轨道交通车站通风空调智能控制与节能研究

韩宜轩

（陕西交通职业技术学院，陕西西安，710018）

1 轨道交通车站通风空调系统概况

1.1 通风空调系统组成

轨道交通车站通风空调系统中包括通风系统、公共区域通风空调系统，也被称为大系统，而车内管理系统及设备用房空调通风系统也被称为小系统。隧道通风系统包括活塞风设备及机械通风设备，能满足隧道不同通风模式。大系统在日常运行过程中，在站台及公共车站区域运行，一旦发生事故，大系统能清理烟雾及保护乘客，让乘客及工作人员快速离散。小系统是解决运营管理人员乘坐舒适度问题，根据设备运行情况提供对应的温度。空调制冷循环系统为车站各个大小系统末端设备提供冷源，一般情况下将冷源作为媒介，因此，也为称为空调水系统[1]。

1.2 通风系统能耗情况

空调水系统及通风系统装机容量能计算空调系统的能耗[2]，以我国A 地区地铁1 号线地下标准站作为观察对象，探究地铁车站水系统及大系统节能运行情况，车站使用中央空调，通风系统每年制冷剂运行5 个月，通风季运行7 个月，获得空调水系统设备装机容量及大系统装机容量，其中，水系统装机容量为387kw，大系统装机容量为111kv。见表1、表2.该结果显示城市轨道交通空调系统耗能量较大，还需对空调水系统及大系统运行情况合理管理，才能达到节能目标。

表1 车站通风空调系统设备装机容量

表2 车站大系统设备装机容量

2 通风空调自动控制系统

2.1 大系统优化调整

设置目标回风温度为28.9℃，采取自动控制系统调节组合方法，对空调机组运行频率进行调整，对公共区冷量进行控制，并同比例对回排风机运行频率进行调整，大系统在运行小新风通风空调模式下，小新风设备不断运转。

2.2 水系统调整方法

水系统在开启过程中，需打开冷却水泵及冷却塔连锁蝶阀，随后开启冷却塔风机及冷水泵、冷机连锁蝶阀，整合冷水机组开启。在关闭水系统过程中，先关闭冷水机组，随后关闭冷机连锁蝶阀、冷水泵、冷却塔风机、冷却塔连锁蝶阀。①冷冻泵控制措施：水泵变频可采取同频控制措施，频率结合冷冻水进出口压差进行智能化调整，冷冻水进出口水温差保持在3℃以下，回水温度控制在12℃，此阶段频率不在增加，若回水温度在12℃以上，进出水温差在3℃以上，频率不会减少。冷冻泵在运行过程中发生故障时，可自动开启下一台冷冻泵。若3 台同类冷冻泵采取轮流启动方式运行，有利于提升设备可靠性。②冷却泵控制措施：冷却泵在控制过程中与冷却机组联动，一旦冷却泵发生故障，智能装置自动停止下一台冷却泵。在3 台同样的冷却泵运行过程中，使用轮流启动方式保证运行时间一致，保证设备运行可靠性。③冷却塔控制措施：冷却塔采取同频控制措施，频率根据出塔水温进行智能调整，冷却台出水温度频值在35Hz 以上。对冷却塔实际结构进行调整，2 台冷却塔能分别对应2 台风机运行，但冷却片是共用的，对此，在冷却塔运行过程中，调整为单台冷水机组运行，2 台冷却塔的最低运行频率为25Hz。冷却塔在运行过程中发生故障，下一台冷却塔能自动开启，采取轮流运行模式，提升设备可靠性[3]。

3 通风空调智能系统节能情况

3.1 节能措施

在大系统节能控制过程中，需关注夏季时期的空调运行情况及新风量[4]。节能设计与设计运行往往会存在误差，送回风机在实际运行过程中，风量与设计值不匹配。大系统投入使用过程中，还需对系统风量进行检测，单纯思考出入口渗风负荷是不够的，还需观察到屏蔽门漏风情况。对屏蔽门及出入口渗入的新风量进行统计，已经超出设计的最大新风量。对此，在新风机在不必要的情况下无需开启，一旦开启会导致车站新风负荷。对此，在运营过程中可增加关闭新风机预案，达到节能目标，见图1。据统计显示，站厅及站台温度较低，为保证乘客乘车舒适度，将地铁线路车站冷水机组温度增加2℃，机组能耗会降低4%-8%。

图1 关闭小新风机

3.2 节能效果

2019 年7-9 月，A 地铁站台1 号线及2 号线相比2018年节约电力98.54 万度。传统大系统设计，根据最大负荷选择，无法满足部分负荷。在实际运行过程中，大系统多数时间处于部分负荷状态，负荷率一般在25%-75%。实际热湿负荷比满负负荷小时，传统定风量系统会通过减少送风量保持站内温度。这也在一定程度上导致资源浪费，无法满足节能减排的要求。对此，城市轨道交通车站可设计智能化空调控制系统，改变风量模式，设计小新风机关闭模式及冷水机组自动控制模式。两种模式均要满足两个条件。第一，保证城市轨道车站温度在30℃以下；第二，站内最小换气次数在5 次以上。在通风季阶段，大系统智能控制单元根据温度及二氧化碳浓度、换气次数等选择风阀，对送风机进行调整，为保证室内正压，回/排风机及送风机同步运动，并结合实际情况关系小新风机，达到节约能耗的目的。

4 结束语

夏季时期是城市轨道交通空调系统运行的关键时期，城市轨道交通空调智能控制单元依旧存在一定问题，比如，在A地铁站夏季通风时期，依旧耗费较多的电力[5]。智能控制系统会受到外界温度影响，环控设备频率一般在50Hz，其他车站一般在30Hz 左右，在关闭智能控制系统后，设备采取人工调节模式，耗电量有所降低。对此，在城市轨道交通智能空调系统建设时，还需合理对系统进行调整，避免引发乘客不适感或者发生能源浪费问题。