濰坊北站集中供暖采用智能化調控后的效果分析

摘要 為了樹立濰坊北站的綠色科技型交通形象以及更加節能環保，采取智能化調控技術對濰坊北站集中供暖系統進行系統性改造。文章以濰坊北站為例，從改造前項目存在的問題出發，對改造方案、節能效益進行分析，結果證明智能化調控技術應用于高鐵站供暖系統對供暖效果改善的確有所幫助。

關鍵詞 濰坊北站；供暖；改造；效益分析

中圖分類號 TU995 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）13-0015-03

0 引言

低碳、節能、環保是我國經濟長期可持續發展的基本模式，也是世界經濟發展的主題。智能調控系統作為一種節能裝置，在工程中的應用也越來越廣泛。高鐵站作為人流量特別集中的公眾場合，其供暖系統需要巨大的自然資源來提供支撐，將智能調控技術應用于高鐵站的供暖系統則可以實現資源的最大化利用，達到節能環保的效果。現將濰坊北站的集中供暖系統采用智能化調控的效果進行如下分析。

1 項目概況

濰坊北站于2018年12月底正式啟用，是濟青高速鐵路、濰萊高速鐵路、（津）濰煙高速鐵路交匯的鐵路樞紐，由城市通廊、集散廣廳、進站廣廳、候車廳、售票廳、公安用房、車站用房、設備機房等組成，總建筑面積國鐵約50 000 m2，地方政府約1 500 m2，建筑高度30.80 m。濰坊北站共有四層，分為地上兩層和地下兩層。其中，地上二層為安檢大廳和候車廳，地上一層為進出站口，地下一層為高鐵通廊及社會車輛換乘，地下二層預留地鐵及軌道交通換乘。熱源為市政熱水，分兩路供暖，一路經板換器去空調末端，一路經板換器直接去地暖管地面輻射供暖[1]。

2 改造前項目存在的問題

（1）空調旁通壓差閥無作用，閥前閥后手動閥都是關閉狀態，水力平衡自動調節失效。

（2）地暖供回之間設計壓差平衡閥，但現場未安裝動態壓差調節閥，導致地暖系統水力不平衡。

（3）定壓補水裝置上限值設置不合理，定壓過高，管道存在過壓現象。

（4）空調循環水泵和地暖循環水泵雖然配置變頻器，但是都是工作人員現場手動定頻運行，長期保持固定頻率，無法自動調節流量。

（5）站房主體地上二層，局部四層，單層供暖面積大，由一條地暖管道直接供到末端，未分高低區系統，地暖系統水力失衡。

（6）地暖單獨設置定壓補水裝置，但供暖系統區域廣，人為手動若按高處定壓設定，低處地暖系統壓力過高；如按低處定壓設定，高處地暖系統可能倒空無流量。

（7）水泵運行時間不均衡，既造成棄用損壞，又導致水泵存在過度磨損。

（8）現場大量電動閥未接線，或者接線未實現控制，無法滿足圖紙自控設計需求。

（9）現場無法確定電動閥的開啟和關閉狀態，每次開機前，需要確定電動閥狀態，工作量大，同時存在遺漏開啟風險；運行過程中，流量無法遠程、自動開啟或調節；電動閥手動常開，無關支路冷熱量流失嚴重，能源浪費大。

（10）缺少室外溫度采集器，無法獲取室外溫濕度的實時變化，無法獲知供暖末端熱量需求變化，導致熱量供應與需求失衡。

3 改造方案

3.1 設計架構

（1）設計方案的重點在于實現換熱站供暖熱量自動調節、自動分配、減少人為干預、降低運行能耗、提高設備安全運行穩定性。

（2）提供換熱站遠程運維管控平臺軟件，實現換熱站設備遠程異地登錄查看控制、報警信息推送、能源數據定時推送等。

（3）同時在軟件架構上可以和后期濟青高速鐵路站房運維管理平臺通信，實現整個濟青鐵路段換熱站房改造數據共享、站房設備統一管控等功能。

（4）在不增加硬件及軟件的基礎上，整個控制平臺預留制冷站能效管控系統端口和站內新風機組控制系統端口。

3.2 原有系統恢復

（1）現場原有電動閥動作試驗，并接入控制平臺。

（2）現場原有傳感器通信試驗，數據接入控制平臺。

（3）利用原有電動閥和傳感器通信線纜，恢復換熱站原有自控制系統[2]。

3.3 改造原理

（1）利用原有水泵配電柜，根據實際使用需求，增加地暖循環泵、空調熱水循環泵一體化控制柜，根據前期模型建立，追蹤末端負荷，計算熱量實時需求，將供暖系統所有能耗設備作為一個整體，分別實現板換一次側市政流量和二次側水泵變流量自動調節。

（2）氣候補償控制，在市政管網增加電動調節閥，實時采集室外溫度和氣象局數據，根據室外溫濕度變化，自動調節市政管網回水管流量，同時對板換二次側水泵進行流量調節，整個氣候補償控制不僅僅參考室外溫度變化，還增加了氣象局參數，實現負荷預測，同時不只通過調節電動閥開度實現市政管網流量調節，還通過對循環泵的變頻調節，實現一次和二次管網流量調節。

