地铁站通风空调系统风水联动智能控制系统的应用周晶

地铁站通风空调系统风水联动智能控制系统的应用周晶

周晶

中国铁路设计集团有限公司天津300251

摘要：地铁车站通风空调系统能实现调温、除湿、送风、排烟等功能，是地铁良好环境的有力保障。本文将对我国目前地铁车站的通风空调系统风水联动智能控制系统的应用进行分析，使其运行在高效的基础上更加节能环保。

关键词：地铁站；通风空调；风水联动；智能控制

1地铁车站通风空调系统的组成

现阶段在我国城市交通运输系统中，地铁的数量正在逐渐增加，地铁的存在使国家交通拥堵状况得到一定改善，这种交通方式不仅不需要占用地上面积，同时与其他交通方式相比还具有较高的承载量，使城市居民的出行更加便利快速。地铁车站中的一个重要工作组成部分就是通风空调系统，它能够使地铁站内的空气得到较好流通，进而缓解地铁站内由于人流量过大引发的空气不流通等严重问题。地铁车站通风空调系统主要由3部分组成，分别为大系统、小系统以及水系统，它们协同工作保证了通风的正常进行。空调大系统与空调小系统共同工作保证车站内的温度、湿度达到相应标准，根据车站内这两个基本参数的变化来对空调通风进行合理调节。空调水系统的主要功能是制冷工作，根据车站内部的空气情况进行控制，从而达到有效的制冷效应。通过通风空调系统中各部分的正常工作，才能使地铁站内的空气得到循环与流通，进而为乘客营造更加舒适的等候环境。

2通风空调系统工艺要求

2.1参与风水联动智能控制的车站通风空调设备

1）车站风系统（大系统）：车站送/排风机、车站新风阀、排风阀、回风阀、公共区送排风管上的电动调节阀。2）车站空调水系统：冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、电动二通阀、电动蝶阀。

2.2风水联动智能控制系统的节能目标

风水联动智能控制系统应根据车站客流变化、列车行车组织变化、室内新风负荷变化等室内负荷变化量以及室外空气状态，完成车站冷负荷最低化的运算以及通风空调系统运行能耗最低化的运行方案，使车站公共区在达到设计环境温度目标值的前提下，车站通风空调系统COP值达到最大值。

2.3通风空调系统运行工况

车站通风空调系统运行工况分为正常运行工况、阻塞运行工况、火灾运行工况。

2.3.1正常运行工况

风水联动智能控制系统通过负荷计算及系统COP值比对确定通风空调系统运行模式。同时风水联动智能控制系统可以根据室内负荷变化调节车站送、排风机运行频率，并同时对空调水系统设备实际运行参数进行调节。

2.3.2阻塞运行工况

风水联动智能控制系统不再执行节

能策略，水系统各设备保持原运行状态，风系统不再执行节能策略，权限交由BAS系统控制。

2.3.3火灾运行工况

水系统关闭，风水联动智能控制系统不参与设备控制，风系统设备由BAS系统控制。

3系统控制原理

系统控制的角度分析，车站通风空调系统控制的最终目标为车站内空气的温度、CO。浓度，扰动对象主要来源于室外空气、列车等引起的热量变化（设备、照明引起的热量基本为定值）。由于轨道交通通风空调系统的设备较多，相互之间有一定的交叉影响。进行系统控制时。为减少系统中各环节的相互干扰，可将系统分为几个相对独立的环节来进行控制，再由一个上层系统（以下简称集中监控平台）来完成各环节间的协调，降低调节算法的设计难度。

3.1基于最佳输出能量的冷冻水系统控制

通过对空调冷冻水系统采用模糊预测算法实现最佳输出能量的控制。当气候条件或空调末端换热负荷发生变化时，空调冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，中央控制器依据所采集的这些实时数据并结合冷冻水的特性，动态计算冷冻水循环周期，同时根据记录的历史负荷数据库和室外湿球温度的变化。动态预测地铁车站未来时刻空调末端换热负荷的变化趋势，并以此计算“未来时刻”冷冻水系统运行参数，包括冷冻水回水温度、温差、压差和流量的最佳值，并以此调节各变频器的输出频率，实现对冷冻水流量的“提前”控制，在保证服务质量的前提下，使系统输出冷量与末端的换热负荷需求相匹配，消除冷量供给的“数量差”与“时间差”，降低输送能耗。

3.2基于系统效率最佳的冷却水系统控制

由于主机效率与冷却水温度相关，在一定范围内降低冷却水温度，有利于提高主机效率、减少主机能耗。但降低冷却水温度，将导致冷却水泵和冷却塔的能耗升高。因此，只有将主机能耗、冷却水泵能耗、冷却塔风机能耗三者统一考虑，在各种负荷条件下找到一个能保持系统效率（系统COP）最高时所对应的冷却水温度，即找到一个系统效率最佳点，才能使整个系统能效比最高。

3.3基于冷量需求预测的公共区空调风机控制

对车站公共区空调风机的调频控制。采用基于冷量需求动态预测的预期算法控制。系统通过对公共区各测点温度及CO。浓度、各空气处理机组送风温度的检查，并结合系统传热特性、历史负荷变化趋势及室外温度等因素，推理预测未来短时间内公共区的负荷，同时动态计算系统循环周期，从而确定保证被控区域服务质量的前提下，系统短期内的冷量需求，并以此来调节空气处理机组送风机的频率，最大限度的降低系统的能耗。

3.4车站空调风水系统协调工作的实现

对于地铁车站通风空调这种复杂的系统，因风系统与水系统之间存在相互影响，若将风系统和水系统完全独立进行控制，系统难以实现稳定；若将两者完全作为一个整体控制，控制模型的建立将非常困难。在进行算法设计时，通过各末端组合式空调上的换热器的冷冻水阀将两者有机的结合起来，既可实现风系统与水系统协调工作，又可实现基于能量分配平衡的动态水力平衡控制。

总结：在我国现代化发展与建设中，加强地铁交通建设十分重要，这对于促进国民出行的安全性与方便性至关重要。风水联动智能控制系统虽在轨道交通工程中的应用才刚刚起步，该技术在轨道交通领域的应用响应了住建部关于“十三五”时期我国大力推动建筑节能和绿色建筑的号召，实现了通风空调系统的智能化节能控制。

参考文献：

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[3]高慧翔，吴炜，刘伊江.地铁车站公共区通风空调系统空调负荷计算[J].暖通空调，2015，15（7）.