地铁中央空调节能控制

地铁中央空调节能控制（精选9篇）

地铁中央空调节能控制 篇1

城市轨道交通是一项复杂的系统工程,涉及到多学科的综合应用。在地下车站机电设备监控系统中,根据空调系统控制的功能不同,总体分为空调小系统和空调大系统。空调小系统用于人工和设备用房的通风控制;空调大系统用于站台、站厅层的环境控制。

通过对现行地铁空调大系统的运行分析,可知一次性整定得到的PID参数难以保证系统在几十年的运行过程中控制效果始终处于优化状态,由此可见,在地铁空调大系统节能中存在着巨大的节能空间,可在工艺控制上进行改进并通过模糊控制规则构建一个自适应模糊PID算法,在线调整PID控制器的参数,实现PID控制参数在不断变化的扰动作用下的自整定,重新整定的PID参数可以使系统达到更好的效果。此法进一步完善了PID控制器的性能,提高了系统的控制精度、稳定性和可靠性。在地铁车站空调大系统中应用模糊PID进行控制的相关研究在国内还处于起步阶段,本文在此领域只是初步探索。

1 地铁车站热负荷特点

地铁地下车站主体建筑一般位于地下数米至数十米深处,不受太阳辐射的影响,土壤温度波动较小,与外界的空气交换只能通过数量较少的车站出入口、风井和风亭实现,室内人员、灯光、设备等的发热量是影响房间热环境的主要因素。随地铁运营年限的增加,内部热环境要经历“结露防湿”、“升温”两个阶段,大约要15年的时间,内部环境才能达到“温度稳定”的阶段。

灯光和设备的发热量可以认为是个定值;列车运行产生的活塞效应经过乘客出入口给车站带来额外的新风负荷,列车在停站时也会带来大量的发热量。此时的车站内发热量的变化主要是由于乘客流量的不同引起人员发热量的变化造成的。如果忽略站内围护结构的热惯性,则站内的逐时发热量可近似看作是逐时空调冷负荷。

从负荷特点上看,由于地铁内部发热量很大,车站一般为全年冷负荷。空调系统的主要任务是消除预热。仅从经济性考虑,站内温度越高越节能。尤其在过渡季和夏季,确定车站空调参数的主要任务是根据舒适性要求确定站内温度的上限。

2 地铁车站空调工艺特点

地铁车站在站厅和站台层的两端设备区各设置一套通风空调系统和冷水机组设备。空调大系统主要设备组成如下:组合式空调机组、回/排风机、电动(组合)风阀、与空调相关的防火阀和防火排烟阀、空气温湿度传感器等,参控工艺如图1所示。

3 目前空调大系统运行中的问题分析

目前国内地铁车站空调系统多数采用全空气、一次回风系统。控制系统核心硬件采用冗余的高端工业级PLC控制器,具有很高的可靠性和强大的控制能力,但是参控工艺闭环上的设备配置系统性不强。大系统风机带变频器,但一般不进行自动风量控制,会根据焓值进行小新风、全新风模式转换。冷站多采用冷机厂商自带群控系统的水冷式冷水机组,监控冷站设备,包括冷机、冷冻冷却泵、冷却塔、冷站内水阀等,冷冻、冷却泵多数不设变频器,群控总体运行一般(实现自动联锁),无特别的节能考虑。

国内目前地铁空调系统的主流运行控制策略是以人工远程控制为主,自动控制主要使用时间表+小新风/全新风模式控制。在日常运行过程中空调大系统的调节并不以室外温度的变化进行跟随调节,导致车站内温度过低,能源浪费严重。

4 空调大系统节能控制策略浅述

空调通风系统的原理基于公式(1):总能耗等于总供给除以总效率。为了降低总能耗,需要从两方面入手:降低总供给;提高系统总效率。同方地铁空调通风系统节能控制策略即从这两方面进行设计(图2)。

4.1 降低总供给

(1)各区域温度设定值优化:根据过渡区热舒适理论,合理设定站台、站厅等各区域温度;根据隧道长期热环境模拟分析,合理设定隧道内空气温度。

(2)新风量优化:根据外界环境与室内环境的关系,自动调节大系统和小系统的新风量,在外环境有利时充分利用新风冷量,在外环境不利时降低新风负荷。

4.2 提高系统总效率

(1)空调大系统和水系统冷冻侧综合优化:实现大系统风机、冷冻泵、冷机的全局效率最优。

(2)水系统冷却侧综合优化:实现冷机、冷却泵、冷却塔全局效率最优。

(3)通风工况的控制优化:通过对气流组织的模拟和优化设计,合理安排送排风机控制模式,降低通风能耗。

(4)隧道风机运行模式优化:通过对隧道热环境的模拟,分析地铁隧道热环境的长期变化趋势,在此基础上联合优化全线隧道风机的运行,充分利用夜间新风供冷,降低隧道风机能耗。

实践过程中,我们充分考虑了地铁空调大系统的特点,贯彻了如下控制思想:灵活利用和规避新风中的冷热量,充分利用地铁站的建筑特点(多出入口与外界联通),全变频系统根据负荷变化调节设备处理,提升冷站整体效率。

综上所述,节能方案包括:供冷模式智能优化、送排风模式优化、空调箱变频控制、冷站全局优化以及隧道风机节能技术。集中管理模块控制示意图如图3所示。

5 变频风机自适应模糊PID实践

目前应用较多的数字PID控制器算法和控制结构简单,有一定鲁棒性和控制稳态误差能力强的优点;而模糊控制具有智能性,属于非线性控制,不需要装置的精确数学模型,仅依赖于操作人员的经验和直观的判断,非常容易应用,但是在实践中单纯的模糊控制又有精度不太高、自适应能力有限和易产生振荡现象等特点,不利于在工程实践中调节。综上,这里采用模糊-PID复合控制策略,即在一般的PID控制系统的基础上,加上一个优化的模糊控制规则环节。设计中,由于控制对象是不确定的,所以考虑采用自寻优的模糊控制器和参数自整定的PID控制器相结合的方法,对车站空调大系统的温度进行控制,使系统既有模糊控制灵活、适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点,可获得较好的鲁棒性,适合在工程中实践。

系统的基本工作原理:空调机组主要完成空气的过滤、制冷等几个功能。其中,空气的制冷是通过与盘管中的冷水进行热交换完成的,改变盘管中冷水流量即可改变送风温度。空调温度控制系统的控制目标是保证送风温度保持在设定点。温度传感器对车站内温度进行检测,将它与预设值进行比较,得出温度偏差值并计算出温度变化率,作为可调整模糊控制器的输入,经自寻优后,得出模糊控制规则表,由模糊规则表得出控制表,查表得出控制输出量,分别对应着此时系统的供冷量和风量。它们分别通过各自的驱动电路对控制对象(电动调节阀和变频风机)进行控制。风机的转速调节是通过改变变频器的输出频率来实现的,而供冷量的改变是通过改变电动调节阀开度来实现的。当系统存在超调时,可通过切换开关切换到PID控制器,由优化的PID控制器对变化的对象进行控制,如图4所示。

在简单的模糊控制器中,如果适当选取量化因子Ke和Kc,将误差E、误差的变化EC及增量式控制量ΔU的论域均取相同范围{-N,…,-2,-1,0,1,2,…,N},双输入单输出简单模糊控制器的控制规则用增量式表示为:

公式(2)中E,EC和ΔU均为经过量化的模糊变量。α称为加权因子,决定了E和EC的加权程度。Ku为输出比例因子,决定了控制的强度。通过调节α和Ku的大小,达到修改控制规则的目的,因此被称为规则可调整模糊控制器,具有易于编程实现以及易于改变控制规则等优点,如图5所示。

自寻优模糊控制器以公式(2)为基础,加入α因子自调整和比例因子Ku在线寻优两个功能。

PID参数的在线整定监测控制系统的响应过程:识别控制指标,将其模糊化,综合用户期望、控制目标类型、对象参数等,运用模糊推理自动进行PID参数的在线整定。模糊推理部分采用模糊规则进行自动推理调整,模糊规则采用if(条件)then(结果)形式表述,并作为知识存入计算机中。自动调整时,计算机根据控制系统的响应波形的识别信息、控制目标类型和对象特征值(τ/T)选取对应的规则集,将控制指标模糊化,然后,将它与知识库中的模糊规则进行匹配,如有规则匹配,则执行规则的结果部分。针对不同的控制指标类型,模糊规则集是不同的,规则的归类使规则的操作更方便,从而提高推理效率,如图6所示。

