地鐵BAS系統(tǒng)節(jié)能控制方案研究

張震

摘要：本文對(duì)BAS系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容的論述，對(duì)該系統(tǒng)以及系統(tǒng)節(jié)能控制方式有了更加清晰的認(rèn)知。有關(guān)部門要認(rèn)識(shí)到該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，要在深度研究系統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，按照地鐵實(shí)際運(yùn)行情況與運(yùn)行需要，科學(xué)利用系統(tǒng)制訂出相應(yīng)節(jié)能控制方案，以便通過(guò)科學(xué)調(diào)整冷水機(jī)組運(yùn)行設(shè)備數(shù)量以及實(shí)施季節(jié)控制等手段，真正將系統(tǒng)具有的能耗控制功能完全發(fā)揮出來(lái)，以達(dá)到有效控制站內(nèi)各環(huán)節(jié)能耗的目標(biāo)，確保地鐵系統(tǒng)可以朝綠色化以及節(jié)能化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地鐵BAS；系統(tǒng)節(jié)能；控制方案

1 導(dǎo)言

地鐵BAS系統(tǒng)的誕生，大大方便了維護(hù)人員日常巡視的時(shí)間，提高了工作效率；同時(shí)也在災(zāi)害事故發(fā)生后，各項(xiàng)救助的快速反應(yīng)上贏得了時(shí)間。地鐵BAS系統(tǒng)有兩方面的作用，其一是在正常工況下，BAS系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間表或者工藝判斷自動(dòng)對(duì)環(huán)境設(shè)備進(jìn)行模式控制，保證各類控制設(shè)備的正常準(zhǔn)確的運(yùn)行。其二是在事故或列車阻塞等災(zāi)害狀態(tài)，能夠迅速轉(zhuǎn)換到災(zāi)害模式狀態(tài)。

2 BAS 系統(tǒng)節(jié)能控制方式

2.1 改變空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行方式

通過(guò)對(duì)本次地鐵線路的全面調(diào)查與分析發(fā)現(xiàn)，地鐵環(huán)境控制系統(tǒng)主要以全空氣系統(tǒng)為主，因?yàn)榈罔F負(fù)荷特征，車站內(nèi)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，且風(fēng)機(jī)功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)功率，所以風(fēng)機(jī)能耗水平相對(duì)較高。在早晚客流高峰，車站送風(fēng)量也會(huì)達(dá)到相應(yīng)峰值，系統(tǒng)定風(fēng)量需要與峰值風(fēng)量相符，但在其他時(shí)段，風(fēng)量需求并不高，便會(huì)造成風(fēng)量的浪費(fèi)，所以對(duì)風(fēng)量進(jìn)行精準(zhǔn)控制，確保風(fēng)機(jī)效率可以始終保持在最佳狀態(tài)，建議將變頻變風(fēng)量系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行方式，以將能源消耗控制在最低[2]。

2.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能控制

2.2.1 實(shí)施風(fēng)管電動(dòng)風(fēng)閥控制通風(fēng)系統(tǒng)一般位于大系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組送風(fēng)管處，會(huì)在排風(fēng)管以及回風(fēng)管處安裝調(diào)節(jié)閥，以通過(guò)單閉環(huán)方式實(shí)施控制。一方面，如果公共區(qū)溫度傳感器所測(cè)量的溫度沒有達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，表示此時(shí)屬于熱負(fù)荷較低的狀態(tài)，可通過(guò)調(diào)小新風(fēng)閥與排風(fēng)閥、調(diào)大回風(fēng)閥的方式，完成相應(yīng)的閉環(huán)控制；另一方面，如果測(cè)量溫度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，表示熱負(fù)荷增加，此時(shí)可調(diào)大排風(fēng)閥與新風(fēng)閥，并調(diào)小回風(fēng)閥，以做好系統(tǒng)管控。

2.2.2 實(shí)施機(jī)組頻率器控制可以通過(guò)調(diào)節(jié) AHU 變頻器頻率的方式，對(duì)送風(fēng)量進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，以有效管控末端溫度。同時(shí)，使用變頻器，還能達(dá)到良好的節(jié)能效果，按照電動(dòng)機(jī)相似原理，轉(zhuǎn)速與功率三次方成正比關(guān)系，所以當(dāng)轉(zhuǎn)速處于較低的狀態(tài)時(shí)，其所消耗的能量也會(huì)隨之大幅減少。

