CN110645679A - 地铁车站中央空调节能控制***及方法 - Google Patents

地铁车站中央空调节能控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了地铁车站中央空调节能控制***及方法，该通风空调***充分利用车站BAS***实现信息共享达到节能的目的；包括：冷水机组群控策略、焓值控制、冷冻水流量闭环控制、时间表控制，所述冷水机组群控策略包括群控***加机策略；群控***减机策略；本发明通过对地铁车站中央空调节能控制***及方法的改进，具有中央空调通过采取对冷水机组进行了群控，结合时间表进行定时启停，根据室内、外的空气焓值进行切换控制等措施实施节能，设计合理，控制方案简单，多个设备相互协调，每个设备都在节能状态，节能效果好，应用效果显著的优点优点，从而有效的解决了现有装置中出现问题和不足。

Description

地铁车站中央空调节能控制***及方法
技术领域
本发明涉及地铁车站控制技术领域，更具体的说，尤其涉及一种地铁车站中央空调节能控制***及方法。
背景技术
城市现代化建设消耗大量能源，如何降低能源损耗，维持可持续发展，成为亟待解决的问题。在地铁行业，车站中央空调***是除列车牵引和动力供电外最大的耗能设备，其负荷随外界温度波动而变化，因此在改进控制方式以降低能耗方面有很大的改善空间。目前国内90％的地铁车站安装了建筑楼宇自动化***或环境与设备监控***，对地铁车站各种机电设备进行监测和控制。但是 60％地铁车站未利用BAS***对空调***数据采集处理，不能对空调***进行自动控制，达到节能目的。从可持续发展出发，中央空调***节能的关键在于提高整个***的能量效率，因此利用现有BAS***，结合地铁中央空调***的运行特点，提高自动化控制水平，节能降耗，是降低运营成本的必然选择。
传统BAS***对车站中央空调的控制只能实现简单的点动启停控制与联锁保护，并显示冷却塔、冷却水***、冷冻水***、冷水机组、风柜、风机等设备的运行状态及环境温湿度参数。BAS***不能根据环境参数对这些设备和***进行统一的协调与优化控制。
传统的地铁车站的中央空调***，设备***均按最大热负载条件全负荷运行。在地铁中央空调***中，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵及冷却风机的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的余量。外界温度随四季白夜变化以及地铁运营与非运营时段的热负荷相差较大，使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低，也就是说，中央空调大部分时间实际运行在低负荷状态下。
有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种地铁车站中央空调节能控制***及方法，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供地铁车站中央空调节能控制***及方法，以解决上述背景技术中提出的传统BAS***对车站中央空调的控制只能实现简单的点动启停控制与联锁保护，并显示冷却塔、冷却水***、冷冻水***、冷水机组、风柜、风机等设备的运行状态及环境温湿度参数。BAS***不能根据环境参数对这些设备和***进行统一的协调与优化控制，传统的地铁车站的中央空调***，设备***均按最大热负载条件全负荷运行。在地铁中央空调***中，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵及冷却风机的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的余量。外界温度随四季白夜变化以及地铁运营与非运营时段的热负荷相差较大，使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低，也就是说，中央空调大部分时间实际运行在低负荷状态下的问题和不足。
为实现上述目的，本发明提供了地铁车站中央空调节能控制***及方法，由以下具体技术手段所达成：
地铁车站中央空调节能控制***及方法，该通风空调***充分利用车站BAS ***实现信息共享达到节能的目的；包括：冷水机组群控策略、焓值控制、冷冻水流量闭环控制、时间表控制；所述冷水机组群控策略包括以下两种方式：
S1:群控***加机策略；
S2:群控***减机策略。
所述焓值控制：根据室外空气参数与站厅、站台公共区回风湿球温度、组合式空调机组冷却器出风干球温度和露点温度之间关系，车站公共区全年空调通风可调风阀的位置来转变工况。
所述冷冻水流量闭环控制：针对地铁车站公共区与设备区对环境温湿度要求不同，利用PLC的AO模块对车站公共区及其重要设备房温湿度进行采集、经 PID计算控制冷冻水流量二通阀的开度达到对冷冻水流量控制的控制。
所述时间表控制：车站公共区及设备房在不同时间对环境的要求不同，在非运营时间需要关闭公共区空调***，因此在BAS***中引入时间表控制功能。
