基于Techcon EEC平台的地铁站通风空调节能改造

江开雄

摘要：地铁站通风空调系统普遍具有30%的节能潜力，本文以宁波某地铁站节能项目为研究对象，基于Techcon EEC平台配置了节能改造方案，重点讨论了地铁节能专家系统控制策略。项目实施后3个月的节能量测试数据显示：该系统节能达到了62.89%，超出了业主对节能预期效果，为地铁站通风空调系统的节能改造积累了宝贵经验。

关键词：轨道交通；通风空调；节能控制；Techcon EEC

中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0102-02

1 地铁站通风空调节能潜力

地铁站通风空调系统是保证运营安全和乘客舒适性的重要系统，通风空调系统作为地铁车站的一个重要组成部分，其能耗约占地铁总能耗的30% ～ 40%[1-3]。据调研显示，车站通风空调系统普遍存在30%以上的节能潜力，主要体现在四个方面：（1）设计余量：通风空调设备的容量一般按远期最大负荷设计[4]，并在此基础上预留10～20%余量；（2）工况余量：通风空调系统运行模式单一，由于负荷、昼夜、季节变化，设备大部分时间处于部分负荷状态，设备全开或定频运行就好比大马拉小车；（3）效率余量：区域冷量分配不合理，车站温湿度控制精度粗放，设备之间协调匹配没有最佳，造成系统效率低下，冷源效率整体提升空间大。为实现上述节能潜力，本文以宁波某地铁站节能项目为研究对象，着重讨论地铁节能专家系统控制的相关问题。

2 项目介绍及配置方案

该项目车站空调的风系统分别设置于A、B两端，包括2套空调机组、2套回排风机组；车站空调的水系统设置于车站B端，包括2套冷水机组、2套冷冻水泵、2套冷却水泵、2套冷却塔。根据车站现有空调系统设备，结合其全年运行特点，采用节能专家控制系统，配备1套Techcon EEC节能系统中央控制柜及软件、2套Techcon EEC大系统风机节能控制柜及软件、2套节能变频柜、4套能耗计量柜和2套远程I/O信号柜。节能专家控制系统将各个环节集成为标准化、一体化的节能设备，采用模块化算法对空调系统进行模块划分和标准化，模块内保持相对独立的闭环控制，模块间又通过关键参数进行拼接协调，既实现了设备级的节能，又实现了系统的协调和优化。

3 系统控制策略

3.1 控制策略框架

其控制策略架构如图1所示。该系统对通风空调系统进行模块划分和标准化，各模块内进行相对独立的闭环控制，而模块之间通过关键参数进行拼接协调。既能实现设备级的节能，又能实现系统的协调和优化。

3.2 运行模式策略

整个节能系统设置BAS模式（模式号0）、运行节能（模式号1）两种运行模式。节能模式下又分为：（1）节能自动：按照时间表模式进行策略启停；（2）节能手动：可实现大系统送风机、回排风机启停及频率设定，新风阀、回风阀、排风阀的全开、角开、全关控制，冷源一套机组的启停控制（单体设备不能启停），冷冻泵、冷却泵、冷却塔频率设定。系统由“节能手动”切换至“节能自动”时，所有设备均维持原运行状态，直至下一模式触发；系统由“节能自动”切换至“节能手动”时，所有设备均维持原运行状态。BAS模式下，节能系统只监视设备状态，所有控制信号全部清除。

3.3 数据处理模块

该模块为通风模式判断模块、冷源模式判断模块、两通阀控制模块提供需求数据。

（1）输入：A、B端新风温度；A、B端新风相对湿度；A、B端回风相对湿度；A、B端站厅温度；A、B端站厅相对湿度。（2）输出：tfcw（通风模式计算新风温度，用于判定通风）；新风相对湿度hfcw；站厅温度tzt； 站厅相对湿度hzt。（3）计算模型与传感器故障处理：通过车站A、B端的传感器，对每60秒内获取的15组温、湿度采样数据求平均值，从而得出新风温度tfcw、新风相对湿度hfcw、回风温度thf、回风相对湿度hhf、端站厅温度tzt、站厅相对湿度hzt。（4）传感器故障处理：若某一端新风温度传感器采集数值（-15，40），则认定该传感器故障，则上述模型去掉该点后求取其他剩余新风温度传感器平均值，记做tfcw；若所有新风温度传感器均故障，则令tfcw=28℃。

3.4 时间表控制策略

上位机设置夏季、通风季两个模式下的系统运行时间表，通风、冷水系统的启停时间表。依据上位机自身判断系统运行模式，向下位机发送运行模式号以及对应的通风、冷水系统的启停时间表。模式号置1运行节能夏季模式；模式号置2运行节能通风季模式。PLC根据运行模式号和设备的启停时间，控制空调设备运行工况。

3.5 风机启停控制策略

根据上位设定的不同季节通风系统开始、结束时间，在通风系统时间内时，进行模式判断及切换，当处于通风时间外时，关停所有风机（阀门不需关闭，维持原状态）。

3.6 通风模式执行、连锁保护

3.6.1 风机与风阀联锁策略

新风阀、回风阀全部为关闭状态时，送风机关闭且不能开启，其他情况风机均可正常运行；排风阀、回风阀全部为关闭状态时，回排风机关闭且不能开启，其他情况风机均可正常運行。

3.6.2 模式切换策略

（1）由全新风变为小新风：首先停止送风机、回排风机，其次新风阀、回风阀、排风阀分别由全开、全关、全开变为全关、全开、全关，待阀门调节5min或阀门状态到位后，按照当前应执行风机模式号开启相应风机。（2）由小新风变为全新风：首先停止送风机、回排风机，其次新风阀、回风阀、排风阀分别由全关、全开、全关变为全开、全关、全开，待阀门调节5min或阀门状态到位后，按照当前应执行风机模式号开启相应风机。

3.7 冷源系统控制

3.7.1 冷机加减载控制策略