6 结束语

本文以北京地铁地下车站空调大系统为研究对象,基于对站内热环境的分析,结合同方专门针对地铁车站开发的地铁车站空调大系统的节能控制策略,对变频风机的控制在自适应模糊PID算法上做了具体的研究。采用模糊控制结合PID控制的算法,使新的控制器既具有模糊控制对于非线性、时变滞后系统的适应能力,又可以通过PID控制提高精度抑制震荡,可以使空调大系统控制的动态响应得到大大改善,最大动态偏差显著降低,过程调节时间也大大缩短,系统的纯迟延也减小,在受到干扰时能很快地回到平稳状态,有良好的跟踪性和满意的鲁棒性。这种混合算法的应用在北京地铁的节能改造项目中取得了突出的效果,解决了地铁车站温度控制中面临的实际问题,获得了很好的节能效果。

今后的工作主要是继续改进这一新算法,使其在实际应用中更加稳定可靠;研究在系统中加入前馈控制对系统响应速度和稳定性的影响,探索PID与其他控制算法的结合,并通过仿真和实践与现行控制算法进行比较。

地铁中央空调节能控制 篇2

1、工作原理: 当空调室外机运行压力高于常规压力值时，系统判断空调室外机冷凝器出现灰垢或脏堵，启动自动喷淋节能控制系统，对室外机散热翅片进行扇面喷淋清洗，从而让冷凝器的散热率达到最佳状态。达到既节能又能保证精密空调安全运行的目的。（系统原理图纸如下：）

2、产品亮点

亮点1：配置全自动控制系统，无需人为干涉，自动判断机组压力智能扇面清洗。亮点2：减少高压报警、促进室外机良好散热、保障精密空调运行安全。自动清洗设备安装在室外；对机房环境无任何影响；

亮点3：系统可手动控制，当手动控制时，可以启动任意一台室外机的清洗系统，实现用户个性化的需求。

浅论中央空调的节能控制 篇3

【关键词】中央空调；节能措施；动态变流量节能系统

【Abstract】This paper firstly discusses the design of air conditioning system energy saving measures，Secondly， introduces the control principle， dynamic flow changing energy-saving control methods of the control system and the energy saving effects.

【Key words】Central air conditioning；Energy-saving measures；Dynamic variable flow systems

众所周知，能源是人类生存和社会发展必需的物质基础，节约能源是人类共同使命。自20世纪70年代发生全球性“能源危机”以来，能源问题的严重性已得到世界各国政府的普遍重视。“节约能源”一直是我国的一项基本国策，坚持“节约和开发并举，把节约放在首位”一直是我国节能工作的长期方针。大力推进节能技术进步，大幅度提高能源利用率，提高社会经济效益，是我们面临的促进国民经济向节能型转变的一项重要任务。建筑物的能耗约占全国能耗的1/3，中央空调系统的能耗占了我国建筑物能耗的65%，这是一个非常惊人的数字。空调系统的节能对于降低整幢建筑的能耗是非常关键的。为此，设计推广采用当今最先进的中央空调节能控制产品和技术是我们每个设计人员义不容辞的责任和义务。

1. 当前空调系统设计中的节能措施

1.1采用楼宇设备自动控制技术对空调末端装置进行控制。

1.1.1在智能建筑中通常采用楼宇设备自控系统，对中央空调系统末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置进行状态监视和使用的“精细化”控制，以实现节能的目的。它通过DDC（直接数字控制器）控制器，将检测的相关量值进行PID（比例、积分、微分）运算，实现对上述设备的PID控制，达到一定的节能效果。这种对空调末端设备的控制可节能10%～15%，因为不能实现对空调制冷站及空调水系统的智能控制，因此，节能效果不显著。这种节能控制技术的典型代表产品和生产厂商有：

（1）美国霍尼韦尔公司EXCEL 5000楼宇设备自控系统。

（2）美国Johnson公司的楼宇自动化系统。

（3）德国西门子公司S600顶峰系统等。

1.1.2空调末端设备的控制采用楼宇自动化系统。 （BAS），这些设备的主要特性均实现了对空调末端设备的节能自动控制，并为动态变流量空调节能控制系统的运行创造了更为良好的外部条件。

1.2采用通用变频器对中央空调系统中的水泵和风机进行控制。 为降低中央空调系统的能源浪费，宜采用通用变频器来控制空调系统的水泵和风机，通过对供、回水压差或温差的采集，对水泵和风机进行PID调节，以达到节能效果。这种控制方法通常可以节约水泵和风机等电机拖动系统的电能约20%，最高可达30%。这种节能控制技术的生产厂商和典型代表产品有：

（1）美国AB（Allen Bradley）公司，代表产品有通用变频器1336PLUSII系列产品。

（2）法国施耐德电气（SchneiderElectric）公司，代表产品有Ahivar 38系列异步电动机变频器。

（3）德国西门子（SIEMENS）公司，代表产品有通用变频器MICROMASTER440系列产品。

2. 动态变流量空调节能控制系统

2.1动态变流量控制原理。

（1）当空调负荷发生变化时，通过采集一组参数值经模糊运算，及时调节冷水机组、各水泵和冷却塔风机的运行工作参数，从而改变冷水机组工作状态、冷冻 （温）水和冷却水流量，改变冷却塔风机的风量，确保冷水机组始终工作在效率最佳状态，使供回水温度始终处于设定值，从而使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况。

（2）动态变流量控制的核心是变流量控制器，在控制器中建立了知识库、模糊控制模型和模糊运算规则，形成智能模糊控制。通过采集影响冷水机组运行的各种参数，经模糊运算，得出相应的控制参数，这些控制参数被送到冷水机组、冷冻（温）水控制子系统、冷却水控制子系统、冷却塔风机控制子系统。这些子系统根据控制参数的变化，利用现代变频控制技术，改变空调系统循环水的流量和温度，以保证整个系统在满负荷和部分负荷情况下，均处于最佳工作状态，从而最终达到综合节能的目的。

2.2动态变流量节能控制方法。

2.2.1变流量冷却水泵系统。 当末端空调负荷减少时，反映到冷水机组将出现冷却水出水温度降低的现向，温度传感器检测出这种变化趋势后，模糊控制系统将自动降低冷却水泵的工作频率，降低冷却水进水流量，提高冷却水出水温度，并使进、出水温差控制在最佳设定值上，维持冷水机组的高效率运行。

2.2.2一次泵变流量系统。 当末端空调负荷变小时，末端空调设备前的两通阀将会关闭或减小，负荷侧回路管路的阻力增大，冷冻水供、回水温差将出现减小，供回水管的压差将出现增高的趋势。水温传感器及水流压差器检测出这种趋势后，模糊控制系统将自动降低冷冻水泵的工作频率，减少冷冻水流量，并使供回水温差及供回水压差控制在最佳设定值上，维持冷水机组的高效率运行。

2.2.3二次泵变流量设计。 二次泵变流量系统分为一级泵变流量系统和二级泵变流量系统。其控制原理及效果与一次泵变流量大致相同（在这里不再一一赘述）。而一级泵系统负责确保冷水机组的安全运行，一级泵系统的旁通管路一般设计为直通管，管径按一台冷水机组额定流量设计。一次泵变流量系统跟踪二级泵环路的流量变化，并保证一级泵环路的流量大于二级泵环路的流量，使旁通冷冻水管保持从供水管流向回水总管。当旁通管的流量超出设定值的范围时，变流量控制器将模糊PID调节一级泵的工作频率，使旁通管的流量返回设定值。endprint

3. 动态变流量节能控制系统与目前通用变频器控制系统的区别

3.1控制原理不同。

（1）通用变频器控制是采用通用变频器对受控的水泵电机、风机电机进行单独的控制。当其控制系统检测到某一受控量值时，就按这个量值与给定值之间的误差进行比例（P）、积分（1）和微分（D）之间的线性组合进行控制，即PID控制。这种控制方法只适合于线性系统中，并对单一控制对象实施控制。

