軌道交通車站通風(fēng)空調(diào)智能控制與節(jié)能研究

韓宜軒

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710018）

1 軌道交通車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)概況

1.1 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)組成

軌道交通車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中包括通風(fēng)系統(tǒng)、公共區(qū)域通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，也被稱為大系統(tǒng)，而車內(nèi)管理系統(tǒng)及設(shè)備用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)也被稱為小系統(tǒng)。隧道通風(fēng)系統(tǒng)包括活塞風(fēng)設(shè)備及機械通風(fēng)設(shè)備，能滿足隧道不同通風(fēng)模式。大系統(tǒng)在日常運行過程中，在站臺及公共車站區(qū)域運行，一旦發(fā)生事故，大系統(tǒng)能清理煙霧及保護乘客，讓乘客及工作人員快速離散。小系統(tǒng)是解決運營管理人員乘坐舒適度問題，根據(jù)設(shè)備運行情況提供對應(yīng)的溫度。空調(diào)制冷循環(huán)系統(tǒng)為車站各個大小系統(tǒng)末端設(shè)備提供冷源，一般情況下將冷源作為媒介，因此，也為稱為空調(diào)水系統(tǒng)[1]。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)能耗情況

空調(diào)水系統(tǒng)及通風(fēng)系統(tǒng)裝機容量能計算空調(diào)系統(tǒng)的能耗[2]，以我國A 地區(qū)地鐵1 號線地下標(biāo)準(zhǔn)站作為觀察對象，探究地鐵車站水系統(tǒng)及大系統(tǒng)節(jié)能運行情況，車站使用中央空調(diào)，通風(fēng)系統(tǒng)每年制冷劑運行5 個月，通風(fēng)季運行7 個月，獲得空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備裝機容量及大系統(tǒng)裝機容量，其中，水系統(tǒng)裝機容量為387kw，大系統(tǒng)裝機容量為111kv。見表1、表2.該結(jié)果顯示城市軌道交通空調(diào)系統(tǒng)耗能量較大，還需對空調(diào)水系統(tǒng)及大系統(tǒng)運行情況合理管理，才能達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

表1 車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備裝機容量

表2 車站大系統(tǒng)設(shè)備裝機容量

2 通風(fēng)空調(diào)自動控制系統(tǒng)

2.1 大系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

設(shè)置目標(biāo)回風(fēng)溫度為28.9℃，采取自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)組合方法，對空調(diào)機組運行頻率進(jìn)行調(diào)整，對公共區(qū)冷量進(jìn)行控制，并同比例對回排風(fēng)機運行頻率進(jìn)行調(diào)整，大系統(tǒng)在運行小新風(fēng)通風(fēng)空調(diào)模式下，小新風(fēng)設(shè)備不斷運轉(zhuǎn)。

2.2 水系統(tǒng)調(diào)整方法

水系統(tǒng)在開啟過程中，需打開冷卻水泵及冷卻塔連鎖蝶閥，隨后開啟冷卻塔風(fēng)機及冷水泵、冷機連鎖蝶閥，整合冷水機組開啟。在關(guān)閉水系統(tǒng)過程中，先關(guān)閉冷水機組，隨后關(guān)閉冷機連鎖蝶閥、冷水泵、冷卻塔風(fēng)機、冷卻塔連鎖蝶閥。①冷凍泵控制措施：水泵變頻可采取同頻控制措施，頻率結(jié)合冷凍水進(jìn)出口壓差進(jìn)行智能化調(diào)整，冷凍水進(jìn)出口水溫差保持在3℃以下，回水溫度控制在12℃，此階段頻率不在增加，若回水溫度在12℃以上，進(jìn)出水溫差在3℃以上，頻率不會減少。冷凍泵在運行過程中發(fā)生故障時，可自動開啟下一臺冷凍泵。若3 臺同類冷凍泵采取輪流啟動方式運行，有利于提升設(shè)備可靠性。②冷卻泵控制措施：冷卻泵在控制過程中與冷卻機組聯(lián)動，一旦冷卻泵發(fā)生故障，智能裝置自動停止下一臺冷卻泵。在3 臺同樣的冷卻泵運行過程中，使用輪流啟動方式保證運行時間一致，保證設(shè)備運行可靠性。③冷卻塔控制措施：冷卻塔采取同頻控制措施，頻率根據(jù)出塔水溫進(jìn)行智能調(diào)整，冷卻臺出水溫度頻值在35Hz 以上。對冷卻塔實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，2 臺冷卻塔能分別對應(yīng)2 臺風(fēng)機運行，但冷卻片是共用的，對此，在冷卻塔運行過程中，調(diào)整為單臺冷水機組運行，2 臺冷卻塔的最低運行頻率為25Hz。冷卻塔在運行過程中發(fā)生故障，下一臺冷卻塔能自動開啟，采取輪流運行模式，提升設(shè)備可靠性[3]。

