江開雄

摘要：地鐵站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)普遍具有30%的節(jié)能潛力，本文以寧波某地鐵站節(jié)能項(xiàng)目為研究對(duì)象，基于Techcon EEC平臺(tái)配置了節(jié)能改造方案，重點(diǎn)討論了地鐵節(jié)能專家系統(tǒng)控制策略。項(xiàng)目實(shí)施后3個(gè)月的節(jié)能量測(cè)試數(shù)據(jù)顯示：該系統(tǒng)節(jié)能達(dá)到了62.89%，超出了業(yè)主對(duì)節(jié)能預(yù)期效果，為地鐵站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：軌道交通；通風(fēng)空調(diào)；節(jié)能控制；Techcon EEC

中圖分類號(hào)：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）01-0102-02

1 地鐵站通風(fēng)空調(diào)節(jié)能潛力

地鐵站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是保證運(yùn)營(yíng)安全和乘客舒適性的重要系統(tǒng)，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵車站的一個(gè)重要組成部分，其能耗約占地鐵總能耗的30% ～ 40%[1-3]。據(jù)調(diào)研顯示，車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)普遍存在30%以上的節(jié)能潛力，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：（1）設(shè)計(jì)余量：通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的容量一般按遠(yuǎn)期最大負(fù)荷設(shè)計(jì)[4]，并在此基礎(chǔ)上預(yù)留10～20%余量；（2）工況余量：通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行模式單一，由于負(fù)荷、晝夜、季節(jié)變化，設(shè)備大部分時(shí)間處于部分負(fù)荷狀態(tài)，設(shè)備全開或定頻運(yùn)行就好比大馬拉小車；（3）效率余量：區(qū)域冷量分配不合理，車站溫濕度控制精度粗放，設(shè)備之間協(xié)調(diào)匹配沒有最佳，造成系統(tǒng)效率低下，冷源效率整體提升空間大。為實(shí)現(xiàn)上述節(jié)能潛力，本文以寧波某地鐵站節(jié)能項(xiàng)目為研究對(duì)象，著重討論地鐵節(jié)能專家系統(tǒng)控制的相關(guān)問題。

2 項(xiàng)目介紹及配置方案

該項(xiàng)目車站空調(diào)的風(fēng)系統(tǒng)分別設(shè)置于A、B兩端，包括2套空調(diào)機(jī)組、2套回排風(fēng)機(jī)組；車站空調(diào)的水系統(tǒng)設(shè)置于車站B端，包括2套冷水機(jī)組、2套冷凍水泵、2套冷卻水泵、2套冷卻塔。根據(jù)車站現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備，結(jié)合其全年運(yùn)行特點(diǎn)，采用節(jié)能專家控制系統(tǒng)，配備1套Techcon EEC節(jié)能系統(tǒng)中央控制柜及軟件、2套Techcon EEC大系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)能控制柜及軟件、2套節(jié)能變頻柜、4套能耗計(jì)量柜和2套遠(yuǎn)程I/O信號(hào)柜。節(jié)能專家控制系統(tǒng)將各個(gè)環(huán)節(jié)集成為標(biāo)準(zhǔn)化、一體化的節(jié)能設(shè)備，采用模塊化算法對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分和標(biāo)準(zhǔn)化，模塊內(nèi)保持相對(duì)獨(dú)立的閉環(huán)控制，模塊間又通過關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行拼接協(xié)調(diào)，既實(shí)現(xiàn)了設(shè)備級(jí)的節(jié)能，又實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。

3 系統(tǒng)控制策略

3.1 控制策略框架

其控制策略架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分和標(biāo)準(zhǔn)化，各模塊內(nèi)進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立的閉環(huán)控制，而模塊之間通過關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行拼接協(xié)調(diào)。既能實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)的節(jié)能，又能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。

3.2 運(yùn)行模式策略

整個(gè)節(jié)能系統(tǒng)設(shè)置BAS模式（模式號(hào)0）、運(yùn)行節(jié)能（模式號(hào)1）兩種運(yùn)行模式。節(jié)能模式下又分為：（1）節(jié)能自動(dòng)：按照時(shí)間表模式進(jìn)行策略啟停；（2）節(jié)能手動(dòng)：可實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)啟停及頻率設(shè)定，新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、排風(fēng)閥的全開、角開、全關(guān)控制，冷源一套機(jī)組的啟?？刂疲▎误w設(shè)備不能啟停），冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔頻率設(shè)定。系統(tǒng)由“節(jié)能手動(dòng)”切換至“節(jié)能自動(dòng)”時(shí)，所有設(shè)備均維持原運(yùn)行狀態(tài)，直至下一模式觸發(fā)；系統(tǒng)由“節(jié)能自動(dòng)”切換至“節(jié)能手動(dòng)”時(shí)，所有設(shè)備均維持原運(yùn)行狀態(tài)。BAS模式下，節(jié)能系統(tǒng)只監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)，所有控制信號(hào)全部清除。