作为本技术方案的进一步优化，本发明地铁车站中央空调节能控制***及方法，所述群控***加机策略：当***末端负荷增加时，会通过冷冻水供回水温度、压差和流量的变化来反映，冷水机组能够锁定设定的出水温度，当冷冻水量上升时，主机感应到水量的变化，此时主机则根据自身负荷调节的能力上载制，当该台机组的***负荷上升到其运行功率90％时，控制***启动另一台机组加机并延时在启动延时后，如果运行功率>90％，则该台机组及其水泵的满载运行已不足以满足***负荷值，且冷冻水出水温度不会稳定在设定的出水温度值上，此时开启第二台机组。
作为本技术方案的进一步优化，本发明地铁车站中央空调节能控制***及方法，所述群控***减机策略，机组正在运行，当***负荷变小时，空调的回水温度也会相应的减小，同样温湿度也会波动偏低，冷冻供水泵即减小所供应的水量，机组感应到相应的水量变化，机组负荷相应减小，当两台机组的负荷总量小于一台机组的额定功率时，在延时一段时间后，控制***关掉其中一台机组，使另一台机组在高负荷效率状况下运行。
作为本技术方案的进一步优化，本发明地铁车站中央空调节能控制***及方法，所述焓值控制的三种运行模式包括：
模式1、小新风空调运行，其模式转换条件为ir＞iw；
模式2、全新风空调运行，其模式转换条件为iw＜ir，且Tw＞To；
模式3、全新风非空调运行，其模式转换条件为Tw≤To。
其中：Tw：室内温度；To：空调送风温度，由设计负荷计算确定；Tr：回风干球温度；iw：室外焓值，由设在进风道***入口前的温湿度探测器监测；ir：回风焓值，由设在环控机房回排风室或回排风总管内的温湿度探测器监测。
且三种运行模式通过温湿度探测器的测量值在BAS***程序中进行计算转换条件与公式如下：i＝1.01t+(2500+1.84t)d或i＝(1.01+1.84d)t+2500d(kJ/kg 干空气)。
式中t：空气温度℃；d：空气的含湿量；g/kg：干空气；1.01：干空气的平均定压比热kJ/(kg·K)；1.84：水蒸气的平均定压比热kJ/(kg·K)；2500： 0℃时水的汽化潜热，kJ/kg。
作为本技术方案的进一步优化，本发明地铁车站中央空调节能控制***及方法，所述冷冻水流量闭环控制PID控制环节中，调节器的动作规律由以下公式决定：Un＝KpEn+KI
Figure RE-GDA0002261402660000041
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明通过对地铁车站中央空调节能控制***及方法的改进，具有中央空调通过采取对冷水机组进行了群控，结合时间表进行定时启停，根据室内、外的空气焓值进行切换控制等措施实施节能，设计合理，控制方案简单，多个设备相互协调，每个设备都在节能状态，节能效果好，应用效果显著的优点优点，从而有效的解决了现有装置中出现问题和不足。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的冷水***的群控流程示意图；
图2为本发明的焓值控制界面示意图；
图3为本发明的时间表控制界面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
同时，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参见图1至图3，本发明提供地铁车站中央空调节能控制***及方法的具体技术实施方案：
地铁车站中央空调节能控制***及方法，该通风空调***充分利用车站BAS ***实现信息共享达到节能的目的；包括：冷水机组群控策略、焓值控制、冷冻水流量闭环控制、时间表控制；冷水机组群控策略包括以下两种方式：
S1:群控***加机策略；
S2:群控***减机策略。
焓值控制：根据室外空气参数与站厅、站台公共区回风湿球温度、组合式空调机组冷却器出风干球温度和露点温度之间关系，车站公共区全年空调通风可调风阀的位置来转变工况。
冷冻水流量闭环控制：针对地铁车站公共区与设备区对环境温湿度要求不同，利用PLC的AO模块对车站公共区及其重要设备房温湿度进行采集、经PID 计算控制冷冻水流量二通阀的开度达到对冷冻水流量控制的控制。
时间表控制：车站公共区及设备房在不同时间对环境的要求不同，在非运营时间需要关闭公共区空调***，因此在BAS***中引入时间表控制功能。
具体的，群控***加机策略：当***末端负荷增加时，会通过冷冻水供回水温度、压差和流量的变化来反映，冷水机组能够锁定设定的出水温度，当冷冻水量上升时，主机感应到水量的变化，此时主机则根据自身负荷调节的能力上载制，当该台机组的***负荷上升到其运行功率90％时，控制***启动另一台机组加机并延时在启动延时后，如果运行功率>90％，则该台机组及其水泵的满载运行已不足以满足***负荷值，且冷冻水出水温度不会稳定在设定的出水温度值上，此时开启第二台机组。
具体的，群控***减机策略，机组正在运行，当***负荷变小时，空调的回水温度也会相应的减小，同样温湿度也会波动偏低，冷冻供水泵即减小所供应的水量，机组感应到相应的水量变化，机组负荷相应减小，当两台机组的负荷总量小于一台机组的额定功率时，在延时一段时间后，控制***关掉其中一台机组，使另一台机组在高负荷效率状况下运行。
具体的，焓值控制的三种运行模式包括：
模式1、小新风空调运行，其模式转换条件为ir＞iw；
模式2、全新风空调运行，其模式转换条件为iw＜ir，且Tw＞To；
模式3、全新风非空调运行，其模式转换条件为Tw≤To。
其中：Tw：室内温度；To：空调送风温度，由设计负荷计算确定；Tr：回风干球温度；iw：室外焓值，由设在进风道***入口前的温湿度探测器监测；ir：回风焓值，由设在环控机房回排风室或回排风总管内的温湿度探测器监测。
