摘要：為了提高軌道交通乘客乘車的舒適度，夏季開啟空調制冷循環(huán)水系統(tǒng)對送入車站公共區(qū)的新風進行制冷以后再通過組合空調機組送入車站站廳、站臺公共區(qū)。然而冷量如果投入過量，不僅會降低乘客的舒適度，而且會造成不必要的能源浪費。無錫軌道交通引入自動控制系統(tǒng)（PID）實現對車站大系統(tǒng)、水系統(tǒng)的智能調節(jié)從而達到同時滿足提供舒適乘車環(huán)境和節(jié)能降耗的目的。詳細介紹了夏季空調的運行調整方案及數據對比，分析了夏季如何對車站通風空調系統(tǒng)進行節(jié)能調整的過程。
關鍵詞：軌道交通；通風空調；智能控制；節(jié)能；運行調整
夏季為了提高乘客乘車的舒適度，城市軌道交通送入車站公共區(qū)的新風需經過水系統(tǒng)制冷以后再由組合式空調機組送入，然而僅通過人工手動實時調整并不切合實際，因此引入自動控制系統(tǒng)來進行智能控制調節(jié)，在提高環(huán)境舒適度的同時降低能耗。
1車站大系統(tǒng)與水系統(tǒng)
1.1車站大系統(tǒng)簡介
軌道交通車站公共區(qū)通風空調系統(tǒng)（簡稱“大系統(tǒng)”）采用全空氣雙風機一次回風系統(tǒng)，空調機房一般位于車站一端或兩端，氣流組織形式為上送上回。設備有：新風機、回排風機、排煙風機、組合式空調機組、種類風閥、通風管道、管道保溫、風口等。大系統(tǒng)風機服務車站公共區(qū)通風空調和排煙。根據系統(tǒng)控制模式和節(jié)能運行的要求，小新風機和回排風機采用無級變頻調節(jié)轉速。車站公共區(qū)通風空調系統(tǒng)每臺空調機組、新風機、回排風機各配置1臺變頻器，利用設在回風靜壓室或回風總管處的溫度傳感器輸出的信號來進行變頻調節(jié)，見圖1。
1.2車站水系統(tǒng)簡介
車站空調水系統(tǒng)由冷凍水循環(huán)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)組成。設備有：冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、定壓補水裝置、種類水閥、水管道、溫度計、壓力表、水管保溫等。冷凍水系統(tǒng)采用全自動定壓補水排氣裝置來實現定壓補水。設備同時具有壓力控制、動態(tài)排氣和補水功能。冷卻水系統(tǒng)由補水管直接給冷卻塔補水。冷凍水及冷卻水設計采用循環(huán)水旁通處理器，處理器與水泵并聯(lián)安裝。
1.3車站夏季運行模式簡介
大系統(tǒng)采用焓值控制。夏季運行模式如下：當空調季節(jié)室外新風焓值大于車站回風點焓值時，采用空調新風運行。全新風閥關閉，小新風機打開，回排風機排風風閥關閉，回風風閥打開，回風與小新風在土建混風室混合，經處理后送入公共區(qū)。圖2為最小新風模式示意圖。車站通風空調系統(tǒng)運行于小新風空調模式時，空調水系統(tǒng)運行，通過管路上設置的各類閥門調節(jié)供水量。圖3為水系統(tǒng)301運行示意圖。夜間停運期間車站大系統(tǒng)、空調水系統(tǒng)停止運行。
2自動控制系統(tǒng)（PID）
2.1大系統(tǒng)調整策略
根據設定的回風溫度（目標溫度為28.9℃），采用PID調節(jié)組合空調機組的運行頻率，控制公共區(qū)的冷量投入，同時同比例調節(jié)回排風機的運行頻率。圖4為大系統(tǒng)PID控制示意圖。大系統(tǒng)運行小新風通風空調模式時，小新風機工頻啟動。
