地铁通风空调节能与智能化控制问题探讨

郑雷

：地铁是城市建设的重中之重，它直接关系到城市公共交通运输的效率和水平。同时，地铁也是衡量一个城市实力的重要指标。但是地铁在运营过程中需要消耗大量电能，其中以通风空调系统消耗的电能最高，最高能达到地铁每年总能耗的50%，因此，做好地铁通风空调系统的节能降耗对于地铁交通运输有着非常重要的意义和作用。基于此，文章对地铁通风空调系统的组成进行了分析，进一步探究了通风空调系统智能控制系统的应用，以供参考。

：地铁通风空调;节能;智能化控制

通过大量统计表明，在城市地鐵交通车站运营中，通风空调系统的能耗总比最高能够达到将近40%～50%，甚至更高。结合美国ASHRAE中的冷水机房标准，制冷性能系数（COP）未超过3.5的都应该进行相关改造，但是通过调查分析表明，在现阶段国内的地铁车站中，大部分COP都会超过3.0，这说明在现阶段国内地铁交通建设中，仍必须积极进行节能改造，并且也具备较大的节能潜力。虽然在现阶段技术的快速发展，设备设施性能的不断提升，高效节能技术、节能产品不断增多，但是在具体地铁车站建设中普遍存在通风空调系统高能耗的问题，所以在当下仍需要进一步做好对地铁通风空调系统中智能化控制技术的研究和应用，不断提升地铁通风空调系统的节能效果和效率，积极响应国家建设资源节约型社会的目标。

地铁车站通风空调系统的组成极其复杂，其不仅包括隧道通风系统，同时也包括公共区域、车站机房、设备用房等区域的通风空调系统以及制冷循环系统，其中公共区域的空调系统也被称之为大系统，而车站机房及设备用房中的通风系统被称之为小系统。隧道通风包括活塞风以及机械通风两部分，其可以结合是各种隧道的情况满足各种通风需求。大系统在地铁车站中主要负责公共站台、大厅等区域的通风制冷，在出现问题时，大系统能够迅速作出反应，将空气中的烟雾或者有害气体进行排出，确保车站内人员安全;而小系统则主要为各项设备设施以及车站工作人员提供良好的工作环境，控制空气的温度在一定范围内。制冷循环系统作为通风空调系统中的冷源末端设备，其通过水作为冷热交换的媒介，所以也被叫做空调水系统^[1]。在地铁车站运营中，只有个系统协调配合才能够为地铁车辆、设备设施等的操作运行，以及乘客和工作人员提供最为良好的环境。并且在车站出现火灾、空气质量较差等情况时，空调系统还可以及时进行排烟、换气，以免因烟气积聚而造成车站内人员中毒，为地铁车站内的人员撤离营造良好条件。

地铁通风空调系统规模庞大，系统中包括了各种各样的设备，并且各设备间彼此影响，影响空调系统运行的参数和变量非常多。其具体特点包括下述几点：

（1）通风空调系统整体能耗非常大，在地铁运行总能耗中的占比普遍在30%以上，并且在地铁车站运行中，还会出现客流高峰或者低峰等不同运行阶段，这就会导致负荷出现较大变化，但是在具体地铁通风空调系统负荷设定时，仍必须依据最大负荷来进行确定，这样才可以满足各个阶段及不同时期地铁车站的运行要求。（2）热源波动相对较大。地铁车站内的热源参数会跟随客流量以及外界空气环境温度的变化而发生较大变化。（3）地铁车站热源会随着空间的扩大而进一步扩大，在这一点，地铁车站与其他交通工具相比存在较大不同，这就要求空调大、小系统以及水系统必须具备更强的运行性能。（4）地铁车站除了地上部分外还包括地下工程，地下空间相对封闭，就对地铁地下空间的安全性要求有了更高的标准。（5）非屏蔽门地铁车站的活塞风通风主要是利用地铁车辆来充当活塞实现通风。而对于屏蔽门车站，通风空调系统的要求和标准则需要进一步提升。受上述特点的影响，在地铁车站运行中，必须为通风空调系统构建更为科学合理的控制系统，这样才可以为地铁车站的安全稳定运行提供良好条件。

风系统和水系统作为地铁通风空调系统的主要组成部分，虽然二者的运行控制模式存在一定差异，但是彼此间也有耦合关系，二者共同作用才完成了对地铁车站通风系统的控制。在地铁车站负荷出现变化时，空调风系统为了降低能耗，会结合负荷变化进行风机频率、送风温度、水流量等合理调整，只有确保风水系统的协作配合才可确保地铁通风系统整体节能性能的提升。在以往地铁通风空调系统中各项设备设施的操控都会采用变频控制，但是其并不能全面结合具体车站运行负荷来智能调控各项设备设施的运行频率和功率。因此，为了实现节能降耗的目标，必须通过智能化控制技术来更好完成对通风空调系统的实时高效管控。

