好，令整個(gè)BAS系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間保持理想的運(yùn)行狀態(tài)，這對(duì)降低能源損失率起到了重要的作用。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)地鐵BAS系統(tǒng)展開(kāi)了深入的研究，從而更加精確地掌握了該地鐵系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能控制方式。在設(shè)計(jì)BAS系統(tǒng)的過(guò)程中，要明確掌握BAS系統(tǒng)的實(shí)際優(yōu)勢(shì)特征，從而在對(duì)系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)地鐵線路的具體運(yùn)行情況與實(shí)際需求，科學(xué)合理地利用BAS系統(tǒng)建立一套滿足實(shí)際需求的地鐵節(jié)能控制方案，最終促進(jìn)地鐵系統(tǒng)朝著節(jié)能化的方向持續(xù)發(fā)展。