摘要：為了提高軌道交通乘客乘車的舒適度，夏季開(kāi)啟空調(diào)制冷循環(huán)水系統(tǒng)對(duì)送入車站公共區(qū)的新風(fēng)進(jìn)行制冷以后再通過(guò)組合空調(diào)機(jī)組送入車站站廳、站臺(tái)公共區(qū)。然而冷量如果投入過(guò)量，不僅會(huì)降低乘客的舒適度，而且會(huì)造成不必要的能源浪費(fèi)。無(wú)錫軌道交通引入自動(dòng)控制系統(tǒng)（PID）實(shí)現(xiàn)對(duì)車站大系統(tǒng)、水系統(tǒng)的智能調(diào)節(jié)從而達(dá)到同時(shí)滿足提供舒適乘車環(huán)境和節(jié)能降耗的目的。詳細(xì)介紹了夏季空調(diào)的運(yùn)行調(diào)整方案及數(shù)據(jù)對(duì)比，分析了夏季如何對(duì)車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能調(diào)整的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：軌道交通；通風(fēng)空調(diào)；智能控制；節(jié)能；運(yùn)行調(diào)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(fēng)需經(jīng)過(guò)水系統(tǒng)制冷以后再由組合式空調(diào)機(jī)組送入，然而僅通過(guò)人工手動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整并不切合實(shí)際，因此引入自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行智能控制調(diào)節(jié)，在提高環(huán)境舒適度的同時(shí)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(jiǎn)介

軌道交通車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“大系統(tǒng)”）采用全空氣雙風(fēng)機(jī)一次回風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)機(jī)房一般位于車站一端或兩端，氣流組織形式為上送上回。設(shè)備有：新風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、組合式空調(diào)機(jī)組、種類風(fēng)閥、通風(fēng)管道、管道保溫、風(fēng)口等。大系統(tǒng)風(fēng)機(jī)服務(wù)車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)和排煙。根據(jù)系統(tǒng)控制模式和節(jié)能運(yùn)行的要求，小新風(fēng)機(jī)和回排風(fēng)機(jī)采用無(wú)級(jí)變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)每臺(tái)空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)各配置1臺(tái)變頻器，利用設(shè)在回風(fēng)靜壓室或回風(fēng)總管處的溫度傳感器輸出的信號(hào)來(lái)進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，見(jiàn)圖1。

1.2車站水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

車站空調(diào)水系統(tǒng)由冷凍水循環(huán)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)組成。設(shè)備有：冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、定壓補(bǔ)水裝置、種類水閥、水管道、溫度計(jì)、壓力表、水管保溫等。冷凍水系統(tǒng)采用全自動(dòng)定壓補(bǔ)水排氣裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)定壓補(bǔ)水。設(shè)備同時(shí)具有壓力控制、動(dòng)態(tài)排氣和補(bǔ)水功能。冷卻水系統(tǒng)由補(bǔ)水管直接給冷卻塔補(bǔ)水。冷凍水及冷卻水設(shè)計(jì)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(yùn)行模式簡(jiǎn)介

大系統(tǒng)采用焓值控制。夏季運(yùn)行模式如下：當(dāng)空調(diào)季節(jié)室外新風(fēng)焓值大于車站回風(fēng)點(diǎn)焓值時(shí)，采用空調(diào)新風(fēng)運(yùn)行。全新風(fēng)閥關(guān)閉，小新風(fēng)機(jī)打開(kāi)，回排風(fēng)機(jī)排風(fēng)風(fēng)閥關(guān)閉，回風(fēng)風(fēng)閥打開(kāi)，回風(fēng)與小新風(fēng)在土建混風(fēng)室混合，經(jīng)處理后送入公共區(qū)。圖2為最小新風(fēng)模式示意圖。車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行于小新風(fēng)空調(diào)模式時(shí)，空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行，通過(guò)管路上設(shè)置的各類閥門調(diào)節(jié)供水量。圖3為水系統(tǒng)301運(yùn)行示意圖。夜間停運(yùn)期間車站大系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)停止運(yùn)行。

2自動(dòng)控制系統(tǒng)（PID）

2.1大系統(tǒng)調(diào)整策略

根據(jù)設(shè)定的回風(fēng)溫度（目標(biāo)溫度為28.9℃），采用PID調(diào)節(jié)組合空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行頻率，控制公共區(qū)的冷量投入，同時(shí)同比例調(diào)節(jié)回排風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率。圖4為大系統(tǒng)PID控制示意圖。大系統(tǒng)運(yùn)行小新風(fēng)通風(fēng)空調(diào)模式時(shí)，小新風(fēng)機(jī)工頻啟動(dòng)。