（2）动态变流量节能控制系统是采用模糊控制技术与变频技术相结合的控制原理，虽然也使用了通用变频器（VVVF），但它不是采用PID控制方式，而是采用模糊控制方法。也就是在整个系统控制过程中，以语言描述人类知识，并把它表示成模糊规则或关系，通过推理、利用知识库，把某些知识与过程状态结合起来的控制行为。它并不具有明显的PID结构，但也可以称为非线性PID控制器，它是根据系统的误差信号和误差的微分或差分来决定控制器的参数，尤其适合非线性和时变性的被控对象。

3.2控制方法的不同。

（1）中央空调系统的受控参数受季节变化、环境变化、使用时间、人流量等多种因素的综合影响，是一个随机变量，而不是一个线性系统，只是一个非线性系统。因此，决定中央空调系统冷冻（温）水流量和温度、冷却水流量和温度的需求量也是一个随机变量。

（2）通用变频器所采用的最重要的控制参数，如比例系数K、积分时间常数T1和微分时间常数Td都是使用经验数据或试验数据确定的，一旦选定就不能自动调节。因此，PID控制系统只适合于线性系统，对于非线性系统不可能达到最佳控制，即选用比例系数和时间常数后，采用同一种控制方法对付各种不同的负荷状态，效果当然是不理想的。

（3）模糊控制系统本来就不要求准确掌握受控量的数值，但是它已经考虑了受控量的各种可能性，跟踪受控参数的变化，始终使被控系统处于最佳运行状态，对于各种非线性系统和时变性系统都能提供最佳的决策。

3.3控制效果的不同。

（1）通用变频器用PID控制方法，控制非线性系统时，很容易引起中央空调系统的强烈振荡，使控制范围在较大范围内波动，增加了系统的能耗，也很容易使系统长时间都不能达到给定值的稳定状态，控制效果不理想，对于主机所配套的冷冻水泵和冷却水泵以及冷却塔风机等设备的节能最多在20%～30%之间。因其采取了保障冷水机组工作状态的措施，不可能节约燃料和主机电能。当然，也不能实现资源共享和无人值守管理。

（2）而动态变流量节能控制系统由于建立了优化模糊控制模型，对于中央空调系统可能出现的问题都给出充分的估计，因此，在计算中存储的总决策表能提供最佳的控制方案，系统稳定性好，极少出现振荡现象，系统很快就能达到稳态。可采用准确调节流量的方法去实现节能，水泵以及冷却塔等平均节能达60%～80%。由于采取了特殊措施保障中央空调主机的高转换效率，机组COP值始终处于最佳值，因此对于吸收式溴化锂机组可节约燃料20%～40%，对于电制冷主机可节电10%～30%。

（3）动态变流量控制器具有强大的节能功能，在系统设计时就进行了系统集成，实现了各子系统的联动和互操作，达到了资源的共享的目的。由于自动功能非常强大，从而实现了无人值守管理和联网管理等，节省了人力、物力。这些都是通用变频控制系统无法实现的。

4. 在工程中应用的节能效果

动态变流量空调节能控制系统分别在贵州华城大酒店、贵州日报社、上海新锦江大酒店和成都国际会展中心等实际运行考核，验证了动态变流量空调节能控制系统的节能效果。实践证明：变流量中央空调系统与定流量中央空调系统相比较，水泵以及冷却塔等平均节能达60%～80%；对于吸收式溴化锂机组可节约燃料20%～40%；对于电制冷主机可节电10%～30%。基于动态变流量空调节能控制系统的节能效果，笔者在重庆市第二人民医院住院综合大楼（建筑面积29000m2，采用电制冷主机）和第三军医大学图书综合楼（建筑面积36000m2，采用吸收式溴化锂机组）设计中采用了动态变流量空调节能控制系统，预计每项工程每年节约中央空调总运行费用达50～80万元。

5. 结束语

中央空调系统节能的潜力巨大，动态变流量空调节能控制系统给空调水系统的控制带来一场革命，同时，给空调系统节能带来前所未有的效果，具有广阔的应用前景，值得大力推广。

地铁通风空调大系统的节能控制 篇4

地铁运营中, 空调系统是个耗能大户。要想降低空调系统的能耗, 只能从空调系统设备的优化控制和正确运行中实现。

地铁空调系统有别于地面建筑, 特别是空调大系统, 其调节对象是一个大空间的温湿度, 具有明显的滞后特点。

本文针对地铁通风空调系统的特点, 从节能的角度提出优化控制方案。

2 通风空调系统全年运行工况

车站空调、通风、排烟系统分为冬季、过渡季、夏季、夜间运行、火灾事故运行、突发客流等多种运行方式。地铁车站BAS系统不但可以提高车站空调、通风、排烟系统设备的运行管理和维护的自动化水平, 而且可以根据不同的气候条件, 按不同的工况对车站空调通风系统进行控制、调节, 为地铁乘客创造良好的候车、乘车环境, 极大地降低设备的运行能耗, 从而节约运行成本。

根据室外气象参数和室内热湿负荷的变化情况, 对空调系统进行全年运行工况的分析, 提出合理的调节方案, 以保证在全年内, 用最经济的运行方式, 满足室内温湿度设计要求。

(1) 符号说明

Iw——车站室外空气焓值, 由设在车站进风道的温湿度传感器进行监测;

Ir——车站回风空气焓值, 由设在车站环控机房回风的温湿度传感器进行监测;

To——车站空调送风温度, 由设计负荷计算确定;

Tw——室外空气温度;

Tr——车站空调回风温度, 由设在空调器回风道的温湿度传感器进行监测。

(2) 设计指标

站厅干球温度:29±1℃,

相对湿度:45%~70%;

站台干球温度:27±1℃,

相对湿度:45%~70%。

(3) 运行工况

①空调季节小新风工况

当室外空气焓值大于车站回风空气焓值:即Iw>Ir时, 属于盛夏季节。这时由于回风焓值低于室外空气焓值, 为了节约能量, 充分利用室内回风, 空调系统采用最小新风量降温除湿工况。采用此工况时, BAS系统按比例连锁调节新风阀和回风阀开度, 使一部分回风排出车站外, 另一部分回风按最小新风比与新风混合, 再经表冷器冷却后送风, 表冷器的空气处理过程是降温减湿。

◆室外空气状态变化

随着室外空气焓值的增高, 可调节表冷器的电动二通阀, 使通过表冷器的冷冻水流量逐渐增加以保证处理到所需要的露点温度。

◆室内热湿负荷变化

当室内热负荷变化时, 可使用变风量调节方法, 充分利用允许的最大送风温差, 调节空调机组的送风量, 控制室内温度。使用变风量调节方法时, 送风量不能被调得过小, 以免引起室内气流组织恶化和正压降低, 影响空调效果。同时应保证系统的最小新风量。当送风机改变送风量时, 根据室内压力监测值调节回排风机的风量, 维持一定的室内正压。风机风量减少时, 风机的功率随之降低, 极大地降低设备的运行能耗, 达到节能目的, 节约运行成本。

当室内湿负荷变化时, 可调节表冷器的电动二通阀开度, 通过改变表冷器的冷冻水流量, 从而改变露点控制室内湿度。

◆实用控制策略

在实际运营中对空调系统可采取比较实用的控制原则和控制策略, 即:

变风量控制室内温度、变露点控制室内湿度;

当空调回风温度Tr>27.5℃时, 调节表冷器的电动二通阀开度, 保证露点温度;

当空调回风温度Tr<27.5℃时, 调节空调机组的送风量, 控制室内温度在允许的范围内。

②空调季节全新风工况

当室外空气焓值小于或等于车站回风空气焓值:即Iw≤Ir时, 这时开始进入夏季或秋季, 是过渡季节。由于回风焓值总是高于室外空气焓值, 所以, 如果利用回风, 则其与新风混合后的空气焓值一定比新风的焓值高, 必然增加空调机的负荷。为了节约能量, 空调系统采用全新风降温除湿工况。采用此工况时, BAS系统关闭回风阀门, 打开新风阀门, 全部采用室外新风, 经表冷器冷却后送风, 表冷器的空气处理过程是降温除湿过程 (湿工况) 。空调器处理室外新风后送至空调区域, 排风则全部排至车站外。

