广东省江门市新会区江门中车轨道交通装备有限公司 529100
摘要：城市轨道交通线路建设是城市发展的总体趋势，而空调系统作为维持城市轨道交通正常运行的关键因素，历来在设计中占据重要位置。而更加高效节能的空调系统也是设计部门不断追求的目标。基于此，本文主要对城市轨道交通通风空调设备节能技术进行了简要的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。
关键词：城市轨道交通；通风空调；设备节能；技术
引言
着城镇化建设进程的不断加快，城市人口也逐渐增多，进而增加了城市地面的交通压力，面对这种情况，仅仅借助以往的交通工具来完成巨大客流量的运输是不可能的。近年来，在各大中型城市建设中，已经逐渐发展起了城市轨道交通，该项设施的建立能够有效缓解城市中的交通压力。
1城市轨道交通空调系统的组成和设计分析
1.1空调系统的组成分析
当前城市轨道交通空调系统由大系统、小系统、水系统组成，其中大、小系统负责车站空间的通风、排风、温度、湿度控制等；水系统负责空调设备完成冷热交换，在城市轨道交通正常运营时，空调进风机将新鲜风流输送至车站，回风机将站内浊风排出车站，杭州城市轨道交通内一般应用的组合空调机组兼具送风和制冷功能。将冷冻水回路与空调水管路连接，这样就可将空调系统吸收的热量带回冷却塔而散发在地面空气中。在城市轨道交通进站、出站、刹车时均会产生较大热量，这些热量会迅速使车站这一有限空间的温度上升，同时加速城市轨道交通系统电子传感器设备的老化腐蚀，因此通常利用活塞风和站台下的排热风道将这一部分热量迅速带出。
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1.2城市轨道交通空调系统负荷特征
城市轨道交通车站负荷主要由照明、电梯、自动门、售票机、列车、客流等设备及人员组成，其中设备负荷基本维持在一个定值，而客流量变化成为影响城市轨道交通空调系统负荷的重要因素。通过统计：站内空调系统负荷变化情况和客流量人数呈正比关系，空调负荷的确定应以满足客流最高峰的最小要求风量、维持最少的换气次数、维持站内正压力值、有害物质浓度控制新风量中的最大值，且新风负荷量应大于系统总风量的10%以上。经过分析可知城市轨道交通空调系统有如下几个特点：①空调负荷在一天之中变化量较大；②站内空气的调节是非线性的；③空调设备会随着使用时间的增长老化，调节通风能力也会降低；④某些转运站内空间较大，温度调节速度降低，会有一定的滞后性。
2通风空调系统能耗分析
据有关数据调查显示，通风空调在整个城市轨道交通能耗占比中高达60%。在通风空调的选型方面，一般情况下是根据车站的最大负荷来确定的。在大多数情况下，通风空调的运行是在选型负荷为60~70%的状态下进行的，而在早晚高峰客流量比较大的时候通风空调处于满负荷运行状态。城市轨道交通的全天运行时间通常为16h，但是每天的高峰时段是1~2h。就我国目前已经建设成功的城市轨道交通工程而言，处于城市轨道交通中的通风空调，不会根据车站设备的变化而发生改变，应该始终保持恒定的运行方式，这样一来就使得能源消耗问题增加。但是如果使城市轨道通风空调的运行方式随城市轨道交通的运行负荷而发生变化，借助变频节能的方法，就能够实现对通风空调系统的调整，以此来实现节约能源的目的，从而最大限度的保障城市轨道交通的运营成本。
3城市轨道交通通风空调设备节能技术
3.1风水联调智能优化
为了有效的利用新风中的冷热量，就需要借助室内负荷数据的真实记录情况以及室内的环境参数，同时借助机器学习算法以及前馈控制，来调节组合阀开度，以此来实现最佳供冷模式的供应，这样一来，不但满足了系统对于冷负荷的需求，同时还有效降低了通风系统中的能源消耗。在对系统进行运行调节的过程中，可以根据新风，对于是否需要进行调节的情况作出相应的判断。此时，如果判断出新风有利，就可以引入新风，以此来降低系统的冷负荷，如果新风无利，就无需引入，从而有效防止新风带来的热量，从而确保整个系统在最佳的通风空调环境模式下运作。