2.2水系統(tǒng)調(diào)整策略

水系統(tǒng)開(kāi)機(jī)順序：開(kāi)冷卻水泵—開(kāi)冷卻塔連鎖蝶閥—開(kāi)冷卻塔風(fēng)機(jī)—開(kāi)冷凍水泵—開(kāi)冷機(jī)連鎖蝶閥—開(kāi)冷水機(jī)組；關(guān)機(jī)順序：關(guān)冷水機(jī)組—關(guān)冷機(jī)連鎖蝶閥—關(guān)冷凍水泵—關(guān)冷卻水泵—關(guān)冷卻塔風(fēng)機(jī)—關(guān)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(jù)冷凍水進(jìn)出口壓差自動(dòng)PID調(diào)整，保持冷凍水進(jìn)出口壓差，同時(shí)一段時(shí)間內(nèi)當(dāng)進(jìn)出水溫差≤3℃且回水溫度低于12℃時(shí)，頻率不再增加，同時(shí)一段時(shí)間內(nèi)回水溫度高于12℃且進(jìn)出水溫差>3℃時(shí)，頻率不再減少。當(dāng)運(yùn)行冷凍泵發(fā)生故障，則自動(dòng)啟動(dòng)下一臺(tái)冷凍泵。3臺(tái)同樣的冷凍泵將采用輪流啟動(dòng)的方式以保證運(yùn)行時(shí)間大致相同，提高設(shè)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(jī)組聯(lián)動(dòng)控制保持一致。當(dāng)運(yùn)行冷卻泵發(fā)生故障，則自動(dòng)啟動(dòng)下一臺(tái)冷卻泵。3臺(tái)同樣的冷卻泵將采用輪流啟動(dòng)的方式以保證運(yùn)行時(shí)間大致相同，提高設(shè)備的可靠性2.2.3動(dòng)態(tài)平衡閥控制方式動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)閥不進(jìn)行自動(dòng)調(diào)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(jù)冷卻塔出水溫度自動(dòng)PID調(diào)整，保持冷卻塔出水溫度。頻率值最低不小于35Hz。實(shí)際考察了冷卻塔構(gòu)造，雖然2臺(tái)冷卻塔分為兩個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，但是冷卻片是公用的。經(jīng)清華大學(xué)和東南大學(xué)理論指導(dǎo)以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析后，現(xiàn)將冷卻塔的運(yùn)行改為開(kāi)單臺(tái)冷水機(jī)組時(shí)，也打開(kāi)2臺(tái)冷卻塔，同時(shí)將設(shè)計(jì)約定的冷卻塔最低運(yùn)行頻率由35Hz改為25Hz。當(dāng)運(yùn)行冷卻塔發(fā)生故障，則自動(dòng)啟動(dòng)下一臺(tái)冷卻塔。2臺(tái)同樣的冷卻塔將采用輪流啟動(dòng)的方式以保證運(yùn)行時(shí)間大致相同，提高設(shè)備的可靠性。

3節(jié)能調(diào)整與數(shù)據(jù)對(duì)比

3.1節(jié)能調(diào)整

據(jù)清華大學(xué)的《無(wú)錫地鐵2號(hào)線調(diào)試優(yōu)化報(bào)告》，在大系統(tǒng)節(jié)能控制中，應(yīng)注意夏季最小新風(fēng)空調(diào)工況下新風(fēng)量的控制。由于設(shè)計(jì)與實(shí)際存在偏差，送回風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的風(fēng)量往往存在不匹配的現(xiàn)象。以梁溪大橋站為例，兩端的空調(diào)機(jī)組送風(fēng)量均小于回風(fēng)量，導(dǎo)致車站引入過(guò)多的新風(fēng)，惡化了站內(nèi)的環(huán)境，同時(shí)增加了無(wú)謂的空調(diào)負(fù)荷。在大系統(tǒng)投入運(yùn)行前，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的風(fēng)量進(jìn)行測(cè)試，對(duì)送回風(fēng)機(jī)的頻率進(jìn)行匹配。在設(shè)計(jì)負(fù)荷分析中，僅考慮了出入口滲風(fēng)的負(fù)荷，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)則發(fā)現(xiàn)屏蔽門漏風(fēng)對(duì)車站還是有一定的影響的。通過(guò)屏蔽門和出入口滲入的新風(fēng)量已遠(yuǎn)超遠(yuǎn)期最大設(shè)計(jì)新風(fēng)量，所以，新風(fēng)機(jī)沒(méi)有必要開(kāi)啟，反而會(huì)加劇車站新風(fēng)負(fù)荷浪費(fèi)。因此運(yùn)營(yíng)期間新增關(guān)閉新風(fēng)機(jī)的預(yù)案，見(jiàn)圖5，滿足節(jié)能要求和降低設(shè)備運(yùn)行損耗。同時(shí)根據(jù)車站現(xiàn)場(chǎng)反饋，站廳及站臺(tái)溫度偏低，為保證乘車環(huán)境的舒適度，將1號(hào)、2號(hào)線車站冷水機(jī)組出水溫度均調(diào)高2℃，冷水機(jī)組能耗約節(jié)省4％～6％。

3.2數(shù)據(jù)對(duì)比

2018年7～9月，1號(hào)、2號(hào)線同比2017年共計(jì)節(jié)電99.07萬(wàn)度，具體7、8、9月同比用電量的情況如圖6所示。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)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(wèn)題，例如1號(hào)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(shè)備運(yùn)行頻率目前在50Hz（其他車站基本為30Hz），8月關(guān)閉PID后，所有設(shè)備調(diào)節(jié)進(jìn)行人工干預(yù)，同比用電量明顯下降。針對(duì)每個(gè)車站的客流情況不同，需對(duì)PID值進(jìn)行修改，防止溫度過(guò)低引起乘客不適及能源浪費(fèi)。