室外空气状态和室内热湿负荷变化时的调节方法同空调季节小新风工况。

③非空调季节工况

当室外空气温度小于或等于车站空调送风温度, 即Tw≤To时, 进而冬季, 采用通风工况。停止冷水机组运行, 外界运行不经冷却处理直接送至车站公共区, 排风则全部排出车站外界。

(4) 焓值计算

空调通风系统工况转换的关键是室内、外空气焓值的计算和比较判断。系统检测的是空气的干球温度和相对湿度信号。空气的焓值是由空气温湿度决定的, 而温湿度每时每刻都在变化, 因此焓值也随之变化。但是由于车站公共区空间较大, 因此空气状态变化缓慢, 属于大滞后环节。为了防止工况在一天内频繁转换, 系统计算0.5~1小时内 (时间可设定) 焓值的平均值, 定期进行模式的控制和工况的转换控制 (焓值计算方法略) 。

3 车站大系统变风量控制策略

变风量系统 (VAV) 20世纪60年代诞生在美国, 现已经成为美国空调系统的主流, 并在其他国家也得到应用。VAV技术的基本原理很简单, 就是通过改变送入室内风量来满足室内变化的负荷。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行, 所以, 风量的减少带来了风机能耗的降低。VAV系统追求以较少的能耗来满足室内空气环境的要求。

(1) 送风量调节

图1是一个典型的地铁变风量空调系统。

可以看出地铁站大系统的VAV系统和以往的VAV系统相比, 具有一定的特殊性, 这个特殊性为我们的系统带来了极大的简化。其调节的房间是站厅和站台, 由于站厅和站台相通, 因此采用一个PID回路调节, 可认为调节的房间只有一个。这样, 就不会出现多房间调节因为压力的变化而导致的不稳定, 所以没有必要去考虑风量的测量, 可以直接认为风量只和风机的转速有关, 具体风量公式参见回排风控制。

(2) 回风机的控制

地铁车站大系统VAV还应保证车站里不会出现太大的负压或正压, 因此, 回风机的转速也需要调节使回风量与变化的送风量相匹配。

控制回风机转速与送风机转速同时按比例变化, 这时, 风道内静压不是恒定而是随风量变化, 但风道的阻力特性变化不大, 送风机的工作点变化不大, 因此送风机风量近似与转速成正比, 于是回风机转速即可与送风机同步。由于总风量近似正比于送风机转速, 由此可估计出不同转速下所需要的最小新风比, 以保证系统有足够的新风量, 这个最小新风量即可作为新风排风机此时刻转速的下限。

4 结束语

通过系统参数信息化技术, 有利于地铁空调系统节能控制, 使得地铁空调系统更优化、更节能。

参考文献

[1]GB50157-2003地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2003

[2]江亿.暖通空调系统的计算机控制管理

地铁通风空调的节能设计 篇5

一、地铁空调系统设计现状

目前地铁通风空调系统和国内外的楼宇中央空调系统一样, 基本上是采用定流量控制方式。在地铁通风空调系统中, 还存在着冷冻水水量和空调风量分配不均衡、区域之间的空调效果差异大、空调设备的控制和监视未能达到设计要求等问题。

现今, 国内绝大多数通风空调系统采用的仍然是传统的简易开关控制和变频器控制, 离不开操作人员到设备安装现场去操作, 技术十分落后, 高技术的产品较少。

二、地铁通风空调系统的节能控制措施

1. 通风空调系统

由于城市轨道交通的特性, 客流的变化很大、行车对数在不同的时刻也不尽相同, 造成车站内逐时冷负荷的变化很大, 其差异也相当的大, 在初、近、远期全天逐时的冷负荷变化都较大, 且大多空调时段均处于低负荷状态。但是目前地铁的空调设计均按照远期高峰客流时段计算空调负荷, 由于运行年限及设备使用寿命的综合考虑, 一般设备选型是按照远期最大负荷进行配置, 因此空调系统若采用定频系统, 在平时运行时段均处于低负荷运行, 造成很大的能源浪费。因此, 在空调系统采用变频控制, 根据公共区冷负荷的变化进行调节, 可以达到很好的节能效果。

2. 空调制冷系统 (设置变流量智能控制系统)

(1) 变流量智能控制系统概述

根据车站空调水系统 (冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等) 设备情况, 车站空调水系统变流量智能控制系统主要由以下子系统组成:

a.现场数据采集系统 (各类传感器) ;

b.变流量智能控制系统 (现场智能控制箱、智能控制柜) ;

c.现场设备执行系统 (冷冻水泵智能控制柜、冷却水泵智能控制柜、冷却塔风机智能控制柜) 。

(2) 变流量智能控制系统控制方式

适用于空调水系统中的冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等设备的运行控制。通过全面采集影响空调水系统设备运行时的各种变量, 传送至系统控制中心——智能控制器, 智能控制器依据模糊推理规则及系统的历史运行数据, 推算出未来时刻系统所需的冷量及系统的优化运行参数, 并利用变频技术自动控制水泵的转速, 以调节空调水系统的循环流量, 保证空调冷水机组处于最高转换效率, 保证空调水系统在各种负荷条件下, 均处于最佳工作状态, 从而实现综合优化节能。

车站空调水系统变流量智能控制节能技术集合了计算机技术、智能模糊控制技术、系统集成技术、变频调速技术等。根据冷冻水系统特征及循环周期, 通过预测的方法推理预测出未来时刻空调系统的负荷, 并据此获得未来时刻系统的运行参数, 在保证服务质量的前提下, 使供给的冷量与需求冷量匹配, 最大限度减少能量浪费并降低输送能耗。利用模糊控制技术建立自适应模糊优化控制算法模型。实现空调冷却水温度的自动寻优, 并据此调节冷却水流量和冷却塔风量, 使空调系统在任何负荷条件下都高效运行, 实现系统效率最佳。

3. 中央空调智能模糊控制系统

为了更好地达到节能的目的, 采用中央空调智能模糊控制系统。它根据空调主机运行所要求的最佳参数, 建立一套先进的空调水系统变流量控制模型, 实现对空调系统负荷的动态跟踪和系统运行的实时控制, 使中央空调系统 (空调主机、冷冻水系统和冷却水系统) 始终都运行在最佳工作状态, 保障空调系统在任何负荷条件下, 都能高效率地运行, 从而实现最大的节能, 不仅为用户提供了一个管理中央空调系统先进的技术平台, 实现中央空调系统的计算机管理, 而且突破中央空调传统的定流量控制模式, 实现空调冷媒流量 (冷冻水、冷却水、空调风) 跟随负荷的变化而变化, 使能量供给与能量需求相匹配, 最大限度地降低了冷媒流量的输送能耗, 为用户创造巨大的节能效益。

中央空调智能模糊控制系统, 在保证空调服务质量和安全稳定运行的基础上, 实现节能目标。按照集中管理和分散控制的原则, 采用计算机技术、智能控制技术、系统集成技术, 通过优化控制策略, 保障空调系统设备在变负荷工况下能高效运行, 从而降低整个空调系统的能耗成本, 提高地铁站的运营效益。

其主要负责将空调制冷系统的变流量控制系统、动态水力平衡控制子系统、末端空气处理变频控制系统等集成到一个统一的软件平台, 方便实现设备的监视、控制、管理等工作。这样, 对于地铁站点的空调控制系统而言, 从网络结构上将空调设备的控制和管理工作划分为两个层级:底层为监控层, 由各具有专门监控功能的子系统 (如空调制冷系统的变流量控制系统、动态水力平衡控制子系统、末端空气处理变频控制系统等) 构成, 各个监控子系统可在各个现场独立实现运算和逻辑控制功能;上层为管理层, 着重于设备的远方监视和管理工作, 显示各个测点的温度、流量、压力、气体含量以及设备的运行状态、故障状态、电机运行频率、功耗, 同时提供记录、曲线、报表、用户管理、数据统计、数据查询等等管理功能。系统总体结构见下图:

