軌道交通車站通風空調智能控制與節能研究

韓宜軒

（陜西交通職業技術學院，陜西西安，710018）

1 軌道交通車站通風空調系統概況

1.1 通風空調系統組成

軌道交通車站通風空調系統中包括通風系統、公共區域通風空調系統，也被稱為大系統，而車內管理系統及設備用房空調通風系統也被稱為小系統。隧道通風系統包括活塞風設備及機械通風設備，能滿足隧道不同通風模式。大系統在日常運行過程中，在站臺及公共車站區域運行，一旦發生事故，大系統能清理煙霧及保護乘客，讓乘客及工作人員快速離散。小系統是解決運營管理人員乘坐舒適度問題，根據設備運行情況提供對應的溫度。空調制冷循環系統為車站各個大小系統末端設備提供冷源，一般情況下將冷源作為媒介，因此，也為稱為空調水系統[1]。

1.2 通風系統能耗情況

空調水系統及通風系統裝機容量能計算空調系統的能耗[2]，以我國A 地區地鐵1 號線地下標準站作為觀察對象，探究地鐵車站水系統及大系統節能運行情況，車站使用中央空調，通風系統每年制冷劑運行5 個月，通風季運行7 個月，獲得空調水系統設備裝機容量及大系統裝機容量，其中，水系統裝機容量為387kw，大系統裝機容量為111kv。見表1、表2.該結果顯示城市軌道交通空調系統耗能量較大，還需對空調水系統及大系統運行情況合理管理，才能達到節能目標。

表1 車站通風空調系統設備裝機容量

表2 車站大系統設備裝機容量

2 通風空調自動控制系統

2.1 大系統優化調整

設置目標回風溫度為28.9℃，采取自動控制系統調節組合方法，對空調機組運行頻率進行調整，對公共區冷量進行控制，并同比例對回排風機運行頻率進行調整，大系統在運行小新風通風空調模式下，小新風設備不斷運轉。

2.2 水系統調整方法

水系統在開啟過程中，需打開冷卻水泵及冷卻塔連鎖蝶閥，隨后開啟冷卻塔風機及冷水泵、冷機連鎖蝶閥，整合冷水機組開啟。在關閉水系統過程中，先關閉冷水機組，隨后關閉冷機連鎖蝶閥、冷水泵、冷卻塔風機、冷卻塔連鎖蝶閥。①冷凍泵控制措施：水泵變頻可采取同頻控制措施，頻率結合冷凍水進出口壓差進行智能化調整，冷凍水進出口水溫差保持在3℃以下，回水溫度控制在12℃，此階段頻率不在增加，若回水溫度在12℃以上，進出水溫差在3℃以上，頻率不會減少。冷凍泵在運行過程中發生故障時，可自動開啟下一臺冷凍泵。若3 臺同類冷凍泵采取輪流啟動方式運行，有利于提升設備可靠性。②冷卻泵控制措施：冷卻泵在控制過程中與冷卻機組聯動，一旦冷卻泵發生故障，智能裝置自動停止下一臺冷卻泵。在3 臺同樣的冷卻泵運行過程中，使用輪流啟動方式保證運行時間一致，保證設備運行可靠性。③冷卻塔控制措施：冷卻塔采取同頻控制措施，頻率根據出塔水溫進行智能調整，冷卻臺出水溫度頻值在35Hz 以上。對冷卻塔實際結構進行調整，2 臺冷卻塔能分別對應2 臺風機運行，但冷卻片是共用的，對此，在冷卻塔運行過程中，調整為單臺冷水機組運行，2 臺冷卻塔的最低運行頻率為25Hz。冷卻塔在運行過程中發生故障，下一臺冷卻塔能自動開啟，采取輪流運行模式，提升設備可靠性[3]。

3 通風空調智能系統節能情況

3.1 節能措施

在大系統節能控制過程中，需關注夏季時期的空調運行情況及新風量[4]。節能設計與設計運行往往會存在誤差，送回風機在實際運行過程中，風量與設計值不匹配。大系統投入使用過程中，還需對系統風量進行檢測，單純思考出入口滲風負荷是不夠的，還需觀察到屏蔽門漏風情況。對屏蔽門及出入口滲入的新風量進行統計，已經超出設計的最大新風量。對此，在新風機在不必要的情況下無需開啟，一旦開啟會導致車站新風負荷。對此，在運營過程中可增加關閉新風機預案，達到節能目標，見圖1。據統計顯示，站廳及站臺溫度較低，為保證乘客乘車舒適度，將地鐵線路車站冷水機組溫度增加2℃，機組能耗會降低4%-8%。

圖1 關閉小新風機

3.2 節能效果

2019 年7-9 月，A 地鐵站臺1 號線及2 號線相比2018年節約電力98.54 萬度。傳統大系統設計，根據最大負荷選擇，無法滿足部分負荷。在實際運行過程中，大系統多數時間處于部分負荷狀態，負荷率一般在25%-75%。實際熱濕負荷比滿負負荷小時，傳統定風量系統會通過減少送風量保持站內溫度。這也在一定程度上導致資源浪費，無法滿足節能減排的要求。對此，城市軌道交通車站可設計智能化空調控制系統，改變風量模式，設計小新風機關閉模式及冷水機組自動控制模式。兩種模式均要滿足兩個條件。第一，保證城市軌道車站溫度在30℃以下；第二，站內最小換氣次數在5 次以上。在通風季階段，大系統智能控制單元根據溫度及二氧化碳濃度、換氣次數等選擇風閥，對送風機進行調整，為保證室內正壓，回/排風機及送風機同步運動，并結合實際情況關系小新風機，達到節約能耗的目的。

4 結束語

夏季時期是城市軌道交通空調系統運行的關鍵時期，城市軌道交通空調智能控制單元依舊存在一定問題，比如，在A地鐵站夏季通風時期，依舊耗費較多的電力[5]。智能控制系統會受到外界溫度影響，環控設備頻率一般在50Hz，其他車站一般在30Hz 左右，在關閉智能控制系統后，設備采取人工調節模式，耗電量有所降低。對此，在城市軌道交通智能空調系統建設時，還需合理對系統進行調整，避免引發乘客不適感或者發生能源浪費問題。