地鐵中央空調(diào)節(jié)能控制

1、工業(yè)自動(dòng)化機(jī)電工程技術(shù)2013年第42卷第07期收稿日期：2013－04－28摘要：對(duì)地鐵中央空調(diào)系統(tǒng)的控制方式及其特點(diǎn)進(jìn)行了論述與分析，并介紹了深圳地鐵龍崗線中央空調(diào)系統(tǒng)在優(yōu)化節(jié)能原則和控制策略指導(dǎo)下，通過集群控制、冷凍水流量閉環(huán)控制、焓值控制和時(shí)間表控制的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化水平和降低運(yùn)營(yíng)成本的目的。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，節(jié)能效果顯著。關(guān)鍵詞：BAS；中央空調(diào)系統(tǒng)；優(yōu)化控制；節(jié)能中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

2、文章編號(hào)：1009－9492(2013)07－0030－04EnergySavingControlofMetroCentralAirConditioningJIANGXiaoming，TANChunlin（ShenzhenMetroGroupCo.，Ltd.，Shenzhen518049，China）Abstract:Thecontrolmodeofmetrocentralairconditioningsystemitsacterist

3、icsareanalyzedinthisarticle.InShenzhenMetroLongGangLine，thecentralairconditioningsystemenergysavingisachieved，systemautomationisimprovedtheoperatingcostsarereducedbytheintegratedapplicationofclustercontrol，coolingwaterfl

4、owclosedloopcontrol，enthalpyvaluecontrolschedulecontrol.Undertheguidanceofoptimizedenergysavingprinciplecontrolstrategy，thepracticalapplicationresultsshowthattheenergysavingeffectisquitesignificant.Keywds:buildingautomat

5、ionsystem；centralairconditioningsystem；optimalcontrol；energysaving地鐵中央空調(diào)節(jié)能控制蔣曉明，譚春林（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，廣東深圳518049）DOI:10.3969j.issn.10099492.2013.07.0080引言城市現(xiàn)代化建設(shè)消耗大量能源，如何降低能源損耗，維持可持續(xù)發(fā)展，成為亟待解決的問題。在地鐵行業(yè)，車站中央空調(diào)系統(tǒng)是除列車牽引和動(dòng)力供電外最大的耗能

6、設(shè)備，其負(fù)荷隨外界溫度波動(dòng)而變化，因此在改進(jìn)控制方式以降低能耗方面有很大的改善空間。目前國內(nèi)90%的地鐵車站安裝了建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BuildingAutomationSystem，BAS）或環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（EquipmentMoniting&ControlSystem，EMCS），對(duì)地鐵車站各種機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。但是60%地鐵車站未利用BAS系統(tǒng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理，不能對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，達(dá)到節(jié)能目的。從可持續(xù)發(fā)展

7、出發(fā)，中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵在于提高整個(gè)系統(tǒng)的能量效率，因此利用現(xiàn)有BAS系統(tǒng)，結(jié)合地鐵中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，提高自動(dòng)化控制水平，節(jié)能降耗，是降低運(yùn)營(yíng)成本的必然選擇。1傳統(tǒng)地鐵中央空調(diào)控制現(xiàn)狀傳統(tǒng)BAS系統(tǒng)對(duì)車站中央空調(diào)的控制只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的點(diǎn)動(dòng)啟停控制與聯(lián)鎖保護(hù)，并顯示冷卻塔、冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、冷水機(jī)組、風(fēng)柜、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境溫濕度參數(shù)。BAS系統(tǒng)不能根據(jù)環(huán)境參數(shù)對(duì)這些設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)與優(yōu)化控制。傳統(tǒng)的地鐵車站

8、的中央空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)備系統(tǒng)均按最大熱負(fù)載條件全負(fù)荷運(yùn)行。在地鐵中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻風(fēng)機(jī)的容量是根據(jù)建筑物最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷選定的，且留有一定的余量。外界溫度隨四季白夜變化以及地鐵運(yùn)營(yíng)與非運(yùn)營(yíng)時(shí)段的熱負(fù)荷相差較大，使得中央空調(diào)的熱負(fù)荷在絕大部分時(shí)間里遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)荷低，也就是說，中央空調(diào)大部分時(shí)間實(shí)際運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)下。30工業(yè)自動(dòng)化機(jī)電工程技術(shù)2013年第42卷第07期3）焓值i的計(jì)算方法[3]由于車站室外焓值iw與

9、車站回風(fēng)焓值ir的計(jì)算通過溫濕度探測(cè)器的測(cè)量值在BAS系統(tǒng)程序中進(jìn)行計(jì)算，其公式如下：i=1.01t(25001.84t)d或i=(1.011.84d)t2500d（kJkg干空氣）（1）式（1）中：t——空氣溫度，℃；d——空氣的含濕量，gkg干空氣；1.01——干空氣的平均定壓比熱，kJ(kgK)；1.84——水蒸氣的平均定壓比熱，kJ(kgK)；2500——0℃時(shí)水的汽化潛熱，kJkg。4）焓值控制界面（3）時(shí)間表控制考慮車站公共

10、區(qū)及設(shè)備房在不同時(shí)間對(duì)環(huán)境的要求不同，在非運(yùn)營(yíng)時(shí)間需要關(guān)閉公共區(qū)空調(diào)系統(tǒng)，因此在BAS系統(tǒng)中引入時(shí)間表控制功能。在BAS操作界面中增加時(shí)間表編輯功能，可分別定義空調(diào)設(shè)備開始和結(jié)束運(yùn)行的日期和時(shí)間，能依據(jù)設(shè)定的時(shí)間表自動(dòng)切換運(yùn)行模式，也可以周為單位進(jìn)行周期性設(shè)置，可排除節(jié)假日或特定的日歷日程，避免操作人員人為因素，有效提高能源的利用。設(shè)置控制模式的時(shí)間表如圖3。（4）凍水流量閉環(huán)控制針對(duì)地鐵車站公共區(qū)與設(shè)備區(qū)對(duì)環(huán)境溫濕度要求不同，利用PL

11、C（可編程邏輯控制器）的AO模塊（模擬量輸入模塊）對(duì)車站公共區(qū)及其重要設(shè)備房溫濕度進(jìn)行采集、經(jīng)PID計(jì)算控制冷凍水流量二通閥的開度達(dá)到對(duì)冷凍水流量控制的控制[4]。BAS系統(tǒng)利用模擬量對(duì)二通閥開度進(jìn)行PID控制原理如圖4所示。圖1冷水系統(tǒng)的群控流程模式轉(zhuǎn)換條件iwiriwToTw=To運(yùn)行工況小新風(fēng)空調(diào)運(yùn)行全新風(fēng)空調(diào)運(yùn)行全新風(fēng)非空調(diào)運(yùn)行參數(shù)說明：Tw：室內(nèi)溫度；To：空調(diào)送風(fēng)溫度，由設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算確定；Tr：回風(fēng)干球溫度；iw：室外焓值，