(1) 空调变频控制系统

空调变频控制系统根据实际温度和CO2的监测, 结合历史数据, 采用模糊预测算法推测出下一时刻站内温度和CO2变化的趋势, 并根据该变化趋势对组合式空调机组及回/排风机进行节能控制。该系统主要控制地铁站空调系统末端的组合式空调机组、回/排风机等空气处理设备, 并通过网络连接与集中控制中心设备管理平台进行通讯, 通过DMS设备管理软件进行信息集成整合, 从而实现集中监控和管理。

(2) 变流量控制系统

该系统主要控制杭州内环路地铁站空调水系统的制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等设备, 并通过网络连接与集中控制中心设备管理平台进行通讯, 通过DMS设备管理软件进行信息集成整合, 从而实现集中监控和管理。

(3) 动态水力平衡系统

根据冷冻水各个环路情况进行动态水力平衡调节控制。中央空调传统控制技术与中央空调智能模糊控制技术的比较:

由此可见, 从控制技术的使用效果、投资收益、系统稳定性等多个方面考虑, 采用中央空调智能模糊控制技术对中央空调进行集中管理和控制是非常合适的。

三、结语

地铁中央空调节能控制 篇6

据北京地铁线路的能耗统计, 地铁中通风空调系统能耗约占地铁总能耗的25%~35%, 通风系统约占通风空调系统用电量65%, 由于空调季时间较短, 空调系统约占通风空调系统用电量的35%。在地铁车站通风空调系统设计时要考虑各种极端情况, 以及近中远期客流情况, 在设计时都留有比较大的裕量, 使地铁车站通风空调系统在绝大多数时间里不需要在满负荷状态下运行即可满足车站所需的风量、制冷量等要求。在以前设计的地铁线路里车站通风空调设备只具备工频或者定频运行的方式, 不能根据负荷情况进行调整, 这就造成了电能的巨大浪费。随着变频控制设备、传感器行业的发展, 如果对隧道风机、冷冻水泵、冷却水泵加装变频控制设备、高精度传感器, 使用多变量的模糊控制技术, 对通风空调系统的各设备进行智能控制, 根据外部参数实现对风量和水量的实时调节, 可以达到较好的节能效果。

2 电气改造方案

以已进行的北京地铁线某车站通风空调系统电气系统节能改造为例, 由于建成年代较早, 隧道风机及冷冻水泵及冷却水泵均未采用变频设备, 对此车站通风空调系统电气系统改造, 主要涉及3个方面:首先是对隧道风机加装变频控制设备的改造;其次是对空调水系统冷冻水泵、冷却水泵进行加装变频控制设备的改造;最后为对控制系统的改造, 包括对既有的FAS、BAS系统的改造, 另外也包括加装各种传感器, 还需单独设置1套节能控制系统。此车站水系统有冷却泵水泵4台 (Pe=30k W) 、冷冻水泵6台 (Pe=15k W) , 水系统可由BAS在车站综控室控制, 同时由BAS返信至车站综控室显示设备运行状态及故障信号, 这些水泵均为直接启动, 工频运行, 需进行加装变频控制设备的改造。此站的隧道风机4台 (Pe=90k W) , 隧道风机旁边设置了双电源切换电源柜, 并就地设置操作箱, 隧道风机可由BAS、FAS在车站综控室控制, 同时由BAS、FAS返信至车站综控室显示设备运行状态及故障信号, 隧道风机为星三角启动, 工频运行, 需进行加装变频控制设备的改造。

2.1 改造的基本原则

这个车站的节能改造涉及隧道风机以及空调水系统的改造, 隧道风机和空调水系统的运行直接影响乘客的感受, 尤其是隧道风机除正常运行外, 在火灾时也要投入使用, 因此节能改造应以不影响地铁安全运营为前提, 并且节能改造后的设备必须可靠耐用, 不能改变系统运行的可靠性、也不改变原有系统的运行模式。为实现以上前提, 考虑单独增加1套节能控制系统, 增加隧道风机和水泵的节能运行模式, 运行过程中可根据运营需要及实际各种工况进行节能运行模式和工频运行模式 (原运行模式) 的切换。原系统及各类设备运行工况不发生变化, 节能改造加装的变频控制设备及相关控制的反馈测点不影响原系统运行模式。对于隧道风机系统, 在火灾模式下, 由FAS系统对隧道风机进行监控, 实现火灾工况运行。

2.2 系统改造方案

为这个车站4台隧道风机加装变频控制设备, 并在风机回风道上安装压力传感器和温度传感器, 在站厅、站台公共区安装环境温度传感器, 通过对温度、压力等数据的采集并上传至节能控制系统, 节能控制系统实时监控调整风机的运行状况, 根据环境温度等调节风机的运行频率, 使风量适应系统运行需求, 达到节能的目的。设置1个远程控制终端, 对隧道风机工/变频运行模式进行远程切换, 方便除火灾工况外的特殊工况时能对隧道风机运行工况进行调整。为这个车站4台冷却水水泵、6台冷冻水水泵加装变频控制设备, 并且在相应管道上加装温度传感器, 通过对系统温度的实时监视, 通过节能控制系统调整水泵的运行状况, 使系统温度适应系统需求, 达到节能的目的。

2.3 隧道风机和冷冻、冷却水泵的一次回路改造

在隧道风机和冷冻、冷却水泵原一次配电回路主断路器下口并联变频器柜电源回路。

隧道风机一次系统改造方案:为隧道风机加装变频器旁路, 如图1所示右端部分为新加的变频器旁路。工频与变频的切换, 只要控制左端部分的原控制柜及变频器旁路部分的接触器即可, 对原控制柜内接触器及变频器旁路接触器进行互锁, 从而保证工频与变频顺利切换和安全运行。

冷冻水泵、冷却水泵一次系统改造:为冷冻水泵、冷却水泵增设变频器旁路, 和隧道风机类似, 如图2所示左端部分为新加的变频器旁路, 工频与变频切换。由于冷冻水泵和冷却水泵运行模式, 存在备用的情况, 为了节约投资增设变频器可采用一拖二的形式, 如图3所示, 2台水泵共用1台变频器。一拖一的工况:1台变频器控制1台水泵运行, 工频变频可以相互切换。一拖二的工况:1台变频器可以控制2台水泵, 其中1台变频运行, 另1台可以工频运行, 也可以2台同时工频运行, 但2台水泵不能同时变频运行。

2.4 FAS、BAS系统改造

这个车站FAS系统、BAS系统独立运行, 隧道风机日常运行由BAS系统控制并监视运行状态, 当火灾发生时, FAS系统会自动切掉BAS系统的控制电源, 转由FAS控制。正常工况下, 隧道风机在工频状态下运行时, 设备完全按照原来的控制方式运行;在变频状态下运行时, 变频柜取BAS、FAS系统对风机发出的启停指令, 控制节能系统的启停, 同时由BAS、FAS返信至车站综控室显示设备运行状态及故障信号。火灾工况下, 如果隧道风机在工频状态下运行, 在FAS系统启动后, 切断BAS系统的控制电源, 此时FAS系统会下达阀门以及风机动作的指令;如果在变频状态下运行, FAS系统启动后, 会切断变频系统的控制电源, 如图4所示。若风机正在运行状态, 会因变频系统失电而处于惯性旋转状态, 直至停止。由于节能控制系统失电后默认为工频模式运行, 此时系统已自动切换到了工频的状态, 且由FAS系统接管, FAS系统按照原程序启动阀门风机等, 实现火灾工况启动。水泵在工频状态下运行时, 设备完全按照原来的控制方式运行, 在变频状态下运行时, 变频设备取BAS系统对水泵发出的启停指令, 控制节能系统的启停, 同时由原BAS系统返信至车站综控室显示设备运行状态及故障信号。

为实现以上功能, 需在隧道风机现场控制器里增加1组正/反启动命令闭合点连接到变频切换电路, 隧道风机接到消防正/反转命令都将强制复位清零节能控制系统, 隧道风机按原FAS系统控制逻辑运行启动。

