地鐵通風空調系統設備管理節能分析

劉曉亮

摘 ? 要：當前為了可以適應社會的發展，地鐵建設也在不斷的改進各方面的建設，作為地鐵重要的一部分通風系統的完善是非常必要的，而且通風系統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，在通風系統的完善方面必須要重視起來，選擇合適的設備，有效地節約能源，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系統來調節通風，所以其節能問題一直是相關科研者重點關注的。

關鍵詞：地鐵 ?通風空調系統 ?設備管理 ?節能分析

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

1 ?車站大系統的節能管理

1.1 空調季節大系統實際控制模式

地鐵通風空調系統約占地鐵總能耗的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計并有一定的富裕量。針對空調大系統控制策略研究地鐵空調系統有別于地面建筑[1]，特別是空調大系統，其調節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律可循，基于客流情況、設備特點進行負荷研究實現，利用空調系統滯后在滿足乘客基本需求同時選擇恰當的時間運行大系統對節能有著非常重要的意義。

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

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

1.2 大系統模式主要設備運行策略優化

空調季節控制策略：大系統的運行的時間應結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組合空調機組及回排風機（見圖2）均采用的變頻調試技術，以車站內溫度偏差及偏差變化率作為模糊控制器的輸入，實現動態的變頻控制能夠較為合理實現節能控制。

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

2 ?空調系統設備節能控制策略探索

2.1 風量調節與水量調節獨立控制

地鐵的集中空調系統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實現目標值，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，必然產生大量的能源浪費。

2.2 風量調節與水量調節同時控制

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

由于風水聯動理論[5]上能夠實現對能源有效管理，需要采用在經典的PID控制基礎上，完善控制理論的算法，也只有采用模糊控制的理論即空調主機制冷劑流量自動與現場負荷需求而實現實時變化，系統全面采用集中空調的各種運行參數，利用此模糊控制技術改變流量以適應負荷的變化。由于此項技術要求對參數選擇及控制算法要求較高，同時對空調系統設備運行的穩定產生一定影響，目前是整個行業研究的重點。

2.3 風量調節、冷凍水水量調節的控制優先級

想要先調節風量然后再調節水量，這種方法就需要改變一下策略，應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《暖通空調設計規范專題說明選編》[6]，末端盤管“流量-負荷”的關系中當末端盤管的流量減少到設計值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的改變主要取決于空氣側的傳熱系數的變化，而水側因流量變化而引起的傳熱系統變化，對總的傳熱系統影響不大。所以結合理論分析，通過改變風量能夠較快實現適應空調負荷變化的需求。

3 ?輔助空調系統在地鐵中的運用

由于目前地鐵行業地下車站空調設計兩臺螺桿機作為冷源提供者，標準站一般設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，在夜間及過渡節能造成了一定的能源浪費。由于重要設備房（如信號、通信、綜合監控）對溫濕度要求較高，就要輔助使用其他小功率空調系統，以達到節能目的。目前使用較多就是VRV系統，常用室外機制冷量60kW，輸入功率17kW（cop取值3.6）一臺室內機制冷量6kW，輸入功率1.7kW（cop取值3.6），能夠較為精準實現在非空調節能及停運期間重要設備房的溫度控制及能源管理。

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

4 ? 結語

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

參考文獻

[1] 鄧瑤.地鐵通風與空調系統設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境的影響及節能潛力分析[D].重慶大學，2016.

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

[4] 何壘.地鐵通風空調的節能設計[J].中華建設，2014（3）：98-99.

[5] 暖通規范管理組.暖通空調設計規范專題說明選編[M].北京：中國計劃出版社，1990.