3.2冷源全局效率优化
鉴于冷站内设备之间的能耗存在耦合性，因此，在降低某种设备内的能耗时，很有可能会提升整个系统内部的能耗，比如，降低冷却水的流量虽然有可能减少冷却泵中能量的消耗，同时也有可能提升冷水机组中的冷凝温度，从而降低冷水机组的运行效率；在增开冷却塔风机时，尽管对风机的能耗有所增加，但是冷水机组的温度也会跟着降低，以此来提升冷水机组的运行效率。面对这种情况，需要对系统的不同设备进行节能调节，因此应该从全局的角度出发，控制节能系统，在开展该项工作的过程中，需要在各个设备中间设置灰箱模型，然后按照机器学习的算法，然后对处于各种工况下的运行方案加以优化。
3.3空调系统集中控制节能策略
（1）对负荷控制加以预测：借助预测算法来实现对空调负荷的预测，同时借助智能预控技术，对当前使用的水泵频率进行调节，以确保当前的使用流量处于预期流量主公你太，在确保服务质量的基础上，保障供给需求量与冷量的相互匹配。（2）控制温差/压差：借助PID算法，对水泵当前使用频率进行调节，并且根据具体情况设置好温度以及压差。（3）控制回水温度：借助PID算法，将水泵的频率调节至当前的回水温度。（4）并联控制策略应该对多台水泵的并联运行系统加以控制，对于节能控制系统，应该确保其发挥出节能效果，以保障整体系统的正常运行。在节能控制系统运行过程中，需要对水泵的组合能耗进行实时监测，并且借助优选算法，完成对该组合泵组的预期能耗，通过对比选择出能耗较低的组合泵组，以此来实现泵组的节能优化效果。（5）控制主机在控制空调主机的节能系统时，需要根据空调负荷的变化，通过控制系统来实现对目前总负荷需求的计算，根据历史记录，从而选择出最为有效的组合投运，确保处于最高运行效率下主机群的持续运行。空调台数的选择需要由程序来自动完成，以保障机组的高效运行，同时还应该优化冷却水以及冷冻水的配送方案，对其实现自动调节，从而降低冷却水以及冷冻水的能源消耗。根据车站客流的实际运行情况以及天气状况的变化情况，来制定出对应的时间表，并且根据设定好的时间，对设备运行进行自动启停设置。
3.4冷源全局效率优化
由于冷站内设备之间的能耗是相互耦合的，所以单独降低某类设备的能耗可能会引起整个系统能耗的升高，如：冷却水流量降低虽可减少冷却泵能耗，但会提高冷水机组冷凝温度，降低冷水机组运行效率；增开冷却塔风机，虽增加风机能耗，但冷水机组冷凝温度也会同步下降，进而对提高冷水机组运行效率十分有利，鉴于此，对各系统设备独立单进行节能调节无法实现全局效率最优，所以要从全局出发，在节能控制系统中，内置各设备的灰箱模型，根据机器学习算法，实时计算出各工况下的最优运行方案（包括最优冷冻水供水温度设定值、冷却水流量设定值等参数），并实时给各设备下达相应的运行指令，实现全局性质冷源总效率最优，降低空调系统能耗。
结束语
总而言之，城市轨道交通通风空调节能技术的优化，需要借助国内外先进的技术以及工作经验来完成，以此来推动节能技术的不断进步，并且不断更新先进的技术。在此过程中，需要严格按照工程项目的实际情况来开展一系列工作，从而实现城市轨道交通通风空调节能效果的优化。
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论文作者:陈道明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/22
标签：轨道交通论文; 城市论文; 负荷论文; 空调论文; 节能论文; 空调系统论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第22期论文;