且三种运行模式通过温湿度探测器的测量值在BAS***程序中进行计算转换条件与公式如下：i＝1.01t+(2500+1.84t)d或i＝(1.01+1.84d)t+2500d(kJ/kg 干空气)。
式中t：空气温度℃；d：空气的含湿量；g/kg：干空气；1.01：干空气的平均定压比热kJ/(kg·K)；1.84：水蒸气的平均定压比热kJ/(kg·K)；2500： 0℃时水的汽化潜热，kJ/kg。
具体的，冷冻水流量闭环控制PID控制环节中，调节器的动作规律由以下公式决定：Un＝KpEn+KI
Figure RE-GDA0002261402660000071
具体实施步骤：
中央空调***引入群控控制、焓值控制、冷冻水流量闭环控制、时间表控制等一系列控制技术，当冷水***切换到自动控制时，由BAS***采集外界环境温度、各个设备房、公共区温湿度传感器及冷水机组数据进行分析，当车站两台冷水***在低负荷运行时，根据冷水机组群控理念自动关闭一套冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机。在外界气温低时，通过空气焓值计算，甚至可以停止全部的冷水***，直接将外界的低温空气送进车站。同时结合时间表控制，操作人员可以根据运营及节能需要对时间表进行编辑，根据运营时间或节假日运行不同的时间表控制空调设备的启停。
综上所述：该地铁车站中央空调节能控制***及方法，通过对地铁车站中央空调节能控制***及方法的改进，具有中央空调通过采取对冷水机组进行了群控，结合时间表进行定时启停，根据室内、外的空气焓值进行切换控制等措施实施节能，设计合理，控制方案简单，多个设备相互协调，每个设备都在节能状态，节能效果好，应用效果显著的优点优点，从而有效的解决了现有装置中出现问题和不足。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.地铁车站中央空调节能控制***及方法，其特征在于：该通风空调***充分利用车站BAS***实现信息共享达到节能的目的；包括：冷水机组群控策略、焓值控制、冷冻水流量闭环控制、时间表控制；所述冷水机组群控策略包括以下两种方式：
S1:群控***加机策略；
S2:群控***减机策略，
所述焓值控制：根据室外空气参数与站厅、站台公共区回风湿球温度、组合式空调机组冷却器出风干球温度和露点温度之间关系，车站公共区全年空调通风可调风阀的位置来转变工况，
所述冷冻水流量闭环控制：针对地铁车站公共区与设备区对环境温湿度要求不同，利用PLC的AO模块对车站公共区及其重要设备房温湿度进行采集、经PID计算控制冷冻水流量二通阀的开度达到对冷冻水流量控制的控制，
所述时间表控制：车站公共区及设备房在不同时间对环境的要求不同，在非运营时间需要关闭公共区空调***，因此在BAS***中引入时间表控制功能。
2.根据权利要求1所述的地铁车站中央空调节能控制***及方法，其特征在于：所述群控***加机策略：当***末端负荷增加时，会通过冷冻水供回水温度、压差和流量的变化来反映，冷水机组能够锁定设定的出水温度，当冷冻水量上升时，主机感应到水量的变化，此时主机则根据自身负荷调节的能力上载制，当该台机组的***负荷上升到其运行功率90％时，控制***启动另一台机组加机并延时在启动延时后，如果运行功率>90％，则该台机组及其水泵的满载运行已不足以满足***负荷值，且冷冻水出水温度不会稳定在设定的出水温度值上，此时开启第二台机组。
3.根据权利要求1所述的地铁车站中央空调节能控制***及方法，其特征在于：所述所述群控***减机策略，机组正在运行，当***负荷变小时，空调的回水温度也会相应的减小，同样温湿度也会波动偏低，冷冻供水泵即减小所供应的水量，机组感应到相应的水量变化，机组负荷相应减小，当两台机组的负荷总量小于一台机组的额定功率时，在延时一段时间后，控制***关掉其中一台机组，使另一台机组在高负荷效率状况下运行。
4.根据权利要求1所述的地铁车站中央空调节能控制***及方法，其特征在于：所述焓值控制的三种运行模式包括：
模式1、小新风空调运行，其模式转换条件为ir＞iw；
模式2、全新风空调运行，其模式转换条件为iw＜ir，且Tw＞T，
模式3、全新风非空调运行，其模式转换条件为Tw≤T，
其中：Tw：室内温度；To：空调送风温度，由设计负荷计算确定；Tr：回风干球温度；iw：室外焓值，由设在进风道***入口前的温湿度探测器监测；ir：回风焓值，由设在环控机房回排风室或回排风总管内的温湿度探测器监测，
且三种运行模式通过温湿度探测器的测量值在BAS***程序中进行计算转换条件与公式如下：i＝1.01t+(2500+1.84t)d或i＝(1.01+1.84d)t+2500d(kJ/kg干空气)，
式中t：空气温度℃；d：空气的含湿量；g/kg：干空气；1.01：干空气的平均定压比热kJ/(kg·K)；1.84：水蒸气的平均定压比热kJ/(kg·K)；2500：0℃时水的汽化潜热，kJ/kg。
5.根据权利要求1所述的地铁车站中央空调节能控制***及方法，其特征在于：所述冷冻水流量闭环控制PID控制环节中，调节器的动作规律由以下公式决定：
Figure FDA0002228585540000021
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