对于将水泵变频器故障状态点并入控制器故障状态采集点, 当变频器旁路或工频回路发生故障时, 将故障信息反馈给BAS系统, 同时将变频器运行状态点并入状态中间继电器控制点, 控制器可实时采集到水泵的运行状态;将风机现场控制器采集的运行状态、故障状态、停止状态和输出的启/停命令并入变频切换模块, 当系统切换到工频状态或复位清零时, 原工频运行状态、故障状态、停止状态反馈到BAS界面, BAS启停命令控制工频启停;当系统切换到变频状态时, 变频设备运行状态、故障状态、停止状态反馈到BAS系统, BAS启停命令控制变频启停;将风机原控制柜轴温保护触点连接到变频器回路, 在轴温保护动作时, 变频器旁路或工频回路均不能投入运行。

2.5 工变频模式的切换

为了提高系统的可靠性, 不影响设备的正常使用, 且在紧急状态时能够方便、快捷、安全地做到应急启动, 由BAS系统或FAS系统进行控制, 节能控制系统做了3种工变频模式切换:

手动就地切换:在控制柜上选择转换开关进行工变频转换;远程切换:在控制室内通过对节能控制主机进行控制, 操作人员可及时通过转换按钮切换至旁路系统重新启动设备 (即原来启用原风机启动方式) , 能在最短时间内重新开启相关设备系统, 最大限度地保证了通风系统的安全高效运行;自动方式:节能系统可自动切换工、变频切换, 在检测到变频器的故障 (分轻故障、重故障) 时, 若变频器属于重故障时, 自动切换到工频回路。

3 改造完成后的运行效果

自2012年6月至今对这个车站的通风空调系统节能改造部分测试及运行, BAS/FAS系统未出现功能缺失、功能未完善等情况。这个车站节能改造涉及到车站排烟工况, 对FAS系统控制车站隧道风机的部分进行相应的改造, 工程验收及试运行阶段未出现异常现象。进行消防测试, 消防测试期间排烟系统工变频切换、IBP盘控制风机启停等功能未出现异常现象。

节能系统投入试运行后各类部件、控制等设备运行状态未见异常, 这个车站的通风空调系统、BAS/FAS系统在试运行期间总调故障反馈信息为零。

根据这个车站的实际运行测试, 系统综合节能率达到35%, 达到了预期的节能效果。

4 建议

通过对这个车站通风空调系统的节能改造, 在实施后发现还存在不小的改进空间, 建议在今后节能改造实施及运营过程中, 根据地铁运行实际工况和运营特点, 进一步探索通风空调系统节能改造系统的最优设置参数。

对于通风空调设备节能改造加装变频器。应正确认识变频器, 变频器本身不节能, 且自身有一定的电能消耗, 只有在风量、水量等需要进行大范围调节的情况下才需加装变频器进行调节, 如果风量、水量调节范围很小的情况下, 选择合适功率的风机和水泵是更优的选择。若原系统内水泵容量余量确实过大的, 采取更换水泵及更换控制柜元器件的方式进行节能改造, 也许是更优的选择, 但需进行综合经济比选, 来确定实施方案。

变频控制设备应做为旁路接入原有风机、水泵控制柜系统。由于原控制柜和变频器旁路控制柜不放置在一起, 无形中提高了运营维护成本, 建议将改造后风机变频器控制柜内加入工频旁路, 由于现场安装空间等原因, 可将原有的控制柜拆除, 将此位置安装变频器控制柜。

这个车站节能系统改造只考虑了温度传感器、压力传感器, 并没有考虑设置湿度传感器、二氧化碳传感器, 为了提高服务水平, 提高地铁车站公共区内舒适度, 建议下一步改造中在站厅站台公共区增设湿度传感器及二氧化碳传感器, 在公共区温湿度满足要求情况下, 可以进一步对频率进行调节, 使得以更小的风量满足运营要求。对水系统改造中考虑加装流量计、压差传感器等设备。

目前这个车站对于变频器旁路的数据采集仅仅是上传存储于节能控制终端上, 没有将此部分数据上传至BAS系统, 而且BAS系统只能通过对风机水泵回路的电流数值看出风机水泵是处于工频状态还是变频状态。建议在下一步改造中, 对BAS系统进行一定改造, 使得数据能上传, BAS系统可以直接操作工变频状态的转换。

进一步增加变频柜和安装变频柜空间内的降温措施。根据已进行的改造经验来看, 现场环境很恶劣, 改造所增加的变频柜安装位置空间紧张, 又由于改造时柜内增加了继电器, 继电器发热量较大, 建议对变频柜进一步增加降温措施, 增加系统运行可靠性。

冷冻水泵和冷却水泵控制相对独立, 未能实现系统COP的综合优化控制, 在下一步改造中需考虑对冷水机组运行状态进行监控调节。

为便于以后运行模式的调整, 建议采用每台水泵采用1台变频器的模式。

对新线设计的一些启示, 建议将水泵、风机容量选取尽量合理。建议对轴流风机以及空调的冷冻水泵、冷却水泵等加装变频器。为提高系统可靠性, 增加工频旁路, 从而增加对风量及水量的调节, 达到更好的节能效果。

在地铁以后设计中应具备能源监测系统, 能对耗电量较大的设备进行实时监测, 以便于更好地运营维护。

5 结语

在地铁车站通风空调系统采用变频节能控制, 能够达到节能的目的, 具备可行性和经济性。

由于地铁工程建设较为特殊, 地铁内设备采购往往一步到位, 像通风空调设备负荷均按远期高峰运行时负荷或者各种极端情况下负荷考虑, 在近中期的运营阶段, 负荷较低。近几年已开通的北京地铁新线对大风机系统基本已加装变频器, 已可随各类传感器对频率进行实时调节, 但是对于空调水系统中, 如冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等设备由于种种原因均没有加装变频器, 如北京地铁4号线、5号线、10号线一期等。随着国家对节能减排越来越重视, 对此类设备需加装变频器, 通过各类传感器多参数模糊控制技术的应用, 对设备负荷实时调节, 从而实现系统的节能, 目前大兴线通风空调系统正在进行节能改造, 其他线的通风空调系统节能改造也将陆续进行。

摘要：通过对地铁车站通风空调电气系统节能改造方案的分析, 提出方案改进建议及新线设计的启示。

关键词：地铁,通风空调,电气节能,变频器,传感器

参考文献

[1]GB50054—2001低压配电设计规范[S].

地铁空调系统工程中的噪音控制 篇7

地铁建设在尊重设计者的立意, 延伸建筑的内涵, 追求内外和谐统一, 营造富有创意的特色空间, 展现开明、开放、积极向上等形象的同时, 还要求在施工过程中注意使用功能的最佳需求, 在地铁空调系统安装过程中, 噪音控制一直是空调系统设计及施工的难点及重点。

1 空调系统主要噪音源

空调系统运行过程中的噪音主要来自于通风系统及空调系统, 噪音源有以下几个方面:

⑴风机、空调器及风机盘管等设备运行过程中产生的机械噪音。

⑵空调水在管道内流动产生水流音及管道振动产生的噪音。

⑶空气在风管内流动摩擦振动产生的噪音, 以及空气从送风口喷出形成风音。

2 噪音的治理控制措施

针对上述主要噪音源可从以下几方面采取措施, 从而有效控制空调系统噪音:

2.1 从设计参数及设计形式方面控制

⑴采用合理的空调形式来降低噪音。

⑵为减少风声及水流声, 应采用合适的风速及冷冻水流速, 主风管风速应不大于4m/s, 支管风速应不大于3.5m/s, 风口风速不大于2.5m/s, 冷冻水流速控制在1.5m/s左右。

⑶选择合适的低噪音设备及消音设备, 除合理地设计空调系统气流组织形式外, 选用质量先进的低噪音设备、控制风管及冷冻水管的流速也是降低空调系统噪音的关键。由于地铁系统空调系统规模一般比较大, 其设备型号也比较大, 这样, 高品质、高效率的设备的选择就显得非常重要。在地铁建设中, 通常采用在风机等设备出入口加装消音设备的办法来降低空调房间的噪音, 如选择大型消音器、静压箱、消音止回阀等设备。