风水联动智能控制系统在具体应用中，为了充分发挥节能控制的效果，必须做好对各层次、各级别以及各部分设备间的联通，利用分布式控制确保各系统能够正常独立运行。与此同时，该系统还必须通过联合设备控制系统更好帮助管控人员做好对风、水系统中各设备设施运行工况情况，从完成对站内其他空调系统的监督管控。此外，两种系统的联合应用还可以更好实现对空调系统实施运行数据及参数的监测，从而帮助管控人员强化对整个地铁车通风空调系统的监督管控，提升空调系统运行效率，降低系统运行能耗。

在地铁车站运营中，风水联动智能控制系统需要实时结合车站的行车组织、新风负荷、客流量等变化以及室外环境温度和空气状态，对车站的冷负荷进行最低化计算，得到能耗最低的空调系统运行控制方案，确保车站内的环境温度在达到预期目标值的基础上，尽可能降低能耗，提升COP值。

地铁通风空调系统在运行中会根据地铁车站具体运行情况分为正常、火灾和阻塞三种不同工况，如图1所示。在风水联动智能控制系统的作用下，各分区以及各部分的空调设备都能够得到有效控制，确保空调系统的安全稳定运行。管控人员能够利用监控系统实时监控各项空调设备设施的运行情况，并将传感器所采集到的设备运行参数进行详细记录，比如运行温度、压力、频率等等，以此为基础就可以准确调控空调系统。并且风水联动系统还可以和变频控制器直接相连，提升变频控制的精确度和时效性，提升整个空调系统的运行效率。此外，风水联动智能控制系统的调试操控也相对简单，对于操控人员的能力水平要求相对较低。

风水联动智能控制系统在控制过程中，主要负责管控阀门、风机、冷水机组等相关设备，通过科学调控空调负荷来促进空调机组运行效率及稳定性的增强，由于不同设备设施的运行参数存在差异，在具体通风空调系统控制中，操控人员需要结合各设备设施的运行参数来确定设备的具体参数，以此来实现各设备设施运行效率的最大化。同时在机组运行中，管控人员还需要做好对设备设施运行顺序和保护限定值的科学设置，可能保持设备设施连续运行，避免设备设施在运行中出现停机情况。此外，在监控系统的帮助下，管控人员还可以结合监控数据调整各设备设施的电力消耗，以此来降低通风空调系统的能耗。

为了实现对空调风、水系统的智能化控制，必须做好这个系统运行参数的采集，包括环境温度、湿度、客流量等等，然后再通过大数据对所采集到的信息进行进一步的计算分析，结合控制模型制定相应的优化控制方案。在大数据信息的采集中，需要综合多个不同季节的空调设备设施运行参数，这样才能够为大数据计算提供足够的信息数据参考。在系统运行中，利用各种传感器自动化监测环境中的各种相关参数，然后在完成信息数据的输出、执行，并通过BAS系统实时进行系統管路中各相关设备设施信息的通讯共享，比如阀门状态、温度传感器数值、流量参数等等。在BAS系统的帮助下，地铁车站通风空调系统中所有的设备设施参数以及环境参数都能够得到全面有效的采集和监控。

（1）空调水系统控制。1）对水系统中的水泵、机组、电动蝶阀、二通调节阀等参数进行监测调控。2）节能策略：根据具体的复合变化和运行需要，智能控制系统能够智能调控阀门、调节阀、风机等的运行参数，提升各设备设施的运行效率。3）运行保护：通过科学设置各相关设备设施的启停顺序、超温保护限定值到相关参数，确保各设备设施的正常运行，减少非正常停机风险。

（2）全局协调控制。在智能控制系统运行中，利用BAS通讯实现对变频器、末端负荷等相关信息的采集共享，全面关联各相关设备设施及工作区域，切实保证通风空调系统的高效节能运行。

（3）参数设置和远程管控。利用流程监控界面能够实时进行地铁空调风、水系统中各设备设施的运行监测，确保系统参数处于最佳状态，比如水温、阀门开度等等。

综上所述，为了实现地铁交通运输行业绿色可持续发展的目标，必须充分重视地铁通风空调系统的节能降耗，从地铁通风空调系统各部分入手，合理应用风水联动智能控制系统，不断提高地铁通风空调系统的运行效率和节能效果。

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（Jicheng Electronics Co.， Ltd， Jinan Shandong  250000）

Subway is the top priority of urban construction， which is directly related to the efficiency and level of urban public transport. At the same time， subway is also an important index to measure the strength of a city. But the subway needs to consume a lot of electric energy in the process of operation， among them， the ventilation and air conditioning system consumes the highest power， it can reach 50% of the total energy consumption of subway every year， therefore， energy saving and consumption reduction of subway ventilation and air conditioning system is very important for subway transportation. Based on this， this paper analyzes the composition of subway ventilation and air conditioning system， the application of intelligent control system of ventilation and air conditioning system is further explored， for reference.

Subway ventilation and air conditioning; Energy saving; Intelligent control