空調(diào)群控、集控系統(tǒng)在某地鐵中的應(yīng)用

劉亮

摘 要：本文對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的自控目的及現(xiàn)有控制形式進(jìn)行了介紹，闡述了現(xiàn)存問(wèn)題并針對(duì)問(wèn)題提出了解決方案，分析了空調(diào)集控系統(tǒng)的控制功能及與各控制設(shè)備的接口類型。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;空調(diào)系統(tǒng);集控系統(tǒng)

1 空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制的目的

1.1 健康與舒適性

在地鐵中，由于地下車站固有的結(jié)構(gòu)形式，使其形成了一個(gè)相對(duì)封閉的場(chǎng)所。隨著工作人員及乘客的呼吸會(huì)持續(xù)形成CO2，而當(dāng)車站內(nèi)CO2的濃度達(dá)到一定閾值時(shí)，就會(huì)給人的身體健康造成損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至危及人員生命。《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)地下車站中CO2日平均濃度要求為：公共區(qū)<1.5‰，設(shè)備區(qū)<1.0‰。[1]同時(shí)，地鐵車站內(nèi)需要的空調(diào)系統(tǒng)冷量與不同時(shí)間段的客流量有著緊密聯(lián)系，因此，車站的送風(fēng)量和進(jìn)入到空調(diào)機(jī)組內(nèi)的冷凍水量需要時(shí)時(shí)變化，以保持與車站的負(fù)荷變化相一致，保證乘客的舒適性。

1.2 降低能耗

空調(diào)系統(tǒng)的能耗在地鐵總能耗中占據(jù)著第二大能耗的位置，而空調(diào)系統(tǒng)中主要的耗能設(shè)備有組合式空調(diào)機(jī)組中的送風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)，冷卻塔風(fēng)機(jī)，冷凍、冷卻水泵，冷水機(jī)組等。以風(fēng)機(jī)為例，風(fēng)機(jī)的耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比[2]，也就是說(shuō)，當(dāng)站內(nèi)負(fù)荷較小時(shí)，使送風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，就可以大大降低風(fēng)機(jī)的能耗。同理，當(dāng)站內(nèi)負(fù)荷較小時(shí)，使水泵變頻運(yùn)行或卸載冷水機(jī)組運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，同樣能達(dá)到節(jié)能的目的。

1.3 方便管理

將空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)所有的設(shè)備形成自動(dòng)控制系統(tǒng)，管理人員即可以在環(huán)控室的操控界面隨時(shí)、全面地檢查空調(diào)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并排除，方便人員的管理。

2 傳統(tǒng)的控制形式及問(wèn)題

2.1 傳統(tǒng)控制形式

地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)傳統(tǒng)的控制形式是將水系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備（包含冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔及電動(dòng)）將風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備與其他專業(yè)設(shè)備一同接到BAS系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控。

2.2 現(xiàn)存問(wèn)題

傳統(tǒng)的控制形式主要存在如下問(wèn)題：

（1）涉及專業(yè)多，設(shè)備安裝施工不同步;

（2）各專業(yè)間接口協(xié)調(diào)工作繁雜，易出錯(cuò);

（3）相關(guān)配套設(shè)備采購(gòu)分離，型號(hào)匹配不佳;

（4）系統(tǒng)調(diào)試、管理使用及升級(jí)維護(hù)較為困難。

3 地鐵車站空調(diào)集控系統(tǒng)方案

3.1 系統(tǒng)形式及監(jiān)控的設(shè)備

針對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題，本文提出了空調(diào)集控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的理念是將空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備從BAS中分離出來(lái)，自成一套控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)存的問(wèn)題。按照系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備控制的對(duì)象和范圍，可將該集控系統(tǒng)分為風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)兩部分。

風(fēng)系統(tǒng)主要監(jiān)控的設(shè)備包括各類溫濕度及二氧化碳傳感器、組合式空氣處理機(jī)組的風(fēng)機(jī)，回排風(fēng)機(jī)、各類風(fēng)閥等;水系統(tǒng)主要監(jiān)控的設(shè)備包括冷水機(jī)組、冷凍冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、全程水處理器等。

4 系統(tǒng)的控制方案

集控裝置與BAS系統(tǒng)進(jìn)行連線，風(fēng)系統(tǒng)與水系統(tǒng)中各臺(tái)設(shè)備及元器件的運(yùn)行狀態(tài)均上傳至BAS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。