2.2 运用合理的施工方法及施工工艺以降低噪音

2.2.1 设备安装方面

空调系统的设备主要包括大型风机、冷水机组、空调器、水泵等。

风机等设备振动的噪音主要是安装过程中设备主轴的水平度达不到要求, 设备在倾斜状态下跟着电机运行, 振动规律不规则从而产生的噪音, 要在以下几个方面控制:

⑴加装减振垫, 减小风机振动。

⑵要挑选自由高度相同的减振器, 使受力均衡, 变形量相等。

⑶地角螺栓应固定牢固, 避免横向位移。

⑷安装完毕后, 应严格调整水平度。

⑸对吊顶风机应加装防晃支架。

⑹设备与管道接驳口采用软接装置, 如风机出入口采用柔性帆布接头, 水泵与管道接口采用橡胶减振软接头。

2.2.2 水管安装方面

水管安装要严格执行国家规范, 冷冻水主干管支架安装采用隔热木托安装, 同时起到隔热和减振的作用, 在钢性支架如冷却水管支架处要采用弹簧减振支架, 而且一般不要直接固定在楼板上, 应尽量固定在梁上, 水管穿过楼板或过墙处必须采用套管安装, 且套管与水管之间要用不燃防火材料封堵。

2.2.3 风管安装方面

⑴在风机出风口增加静压箱、消音器、或消音片, 吸收声音的能量, 减小出风口气流的噪音。

⑵用隔音罩对风机隔离, 在对环境要求较高区域的机房, 在机房内可作消音墙, 减小风机运转的机械噪音外转并加装消音百叶通风, 以适应电机散热之需。

⑶对风管加固, 减小风管振动的噪音, 具体措施如下:

(1) 加工风管及管件咬口不可开裂。

(2) 铆接法兰不能有漏铆及脱落。

(3) 在风管表面起楞筋, 加强其强度。

(4) 在风管内设支撑, 减小其振动。

(5) 在风管外表面加角铁加固。

(6) 风管支架应均匀, 疏密合理, 防止风管在长期使用中变形。

(7) 在每隔一段距离应设固定支架。

(8) 在风机出风口位置, 风速较大, 此段风管宜设防晃支架。

⑷法兰漏风处由于截面积小, 风速大, 产生噪音, 从以下几个方面解决:

(1) 制作法兰时应对四边进行调平, 使法兰平直。

(2) 法兰垫片应平整, 严密。

(3) 法兰折角处应涂抹密封胶, 使风管严密。

(4) 连接法兰的螺丝应紧密, 受力均匀。

(5) 在系统安装完毕后应进行漏光或漏风检测。

⑸风口条缝现象是由于风口的有效面积过小, 或风速较大时对风口形成冲击而造成的, 特别是在风速较大时要保证风口的出风量, 就要使风口的有效面积相对较小才能达到, 从而关小调节阀形成条缝, 要从以下方面这一问题:

(1) 在风速大的区域在风口内加逆向挡风板, 减少风口气流。

(2) 根据风速选择有效面积较大的风口。

(3) 风口质量要有保证, 导流片厚度适中, 调节灵活。

⑹风口振动是由于风口本身质量不过关, 或与风管连接不牢固。

由于气流的力的作用, 而产生振动和噪音。从以下几方面解决:

(1) 加强产品检验, 杜绝次品。

(2) 风口与风管连接应紧密, 铆钉间距控制在规范要求以内, 并应均匀牢固。

(3) 接口处应打密封胶, 将钢板之间空隙填满, 防止产生共振腔。

中央空调节能控制技术研究 篇8

空调系统的作用就是对室内空气进行处理, 使空气的温度、湿度、流动速度及新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。为此必须对空气进行冷却或加热、减湿或加湿以及过滤等处理措施。其相应设备有制冷机组、热水炉、空调机组、风机盘管等。在中央空调系统中, 冷水机组是由设备生产厂成套供应的, 它一般是根据空气调节原理及规律等由微处理器自动控制的, 由于目前世界上的控制领域还没有统一的标准通信协议, 不同品牌的产品不能通信, 故设计中一般另外考虑安装水温、流量传感器等以监视这些主机的工作状况。冷水机组由压缩机、冷凝器、蒸发器与节流元件组成, 压缩机把制冷剂压缩, 压缩后的制冷剂进入冷凝器, 被冷却水冷却后, 变成液体, 析出的热量由冷却水带走, 并在冷却塔里排入大气。液体制冷剂由冷凝器经过节流元件进入蒸发器进行蒸发吸收, 使冷冻水降温, 然后冷冻水进入水冷风机盘管吸收空气中的热量, 如此循环不已, 把房间的热量带出。

2 中央空调的控制特点

空调系统的特性可以归纳如下:

2.1 干扰性

空调系统在全年或全天的运行中, 由于外部条件 (如气温、太阳辐射、风晴、雨、雪) 和内部条件 (如空调房间中设备、照明的启、停和投入运行的多少, 以及工作人员的增减等) 的变化, 都将对空调系统的运行形成干扰。

2.2 调节对象的特性

不同的被控对象, 在相同的干扰作用下, 被控量随时间的变化过程也并不一样。空调自控系统的任务就是为了克服这些干扰因素, 维持空调房间一定的温、湿度和空气品质。但温、湿度的控制效果不但取决于自控系统, 更主要的是取决于空调系统的合理性及空调的对象特性。

2.3 湿度的相关性

在空调的控制中, 大多数情况下主要是对空调房间内温度和湿度的控制, 这两个参数常常是在一个调节对象里同时进行调节的两个被调量.两个参数在调节过程中又相互影响。如果由于某些原因使空调房间内温度升高, 引起空气中水蒸气的饱和分压力发生变化, 在含湿量不变的情况下, 就引起了室内相对湿度的变化 (温度升高相对湿度就会降低, 温度降低相对湿度就会增加) , 在调节过程中, 对某一参数进行调节时, 同时也引起另一参数的变化。例如在夏季采用表冷器进行去湿处理时, 开大冷水阀使相对湿度控制在要求范围内, 但如果不进行送风的再热处理, 则会使送风温度过低, 这种互相影响、互相牵制关联即为互为相关性。

2.4 多工况运行及转换控制

由于空调系统是在全年的室内外条件变化下, 按照一定的运行方式 (即工况) 进行调节的。同时在内外条件发生显著变化时要改变运行调节方式, 即进行运行工况的转换。

2.5 整体控制性

空调自动控制系统一般是以空调房阳」内的空气温度和相对湿度控制为中心, 通过工况转换与空气处理过程每个环节紧密联系在一起的整体控制系统。空调系统中空气处理设备的启停都要根据系统的工作程序, 按照有关的操作规程进行, 处理过程的各个参数调节及联锁控制都不是孤立进行, 而是与室内温、湿度密切相关的。空调系统在运行过程中, 任一环节出现问题, 都将直接影响空调房间内的温、湿度调节, 甚至使系统无法工作而停运。因此空调自控系统是一个整体的控制系统。

3 中央空调节能控制途径

对于每个系统采用的节能方法是不同的, 应根据实际的设备和系统配置情况进行合理选择, 使之在充分利用现有的设备基础上达到最佳的节能效果。

3.1 空调机组

空调机组是智能建筑中耗能最多的设备, 其运行方式不同, 应从以下几个方面考虑空调机组的节能:

(l) 全年运行系统的工况自动转换。根据室外气候条件和空调系统的不同结构及其工艺的不同要求进行工况的转换, 一般以焙值作为转换的判断条件, 通过调节空调运行参数来实现。

(2) 控制器参数选择。合理选择每个回路的PID参数, 使之具有良好的响应性能, 或选择各种先进的控制算法, 提高控制系统的性能指标。避免控制回路总处于不断调节或响应过程慢等不利影响, 既浪费能量又影响执行器的寿命。

(3) 多级控制的有效配合。对有些系统具有中央空调机组外, 在房间配有再加热盘管 (特别是工艺空调) 实现单独调节, 此时应合理地选择控制方法及配合关系控制送风温度, 防止中央空调送风的温度过低, 而房间再加热的能量浪费现象发生, 应考虑整体系统的节能效果。

(4) 选用高质量温度传感器。室内空气每相差1℃的调节都要消耗很多的能量, 选用传感器的精度差, 在达到要求的设定温度时, 传感器测得的结果可能相差很多, 而产生的节能效益远大于传感器的价格。