（3）分時分區控制，在地暖供回水管道之間設置動態平衡電動壓差調節閥，同時把原有支路電動閥接入水力平衡控制箱，在過渡季節或低負荷情況下，自動調節負荷分配，降低末端冷熱量需求，保證冬季夜間低流量防凍運行；同時在線調節各支路冷熱量，改善末端各分區熱冷不均現象，計算各支路冷熱需求，動態調節總管道冷熱流量。

3.4 改造優勢

（1）增加了能源站智能管控平臺、循環水泵一體化控制柜、中央空調工藝數據采集箱、水力平衡控制箱、氣候補償控制箱、動態平衡電動調節閥，同時現場盡可能利用原有傳感器。

（2）軟件使用REAL-A中央空調設備節能云控管理系統V2.1、金洲科瑞智能樓宇暖通能效控制系統軟件 V3.0、G.AD1 循環水泵主控制器能效控制軟件V1.0、能效預測V2.0等軟件[3]。

（3）建立建筑模型、暖通空調系統模型、全年實時動態負荷模型、系統動態控制模型。

（4）建立能源和能效評估，實現能耗數據查詢和異常用能報警推送；監控、記錄和分析能耗數據變化；建立能效評估和能效預警監測機制；實現雙碳指標統計、分析、監測；平臺使用優勢。

3.5 智慧換熱站平臺功能

（1）設備運行監控：對設備情況、控制系統、采集設備、通信網絡進行檢查和校驗，及時準確地判斷設備的運行情況；實現對設備的搜索、查閱和定位功能，以及遠程控制、故障診斷、信息反饋功能。

（2）遠程運行分析：通過圖形化界面，顯示遠程設備實時數據和運行趨勢；自動監測異常發展趨勢，實現在線分析系統的運行狀態，提供預防性報警、及時故障通知等服務。

（3）故障遠程預警診斷：實現遠程診斷和預警功能，實時查看設備現場運行狀況，減少人力巡檢工作量。

（4）設備智能巡檢功能：利用人工智能技術建立巡檢機器人模型，對每臺設備、數據和信息進行整體智能巡檢，擺脫人工巡檢只看當前、不了解整體的巡檢弊端，提高設備維護的水平，掌握設備運行狀況及周圍環境的變化，發現設施缺陷和危及安全的隱患，及時采取有效措施，保證設備的安全和系統穩定。

（5）用能、碳排放統計：根據使用種類、監測區域、運行時間、分項等維度，對站內用能統計和碳排放統計，實現同比、環比分析和折標對比。

（6）用戶管理功能：對不同用戶具有不同操作權限，權限保護密碼可自行設定。用戶權限分負責人、用戶、操作員三個權限；負責人權限能夠設置系統的所有參數起停設備控制；用戶權限能夠設置系統運行部分參數起停設備控制；操作員權限只能起停設備控制，不能改變系統參數。

（7）定時操作功能：根據現場需要可實現每天不少于兩次定時自動開關機，達到無人值守要求。

（8）自動記憶功能：運行過程中電源掉電后自動記憶當前運行參數，恢復供電后自動追蹤斷電前的工作狀態。

（9）防誤操作功能：對錯誤的設定和操作不識別，防止誤操作造成空調機損壞[4]。

（10）擴展功能：可與系統樓宇控制提供通信接口，實現站房信息集中控制。改造技術特點如表1所示。

4 改造節能效益分析

公司于2022年11月10日前完成濰坊北站換熱站節能自控設備的改造安裝施工，于2022年11月15日正常供暖后對濰坊北站換熱站自控系統進行現場調試工作，2022年12月中旬換熱站完成調試并自動運行。

根據鐵投能源公司提供的濰坊北站2021—2022年熱量使用統計、2022—2023年熱量使用統計分析如表2所示，在不考慮同期氣象參數變化、輸配管網效率變化、板換換熱效率變化、客流量變化的前提下[5]，濰坊北站2022—2023年供暖季比2021—2022年供暖季耗熱量降低35.53%。參考濰坊北站冬季近三年平均采暖費用275.7萬元，節能改造后每年可節省97.95萬元。

5 結語

智能化調控技術應用于高鐵站供暖系統，可以提升供熱系統的經濟性，最大限度地節約能源，實現社會的可持續發展。正常運行后只需加強對電動控制閥的保養與維護，保持設備高效穩定運行，形成了高度自動化的控制模式，真正做到了供熱系統綜合節能降耗的目的。加強智能化技術的研發工作，將會推動我國供暖系統的智能化改革進程。

參考文獻

[1]王蓉鑫.探析城市集中供暖的節能技術途徑[J]. 建材與裝飾， 2022（29）： 135-137.

[2]李昌華， 安俊帆， 李智杰， 等. 基于RF-GA-SVM的醫院集中供暖系統一次側流量預測模型研究[J]. 暖通空調， 2023（2）： 103-107.

[3]郭丹， 陳雋鋒. 重慶地區住宅集中供暖熱負荷特性探討[J]. 潔凈與空調技術， 2022（4）： 24-28.

[4]程亞男. 探析城市集中供熱智能化系統的管理與控制[J]. 工程技術研究， 2020（10）： 71-72.

[5]于鵬， 關德志. 集中供熱的智能化系統研究[J]. 科學與財富， 2020（26）： 86.