风水联动智能控制系统在地铁通风空调系统中的应用

风水联动智能控制系统在地铁通风空调系统中的应用

张军

天津市市政工程设计研究院 天津市 300000

Zhang Jun

Application of Fengshui Linkage Intelligent Control System in Subway Ventilation and Air Conditioning System

Tianjin Municipal Engineering Design and Research Institute Tianjin 300000

【摘要】：针对地铁站通风空调系统能耗大的问题，本文简单介绍了传统的定流量控制系统，着重的介绍了风水联动智能控制系统。

Abstract：Aiming at the problem of large energy consumption in ventilation and air conditioning systems of subway stations, this paper briefly introduces the traditional constant flow control system, with emphasis on the wind-water linkage intelligent control system.

【关键词】：通风空调；能耗；定流量控制系统；风水联动智能控制系统；

Key words：Ventilation and air conditioning; Energy consumption; Constant flow control system; Feng shui linkage intelligent control system:

1、引言

随着城市化进程的不断加快，地铁建设迎来了飞速的发展。地铁作为城市公共交通的大动脉，极大的缓解了城市交通压力，还具有环保、舒适、便捷等诸多优势。与此同时地铁又是耗能大户，在整个地铁系统运行能耗中，牵引供电能耗约占40%-48%，而通风空调系统能耗约占25%-35%，仅次于牵引供电能耗。因此地铁通风空调系统的节能研究对降低整个地铁运行系统的能耗具有重大意义。

2、地铁通风空调系统

地铁站通风空调系统主要是由冷水机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、大系统空调机组、回排风机、小系统空调箱、小系统送排风机以及消防风机等设备组成。在地铁站通风空调设计阶段，通风空调系统设备容量一般按照地铁远期最大负荷进行设计选型，并且考虑了一定的富余量，导致在地铁运行初期（客流量未达规划指标）或者非空调季时，通风空调系统实际输出的冷负荷远低于设计负荷，再加上运行管理方面的不到位，往往造成巨大的能源浪费。

3、地铁通风空调系统的节能控制

目前应用于地铁通风空调系统节能控制的方式有传统的定流量控制系统和风水联动智能控制系统。

3.1 传统定流量控制系统

传统的定流量控制系统由温湿度传感器、二氧化碳传感器等对车站内部环境参数进行测量，数据通过通信接口上传至PLC运算主机，PLC运算主机对数据进行分析，并且与设计值对比，当不符合设计值时，PLC主机对空调风系统或空调水系统设备进行单独分别调节，从而改善车站内部环境^[1]。

传统的定流量控制系统可分为变风量定流量和定风量变流量两种控制方式。变风量定流量控制是对系统风机的转速进行控制，从而达到变风量的要求。地铁站通风空调大系统风机的功率大，往往配置风机变频控制装置，实现变风量的功能。定风量变流量的控制要求空调末端二通阀具有开度调节能力，通过对空调水系统二通阀开度调节，实现对空调水系统流量的控制^[2]。

传统的定流量控制方法是PLC主机分别单独控制空调风系统和空调水系统，风量不能随着冷水量的变化而同步变化，冷水量也不能随着风量的变化同步变化。由于通风空调系统末端负荷不断变化，导致冷水机组长期在低效率状态运行，造成能源浪费。

3.2 风水联动智能控制系统

风水联动智能控制系统是由风水联动智能控制柜、水系统采集控制箱、现场采集控制箱、各类传感器、各种配线等组成。

风水联动智能控制系统利用空调风系统和空调水系统具有一定的耦合关系，当车站末端负荷发生变化时，通过调节系统风机的频率和改变空调水系统的流量以及冷水机组的运行状态，从而达到降低车站通风空调系统能耗的目的。该系统通过数据采集、分析和对比，完成车站负荷最低化运算以及确定通风空调系统运行方案，并制定相应的设备控制策略，在车站内部环境满足设计标准的前提下，使得车站通风空调系统能耗最低^[3]。

风水联动智能控制系统采用与车站环境与设备控制系统（BAS）独立并存的方式。风水联动智能控制柜一般设置在环控电控室内，与BAS冗余PLC、智能低压PLC采用通信方式接口，进行信息的交互。信息主要包括系统的运行模式、设备控制要求、各自监控的相关设备信息以及传感器所采集的数据等。

在车站正常运行工况下，风水联动智能控制系统通过相关数据采集完成负荷计算，确定车站通风空调系统运行方案，并且根据车站末端负荷变化调节相应的送排风机的频率和空调水系统的流量以及空调水系统设备实际运行的参数。在车站阻塞工况和火灾工况下，风水联动智能控制系统不参与通风空调系统设备的控制，权限交于车站BAS系统控制。

传统的定流量控制系统无法根据车站负荷变化实现空调风系统和空调水系统的联合调节，需要有经验的人为干预，这种调节方式在一定程度上可以取得节能效果，但是过于粗糙，存在一定的滞后性。风水联动智能控制系统经过不断的大数据积累和分析，建立模型，再辅以成熟的技术手段控制设备的变频调速和水系统水阀开度调节，可以实现真正意义上的变风量、变冷量的调节，实现通风空调系统最优化运行。

上海7号线岚皋站应用了风水联动智能控制系统，通过现场实际运用，风水联动智能控制系统运行稳定、可靠、节能效果良好，实现了空调季车站通风空调系统节能30%以上，大幅度的降低了运营成本^[4]。

4、结语

现今，地铁作为城市公共交通的耗能大户，地铁建设者必须响应国家“节能减排，绿色环保”政策的号召，加大对地铁运行节能措施的探索与研究。风水联动智能控制系统在民用建筑方面早有类似的应用，但是在轨道交通行业的应用才刚刚起步，还需要投入更大的精力和时间去研究和实践，为地铁运行节能减排打下坚实的基础。

参考文献：

[1]杨卓.关于地铁车站“风—水”联动控制系统的研究[J].山西建筑,2018,44(33):98-100.

[2]孙军陵.地铁车站通风空调系统控制[C].//中国轨道行业委员会%北京铁道学会.中国城市轨道交通可持续发展技术交流会论文集.2013:106-112.

[3]郑奕.地铁站通风空调系统风水联动智能控制系统的应用[J].智能建筑与智慧城市,2018(01):53-54+58.

[4]王晓保,杨欣,袁立新.地铁车站空调实施风水联动控制技术节能效果分析[J].上海节能,2013(07):10-14.

作者简介：张军，1991.09.24，男，河南省郸城县人，研究生，现从事轨道交通方向工作 。