基于Techcon EEC平臺的地鐵站通風空調節能改造

江開雄

摘要：地鐵站通風空調系統普遍具有30%的節能潛力，本文以寧波某地鐵站節能項目為研究對象，基于Techcon EEC平臺配置了節能改造方案，重點討論了地鐵節能專家系統控制策略。項目實施后3個月的節能量測試數據顯示：該系統節能達到了62.89%，超出了業主對節能預期效果，為地鐵站通風空調系統的節能改造積累了寶貴經驗。

關鍵詞：軌道交通；通風空調；節能控制；Techcon EEC

中圖分類號：TU201.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0102-02

1 地鐵站通風空調節能潛力

地鐵站通風空調系統是保證運營安全和乘客舒適性的重要系統，通風空調系統作為地鐵車站的一個重要組成部分，其能耗約占地鐵總能耗的30% ～ 40%[1-3]。據調研顯示，車站通風空調系統普遍存在30%以上的節能潛力，主要體現在四個方面：（1）設計余量：通風空調設備的容量一般按遠期最大負荷設計[4]，并在此基礎上預留10～20%余量；（2）工況余量：通風空調系統運行模式單一，由于負荷、晝夜、季節變化，設備大部分時間處于部分負荷狀態，設備全開或定頻運行就好比大馬拉小車；（3）效率余量：區域冷量分配不合理，車站溫濕度控制精度粗放，設備之間協調匹配沒有最佳，造成系統效率低下，冷源效率整體提升空間大。為實現上述節能潛力，本文以寧波某地鐵站節能項目為研究對象，著重討論地鐵節能專家系統控制的相關問題。

2 項目介紹及配置方案

該項目車站空調的風系統分別設置于A、B兩端，包括2套空調機組、2套回排風機組；車站空調的水系統設置于車站B端，包括2套冷水機組、2套冷凍水泵、2套冷卻水泵、2套冷卻塔。根據車站現有空調系統設備，結合其全年運行特點，采用節能專家控制系統，配備1套Techcon EEC節能系統中央控制柜及軟件、2套Techcon EEC大系統風機節能控制柜及軟件、2套節能變頻柜、4套能耗計量柜和2套遠程I/O信號柜。節能專家控制系統將各個環節集成為標準化、一體化的節能設備，采用模塊化算法對空調系統進行模塊劃分和標準化，模塊內保持相對獨立的閉環控制，模塊間又通過關鍵參數進行拼接協調，既實現了設備級的節能，又實現了系統的協調和優化。

3 系統控制策略

3.1 控制策略框架

其控制策略架構如圖1所示。該系統對通風空調系統進行模塊劃分和標準化，各模塊內進行相對獨立的閉環控制，而模塊之間通過關鍵參數進行拼接協調。既能實現設備級的節能，又能實現系統的協調和優化。

3.2 運行模式策略

整個節能系統設置BAS模式（模式號0）、運行節能（模式號1）兩種運行模式。節能模式下又分為：（1）節能自動：按照時間表模式進行策略啟停；（2）節能手動：可實現大系統送風機、回排風機啟停及頻率設定，新風閥、回風閥、排風閥的全開、角開、全關控制，冷源一套機組的啟停控制（單體設備不能啟停），冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔頻率設定。系統由“節能手動”切換至“節能自動”時，所有設備均維持原運行狀態，直至下一模式觸發；系統由“節能自動”切換至“節能手動”時，所有設備均維持原運行狀態。BAS模式下，節能系統只監視設備狀態，所有控制信號全部清除。

3.3 數據處理模塊

該模塊為通風模式判斷模塊、冷源模式判斷模塊、兩通閥控制模塊提供需求數據。

（1）輸入：A、B端新風溫度；A、B端新風相對濕度；A、B端回風相對濕度；A、B端站廳溫度；A、B端站廳相對濕度。（2）輸出：tfcw（通風模式計算新風溫度，用于判定通風）；新風相對濕度hfcw；站廳溫度tzt； 站廳相對濕度hzt。（3）計算模型與傳感器故障處理：通過車站A、B端的傳感器，對每60秒內獲取的15組溫、濕度采樣數據求平均值，從而得出新風溫度tfcw、新風相對濕度hfcw、回風溫度thf、回風相對濕度hhf、端站廳溫度tzt、站廳相對濕度hzt。（4）傳感器故障處理：若某一端新風溫度傳感器采集數值（-15，40），則認定該傳感器故障，則上述模型去掉該點后求取其他剩余新風溫度傳感器平均值，記做tfcw；若所有新風溫度傳感器均故障，則令tfcw=28℃。

3.4 時間表控制策略

上位機設置夏季、通風季兩個模式下的系統運行時間表，通風、冷水系統的啟停時間表。依據上位機自身判斷系統運行模式，向下位機發送運行模式號以及對應的通風、冷水系統的啟停時間表。模式號置1運行節能夏季模式；模式號置2運行節能通風季模式。PLC根據運行模式號和設備的啟停時間，控制空調設備運行工況。

3.5 風機啟停控制策略

根據上位設定的不同季節通風系統開始、結束時間，在通風系統時間內時，進行模式判斷及切換，當處于通風時間外時，關停所有風機（閥門不需關閉，維持原狀態）。

3.6 通風模式執行、連鎖保護

3.6.1 風機與風閥聯鎖策略

新風閥、回風閥全部為關閉狀態時，送風機關閉且不能開啟，其他情況風機均可正常運行；排風閥、回風閥全部為關閉狀態時，回排風機關閉且不能開啟，其他情況風機均可正常運行。

3.6.2 模式切換策略

（1）由全新風變為小新風：首先停止送風機、回排風機，其次新風閥、回風閥、排風閥分別由全開、全關、全開變為全關、全開、全關，待閥門調節5min或閥門狀態到位后，按照當前應執行風機模式號開啟相應風機。（2）由小新風變為全新風：首先停止送風機、回排風機，其次新風閥、回風閥、排風閥分別由全關、全開、全關變為全開、全關、全開，待閥門調節5min或閥門狀態到位后，按照當前應執行風機模式號開啟相應風機。

3.7 冷源系統控制

3.7.1 冷機加減載控制策略