3.3 數(shù)據(jù)處理模塊

該模塊為通風(fēng)模式判斷模塊、冷源模式判斷模塊、兩通閥控制模塊提供需求數(shù)據(jù)。

（1）輸入：A、B端新風(fēng)溫度；A、B端新風(fēng)相對(duì)濕度；A、B端回風(fēng)相對(duì)濕度；A、B端站廳溫度；A、B端站廳相對(duì)濕度。（2）輸出：tfcw（通風(fēng)模式計(jì)算新風(fēng)溫度，用于判定通風(fēng)）；新風(fēng)相對(duì)濕度hfcw；站廳溫度tzt； 站廳相對(duì)濕度hzt。（3）計(jì)算模型與傳感器故障處理：通過車站A、B端的傳感器，對(duì)每60秒內(nèi)獲取的15組溫、濕度采樣數(shù)據(jù)求平均值，從而得出新風(fēng)溫度tfcw、新風(fēng)相對(duì)濕度hfcw、回風(fēng)溫度thf、回風(fēng)相對(duì)濕度hhf、端站廳溫度tzt、站廳相對(duì)濕度hzt。（4）傳感器故障處理：若某一端新風(fēng)溫度傳感器采集數(shù)值（-15，40），則認(rèn)定該傳感器故障，則上述模型去掉該點(diǎn)后求取其他剩余新風(fēng)溫度傳感器平均值，記做tfcw；若所有新風(fēng)溫度傳感器均故障，則令tfcw=28℃。

3.4 時(shí)間表控制策略

上位機(jī)設(shè)置夏季、通風(fēng)季兩個(gè)模式下的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間表，通風(fēng)、冷水系統(tǒng)的啟停時(shí)間表。依據(jù)上位機(jī)自身判斷系統(tǒng)運(yùn)行模式，向下位機(jī)發(fā)送運(yùn)行模式號(hào)以及對(duì)應(yīng)的通風(fēng)、冷水系統(tǒng)的啟停時(shí)間表。模式號(hào)置1運(yùn)行節(jié)能夏季模式；模式號(hào)置2運(yùn)行節(jié)能通風(fēng)季模式。PLC根據(jù)運(yùn)行模式號(hào)和設(shè)備的啟停時(shí)間，控制空調(diào)設(shè)備運(yùn)行工況。

3.5 風(fēng)機(jī)啟停控制策略

根據(jù)上位設(shè)定的不同季節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)開始、結(jié)束時(shí)間，在通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)間內(nèi)時(shí)，進(jìn)行模式判斷及切換，當(dāng)處于通風(fēng)時(shí)間外時(shí)，關(guān)停所有風(fēng)機(jī)（閥門不需關(guān)閉，維持原狀態(tài)）。

3.6 通風(fēng)模式執(zhí)行、連鎖保護(hù)

3.6.1 風(fēng)機(jī)與風(fēng)閥聯(lián)鎖策略

新風(fēng)閥、回風(fēng)閥全部為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，送風(fēng)機(jī)關(guān)閉且不能開啟，其他情況風(fēng)機(jī)均可正常運(yùn)行；排風(fēng)閥、回風(fēng)閥全部為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，回排風(fēng)機(jī)關(guān)閉且不能開啟，其他情況風(fēng)機(jī)均可正常運(yùn)行。

3.6.2 模式切換策略

（1）由全新風(fēng)變?yōu)樾⌒嘛L(fēng)：首先停止送風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)，其次新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、排風(fēng)閥分別由全開、全關(guān)、全開變?yōu)槿P(guān)、全開、全關(guān)，待閥門調(diào)節(jié)5min或閥門狀態(tài)到位后，按照當(dāng)前應(yīng)執(zhí)行風(fēng)機(jī)模式號(hào)開啟相應(yīng)風(fēng)機(jī)。（2）由小新風(fēng)變?yōu)槿嘛L(fēng)：首先停止送風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)，其次新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、排風(fēng)閥分別由全關(guān)、全開、全關(guān)變?yōu)槿_、全關(guān)、全開，待閥門調(diào)節(jié)5min或閥門狀態(tài)到位后，按照當(dāng)前應(yīng)執(zhí)行風(fēng)機(jī)模式號(hào)開啟相應(yīng)風(fēng)機(jī)。

3.7 冷源系統(tǒng)控制

3.7.1 冷機(jī)加減載控制策略