3 通風(fēng)空調(diào)智能系統(tǒng)節(jié)能情況

3.1 節(jié)能措施

在大系統(tǒng)節(jié)能控制過程中，需關(guān)注夏季時期的空調(diào)運行情況及新風(fēng)量[4]。節(jié)能設(shè)計與設(shè)計運行往往會存在誤差，送回風(fēng)機在實際運行過程中，風(fēng)量與設(shè)計值不匹配。大系統(tǒng)投入使用過程中，還需對系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行檢測，單純思考出入口滲風(fēng)負(fù)荷是不夠的，還需觀察到屏蔽門漏風(fēng)情況。對屏蔽門及出入口滲入的新風(fēng)量進(jìn)行統(tǒng)計，已經(jīng)超出設(shè)計的最大新風(fēng)量。對此，在新風(fēng)機在不必要的情況下無需開啟，一旦開啟會導(dǎo)致車站新風(fēng)負(fù)荷。對此，在運營過程中可增加關(guān)閉新風(fēng)機預(yù)案，達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，見圖1。據(jù)統(tǒng)計顯示，站廳及站臺溫度較低，為保證乘客乘車舒適度，將地鐵線路車站冷水機組溫度增加2℃，機組能耗會降低4%-8%。

圖1 關(guān)閉小新風(fēng)機

3.2 節(jié)能效果

2019 年7-9 月，A 地鐵站臺1 號線及2 號線相比2018年節(jié)約電力98.54 萬度。傳統(tǒng)大系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)最大負(fù)荷選擇，無法滿足部分負(fù)荷。在實際運行過程中，大系統(tǒng)多數(shù)時間處于部分負(fù)荷狀態(tài)，負(fù)荷率一般在25%-75%。實際熱濕負(fù)荷比滿負(fù)負(fù)荷小時，傳統(tǒng)定風(fēng)量系統(tǒng)會通過減少送風(fēng)量保持站內(nèi)溫度。這也在一定程度上導(dǎo)致資源浪費，無法滿足節(jié)能減排的要求。對此，城市軌道交通車站可設(shè)計智能化空調(diào)控制系統(tǒng)，改變風(fēng)量模式，設(shè)計小新風(fēng)機關(guān)閉模式及冷水機組自動控制模式。兩種模式均要滿足兩個條件。第一，保證城市軌道車站溫度在30℃以下；第二，站內(nèi)最小換氣次數(shù)在5 次以上。在通風(fēng)季階段，大系統(tǒng)智能控制單元根據(jù)溫度及二氧化碳濃度、換氣次數(shù)等選擇風(fēng)閥，對送風(fēng)機進(jìn)行調(diào)整，為保證室內(nèi)正壓，回/排風(fēng)機及送風(fēng)機同步運動，并結(jié)合實際情況關(guān)系小新風(fēng)機，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

4 結(jié)束語

夏季時期是城市軌道交通空調(diào)系統(tǒng)運行的關(guān)鍵時期，城市軌道交通空調(diào)智能控制單元依舊存在一定問題，比如，在A地鐵站夏季通風(fēng)時期，依舊耗費較多的電力[5]。智能控制系統(tǒng)會受到外界溫度影響，環(huán)控設(shè)備頻率一般在50Hz，其他車站一般在30Hz 左右，在關(guān)閉智能控制系統(tǒng)后，設(shè)備采取人工調(diào)節(jié)模式，耗電量有所降低。對此，在城市軌道交通智能空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)時，還需合理對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，避免引發(fā)乘客不適感或者發(fā)生能源浪費問題。