2.2水系統(tǒng)調整策略
水系統(tǒng)開機順序：開冷卻水泵—開冷卻塔連鎖蝶閥—開冷卻塔風機—開冷凍水泵—開冷機連鎖蝶閥—開冷水機組；關機順序：關冷水機組—關冷機連鎖蝶閥—關冷凍水泵—關冷卻水泵—關冷卻塔風機—關冷卻塔連鎖蝶閥。2.2.1冷凍泵控制方式所有水泵變頻采用同頻控制，頻率根據冷凍水進出口壓差自動PID調整，保持冷凍水進出口壓差，同時一段時間內當進出水溫差≤3℃且回水溫度低于12℃時，頻率不再增加，同時一段時間內回水溫度高于12℃且進出水溫差>3℃時，頻率不再減少。當運行冷凍泵發(fā)生故障，則自動啟動下一臺冷凍泵。3臺同樣的冷凍泵將采用輪流啟動的方式以保證運行時間大致相同，提高設備的可靠性。2.2.2冷卻泵控制方式冷卻泵加減泵策略與冷水機組聯(lián)動控制保持一致。當運行冷卻泵發(fā)生故障，則自動啟動下一臺冷卻泵。3臺同樣的冷卻泵將采用輪流啟動的方式以保證運行時間大致相同，提高設備的可靠性2.2.3動態(tài)平衡閥控制方式動態(tài)平衡調節(jié)閥不進行自動調節(jié)控制。2.2.4冷卻塔控制方式所有冷卻塔變頻采用同頻控制，頻率根據冷卻塔出水溫度自動PID調整，保持冷卻塔出水溫度。頻率值最低不小于35Hz。實際考察了冷卻塔構造，雖然2臺冷卻塔分為兩個風機運行，但是冷卻片是公用的。經清華大學和東南大學理論指導以及現場實際測試的運行數據分析后，現將冷卻塔的運行改為開單臺冷水機組時，也打開2臺冷卻塔，同時將設計約定的冷卻塔最低運行頻率由35Hz改為25Hz。當運行冷卻塔發(fā)生故障，則自動啟動下一臺冷卻塔。2臺同樣的冷卻塔將采用輪流啟動的方式以保證運行時間大致相同，提高設備的可靠性。
3節(jié)能調整與數據對比
3.1節(jié)能調整
據清華大學的《無錫地鐵2號線調試優(yōu)化報告》，在大系統(tǒng)節(jié)能控制中，應注意夏季最小新風空調工況下新風量的控制。由于設計與實際存在偏差，送回風機實際運行時的風量往往存在不匹配的現象。以梁溪大橋站為例，兩端的空調機組送風量均小于回風量，導致車站引入過多的新風，惡化了站內的環(huán)境，同時增加了無謂的空調負荷。在大系統(tǒng)投入運行前，應對系統(tǒng)的風量進行測試，對送回風機的頻率進行匹配。在設計負荷分析中，僅考慮了出入口滲風的負荷，而現場實測則發(fā)現屏蔽門漏風對車站還是有一定的影響的。通過屏蔽門和出入口滲入的新風量已遠超遠期最大設計新風量，所以，新風機沒有必要開啟，反而會加劇車站新風負荷浪費。因此運營期間新增關閉新風機的預案，見圖5，滿足節(jié)能要求和降低設備運行損耗。同時根據車站現場反饋，站廳及站臺溫度偏低，為保證乘車環(huán)境的舒適度，將1號、2號線車站冷水機組出水溫度均調高2℃，冷水機組能耗約節(jié)省4％～6％。
3.2數據對比
2018年7～9月，1號、2號線同比2017年共計節(jié)電99.07萬度，具體7、8、9月同比用電量的情況如圖6所示。
4結語
通過對以上數據分析可以看出，夏季工況的節(jié)能空間還是很大的。然而PID智能控制還是存在一定的問題，例如1號線的勝利門站7月同比電量上升主要是由于車站出入口于外界直通，PID受外界溫度影響，A端環(huán)控設備運行頻率目前在50Hz（其他車站基本為30Hz），8月關閉PID后，所有設備調節(jié)進行人工干預，同比用電量明顯下降。針對每個車站的客流情況不同，需對PID值進行修改，防止溫度過低引起乘客不適及能源浪費。