2.3 季節(jié)模式控制方式

該控制方式是風(fēng)閥調(diào)節(jié)與風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)方式的結(jié)合調(diào)節(jié)模式，會(huì)按照季節(jié)變換自動(dòng)進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，以達(dá)到有效調(diào)節(jié)溫度的目標(biāo)，例如，進(jìn)入夏季之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到小新風(fēng)模式，會(huì)通過(guò)此種方式減少站內(nèi)冷量的流失，以有效節(jié)約能量，確保可以通過(guò)對(duì)室內(nèi)回風(fēng)的運(yùn)用，高效完成站內(nèi)空間交換任務(wù)。在此過(guò)程中，BAS 系統(tǒng)會(huì)持續(xù)性控制新風(fēng)閥、冷水機(jī)組以及回風(fēng)閥等，并會(huì)將部分回風(fēng)排出到車站之中，且部分回風(fēng)會(huì)與新風(fēng)再次混合，并經(jīng)由表冷器冷卻之后運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)的位置，而站內(nèi)空氣質(zhì)量與最小新風(fēng)量有著直接關(guān)聯(lián)。

3 BAS系統(tǒng)在空調(diào)水系統(tǒng)上的節(jié)能控制策略分析

3.1 冷凍水閥的控制

冷凍水閥SDF安裝在AHU的冷凍水回水盤管上，用來(lái)控制冷凍水流量。對(duì)于風(fēng)系統(tǒng)具備調(diào)節(jié)功能的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)SDF閥門開度的主要目的，就是使送風(fēng)溫度恒定。保證風(fēng)系統(tǒng)側(cè)的控制效果。對(duì)于某些地鐵線路，采用的是定風(fēng)量系統(tǒng)，那么SDF閥就隨房間溫度的變化而調(diào)節(jié)，但冷凍水的變化與溫度變化之間存在大滯后環(huán)節(jié)，這種工藝在控制角度上來(lái)講，難度大，效果差。

3.2 冷水處理機(jī)組的控制

3.2.1 流量控制法

一次泵系統(tǒng)由多臺(tái)并聯(lián)的水泵組成時(shí)，可以使用流量控制其運(yùn)行臺(tái)數(shù)，對(duì)于二次泵系統(tǒng)多個(gè)并聯(lián)的二次冷凍泵，也可使用這種方法，對(duì)于一次泵，流量計(jì)安裝于旁通管上；對(duì)于二次泵要求在供水管上安裝流量計(jì)，而控制器會(huì)將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)流量與給定的幾個(gè)范圍進(jìn)行比較，計(jì)算出應(yīng)投入運(yùn)行的一次泵的臺(tái)數(shù)。舉個(gè)例子：某一次泵組有三臺(tái)型號(hào)相同的水泵并聯(lián)，并聯(lián)的最大流量為Qm，旁通管測(cè)得實(shí)際流量為Q，則控制算法可為：

注意到控制范圍是不連續(xù)的，這是為了當(dāng)實(shí)測(cè)流量在控制范圍連接處附近來(lái)回變化時(shí)，避免泵的頻繁切換而設(shè)計(jì)的。

3.2.2 閥門開度控制

為了保證冷水機(jī)組的輸出流量利用率，一般希望冷凍水閥SDF維持在一個(gè)較大開度范圍，例如%=（83～88）%，因此，可以利用冷凍水閥的開度和二次泵的頻率控制一次泵系統(tǒng)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。控制策略如下：

3.2.3 溫差控制法

溫差控制法多用于VWV系統(tǒng)，提到的溫差是指空氣處理單元（AHU）前后供回水管中冷凍水的溫度差。其中T1為檢測(cè)到的冷凍水回水溫度，T2為供水溫度，則溫差A(yù)t=T1-T2。當(dāng)冷負(fù)荷增加，AHU中需要的冷量隨之增加，At則會(huì)變大，反之變小。變水量空調(diào)系統(tǒng)要把供回水溫差控制在一個(gè)值或一段范圍之內(nèi)（4～7）0C。一般來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)二次泵的頻率可以使△f恒定，但當(dāng)冷負(fù)荷發(fā)生劇烈變化時(shí)，△f會(huì)很大或很小，只調(diào)節(jié)二次泵的頻率已經(jīng)不能達(dá)到要求，這時(shí)需要控制一次泵和冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。控制算法設(shè)計(jì)如下：

4 結(jié)論

BAS系統(tǒng)引入合理的控制策略，對(duì)這些可調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，主要目的是滿足環(huán)境對(duì)空氣的需求，另一方面，可以使設(shè)備的能耗隨負(fù)荷的減少而降低，從而達(dá)到節(jié)能目的。 本文以上簡(jiǎn)略提出一些BAS針對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的控制策略。

參考文獻(xiàn)：

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[3]徐華.地鐵BAS系統(tǒng)節(jié)能控制方式分析與研究[J].信息與電腦（理論版）， 2018（12）.

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（作者單位：深圳達(dá)實(shí)智能股份有限公司）