4.1 風(fēng)系統(tǒng)控制方案

4.1.1 運(yùn)行模式切換控制

系統(tǒng)將新風(fēng)溫濕度傳感器、回風(fēng)溫濕度傳感器輸入的信號(hào)進(jìn)行比較，切換空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行模式，不同運(yùn)行模式下系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備、元器件的工作原理如表1：

4.1.2 風(fēng)機(jī)變頻控制

集控系統(tǒng)根據(jù)接收到的室內(nèi)溫濕度傳感器輸入的信號(hào)，向送風(fēng)機(jī)變頻器發(fā)出變頻指令，以保證送風(fēng)量與車站內(nèi)負(fù)荷的變化相一致。同時(shí)，回排風(fēng)機(jī)變頻器與送風(fēng)機(jī)變頻器連鎖，回排風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)同步變頻，以保證車站的風(fēng)量平衡。

4.1.3 冷凍水流量控制

送風(fēng)溫濕度傳感器將信號(hào)傳輸?shù)郊匮b置，集控裝置再將閥門開(kāi)度信號(hào)傳輸至電動(dòng)二通調(diào)節(jié)閥，以保證送風(fēng)溫度恒定。

4.1.4 壓差報(bào)警控制

系統(tǒng)將接收到的過(guò)濾裝置壓差傳感器輸入的信號(hào)與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)其大于預(yù)設(shè)值時(shí)，操作界面顯示報(bào)警信號(hào)。

4.2 水系統(tǒng)控制方案

4.2.1 冷水機(jī)組的控制

冷水機(jī)組開(kāi)機(jī)前，系統(tǒng)應(yīng)檢查相關(guān)設(shè)備的電動(dòng)蝶閥是否打開(kāi)，水泵是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)中的水量和冷卻水溫度是否滿足運(yùn)行要求，全部條件滿足后，冷水機(jī)組開(kāi)啟。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)冷凍水回水溫度自動(dòng)加載和卸載冷水機(jī)組，在加載、卸載時(shí)可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)間最短的機(jī)組先加載，運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的機(jī)組先卸載。當(dāng)任一設(shè)備故障時(shí)，冷水機(jī)組停止工作。

4.2.2 冷卻塔風(fēng)機(jī)的控制

根據(jù)冷卻塔回水管中冷卻水的溫度，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器的頻率，通過(guò)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速維持冷卻塔的出水溫度為設(shè)定值。

4.2.3 系統(tǒng)只監(jiān)不控的設(shè)備

（1）電動(dòng)壓差旁通閥的控制。分、集水器間設(shè)置的電動(dòng)壓差旁通閥，該閥門為獨(dú)立執(zhí)行部件，系統(tǒng)僅顯示閥位狀態(tài)和手/自動(dòng)狀態(tài)，不對(duì)其進(jìn)行開(kāi)度控制，其自身通過(guò)壓力傳感器來(lái)檢測(cè)供回水的壓差，并進(jìn)一步控制閥門開(kāi)度，來(lái)保證系統(tǒng)供回水壓差恒定。

（2）定壓補(bǔ)水裝置。在冷凍水泵吸入口處設(shè)置定壓補(bǔ)水裝置，系統(tǒng)只監(jiān)視其運(yùn)行、故障狀態(tài)。該裝置自帶控制系統(tǒng)的成套設(shè)備，其根據(jù)冷凍水系統(tǒng)管路的壓力自動(dòng)啟停補(bǔ)水泵，以維持冷凍水系統(tǒng)壓力恒定。

（3）全程水處理器。由于該設(shè)備自帶控制箱，系統(tǒng)僅監(jiān)視其相應(yīng)的狀態(tài)，不對(duì)其進(jìn)行控制。

5 系統(tǒng)的接口

系統(tǒng)內(nèi)的開(kāi)關(guān)信號(hào)均為無(wú)源干結(jié)點(diǎn)信號(hào)，模擬量信號(hào)為0～10/4～20 mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，冷水機(jī)組與集控系統(tǒng)的接口為RJ45以太網(wǎng)接口，集控系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)的接口為標(biāo)準(zhǔn)的RS485通信接口。

6 結(jié)語(yǔ)

目前，許多大城市都已建成地鐵，筆者通過(guò)與設(shè)計(jì)人員、地鐵運(yùn)營(yíng)人員溝通中了解到，已建和在建線路的地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)，不同程度地存在著文中所述的問(wèn)題，希望本系統(tǒng)的應(yīng)用能為新建或改造線路建設(shè)提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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