(5) 温度设定值应随室外温度自动调节。对于舒适性空调系统, 可在夏季随室外温度的升高, 适当提高温度的设定值, 减小室内、外的温差, 既能保证人的舒适度的要求, 又能实现节能;同样也适合冬季情况。

3.2 冷水机组

通过计算机对楼宇内外环境温度、湿度实时测量及对楼宇热惯性的预测, 确定最优化的设备启、停时间。此项措施预计可使主机、水泵、冷却塔风机平均每天减少运行时间。同时根据楼宇冷负荷变化, 通过变频装置调节冷冻水、冷却水的流量及风机类设备的风量, 也可使主机负荷下降, 从而控制机组运行台数。

3.3 热水系统

(l) 锅炉系统

a) 根据供暖需求量, 通过开关锅炉的台数进行控制;

b) 根据室外温度对供水水温重新进行设定, 减小能量消耗;

c) 采用变频泵调节供水量, 以适合负荷变化。

(2) 热交换器系统。

a) 根据空调负荷的大小, 通过变频泵调节供水量;

b) 通过一个室外恒温器, 当负荷减少时重新设定供水温度, 当热水泵不运行时, 通过流量开关联锁把两通阀关闭。

3.4 变风量系统 (VAV)

变风量系统是当房间的热湿负荷低于设计值时, 保持送风参数不变而通过减少送风量的办法来保持室内的温度不变。与定风量空调系统相比, 它减少了再热量及相应的冷量, 而且, 随着各房间的送风量的变化, 系统总送风量也相应变化, 可以节省风机运行能耗。此外, 根据变风量空调系统运行的特点, 在计算空调系统总负荷时, 可以考虑各房间负荷发生的同时性, 还可适当减少风机容量。

变风量系统控制可以分为两个部分:变风量末端控制和变风量空调机组控制。一个好的变风量空调系统, 除了精确的设计计算, 合理的系统布置, 到位的施工安装外, 选择一个最佳的控制方法也很关键。在工程实际运用中, 采用较多的有:定静压控制法;变静压控制法;直接数字控制法 (DDC) ;风机总风量控制法。

3.5 电能控制程序

电能消耗的计费主要取决两个因素:耗电量和需求系数, 即峰、谷电价不同, 因此, 合理地启动或停止能耗较高的暖通空调设备, 以使用电量保持平稳值, 或在用电的高峰期使设备的用电量低、运行时间较短, 而在用电低谷期设备的用电量高、运行时间较长, 使总的电费最低。

4 节能方法的选择

(l) 任何节能方法必须与现场设备配置情况相适应, 在满足要求的前提下尽量选用简单的控制方案, 防止控制过程复杂, 造成整个系统的成本过高。

(2) 各种节能方法是相互联系的, 对一个实际的系统必须综合考虑整体的节能, 避免相互之间产生的影响可能抵消, 达不到很好的节能效果。

(3) 注意每个回路控制算法及参数的优化调节, 使控制系统有良好的性能。

(4) 注意设备本身的运行和限制条件, 防止因采用的节能方法对设备寿命产生影响。

(5) 重视系统的在线调试、传感器精度的校正及各种联动功能等的综合测试, 防止设计参数和实际运行情况的背离。

(6) 充分利用楼宇自控系统强大的软件功能和信息的集成性, 保证系统的软、硬件得到合理的利用

5 结语

中央空调控制特点与节能技术 篇9

1 中央空调控制的基本原理

中央空调主要分为:制冷设备、热水锅炉、通风管道、通信网络、控制设备、通风设备等部分, 这些设备在中央处理器和室内调控设备的作用下, 实现对室内空气的调节作用。中央空调实现基本的控制主要依靠室内的调控设备与中央处理设备的指令信号, 通过中央空调通信网络将指令信号传送到调节器, 经过调节处理, 发出专门的指令给制冷设备、热水锅炉等执行器, 进而达到对建筑物空间环境和空气环境的优化。

2 中央空调控制的基本特点

2.1 内外影响因素多

中央空调运行过程中, 受到外部风雨、降雪、日照、气温等自然现象的影响, 会出现控制上的问题。长期处在复杂的外部环境条件下, 会对中央空调运行和中央空调控制形成干扰。同时, 建筑物内部空间的改变、人员分布的调整、中央空调技术和运行人员水平等内部因素也会影响到中央空调的正常运行, 可见无论是外部还是内部因素, 对于中央空调控制的影响都非常大, 甚至会影响中央空调的功能与安全。

2.2 输出存在差异性

在企业生产和第三产业服务中, 不同的环节和不同的位置对于温度和湿度有着差异性需求, 这就需要中央空调的输出要有一定的调节能力, 针对各部位的不同需求, 差异性地提供温度和湿度调控的输出, 这样才能发挥出中央空调的经济运行和差异化服务的功能。

2.3 转换上的频繁性

受到内外因素变化的影响, 中央空调运行中在转换和调节上存在频繁转换的特点, 特别是内外条件发生短时间显著变化的前提下, 需要中央空调输出做出恰当的转换, 以实现对建筑物内空间与环境的有效维护。

3 实现中央空调控制功能的基本方法

3.1 空调机组的节能运行

合理选择空调机组每个回路的PID参数, 使之具有良好的响应性能, 或选择各种先进的控制算法, 提高控制系统的性能指标。实现空调机组多级控制的有效配合, 合理选择控制方法及配合关系, 控制送风温度, 防止中央空调送风的温度过低, 造成房间再加热的浪费能量现象。对于舒适性空调系统, 可在夏季随室外温度的升高, 适当提高温度的设定值, 减小室内、外的温差, 既能保证人的舒适度的要求, 又能实现节能。

3.2 热水锅炉的节能运行

根据供暖需求量, 通过开关锅炉的台数进行控制, 根据空调负荷的大小, 通过变频泵调节供水量以实现热水锅炉的节能化运行, 通过一个室外恒温器, 当负荷减少时重新设定供水温度, 当热水泵不运行时, 通过流量开关联锁把两通阀关闭。

4 中央空调控制过程中节能技术的运用要点

4.1 提高中央空调控制的效率

中央空调控制是实现中央空调功能的基础, 也是实现节能的重要途径。因此, 应该在控制过程中注意节能观念的渗入, 要尽量减少复杂控制过程, 选用简单而有效的控制方案, 以降低中央空调控制的成本, 提高中央空调控制的效率。

4.2 优化中央空调调控的细节

要将调节和控制作为一个整体来看待, 在中央空调运行和调控中要有全局的思维, 应该中和考虑中央空调系统的节能效果, 在防止出现不同空调需求相互抵消的基础上, 达到中央空调运行和调控的节能效果。

4.3 做好中央空调的在线调试

在调试的过程中, 要重新验证回路控制, 使其具有良好的控制性能。要对设备的节能方法进行验证, 以便在提高中央空调节能效果的同时, 提高中央空调运行的经济性。重点要对中央空调传感器进行矫正, 以联动和综合的方式进行中央空调设备和器材的检验与调试。

5 结语

中央空调节能技术应该引起技术、设计和运行人员的高度重视, 要在中央空调的控制、维护和运行中树立节能的思想与理念, 在重新认识中央空调的原理、特点的基础上, 形成中央空调节能化、科学化的控制措施。要形成对中央空调经济运行和中央空调精确控制的经验体系, 并做到逐步完善与丰富, 最终形成新时期管理中央空调运行和控制的技巧与技能, 使中央空调系统达到科学化、节能化、可控化、稳定化运行的目标。

摘要：中央空调是温度与湿度调节的重要系统, 在企业生产、第三产业服务和公众生活中具有重要的地位。本研究从中央空调控制的角度展开了分析, 阐述了中央空调的基本控制原理, 描述了中央空调控制的基本特点, 强调了中央空调实现节能控制的基本方法, 提出了中央空调节能控制过程中应该注意的问题, 希望能够使中央空调的运行和控制在有效工作的条件下更加节能, 为生产、服务和生活创造更为良好的环境与空间。

关键词：中央空调,控制原理,基本特点,控制方法,节能控制,在线调试

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