地铁通风空调系统智能化控制与节能研究
陆健东
摘 要：随着我国交通技术的不断发展，对于地铁这一公共交通工具的设计已经日趋完善，在能源需求比较紧张的阶段，对于地铁通风空调系统节能是需要更加认真思考和设计规划的。在地铁通风空调系统的设计中，节能是重要的设计内容之一，节能首先要从地铁本身的实际出发，在详细的了解系统的结构和整体情况之后，对所存在和出现的问题都进行相对应的分析，采取相对应的措施。为地铁通风空调系统节能的实现做出进一步的推动和完善。
关键词：地铁；通风空调系统；节能研究；可行性建议
地铁作为一种新型的交通工具有其独有的特性，因此地铁通风空调系统是地铁系统的重要组成部分，并且在地铁系统中占据地铁系统总耗能的近一半，其实对于地铁通风系统的节能控制是非常有必要的，不仅可以大大节省地铁通风空调系统的耗能，也为优化地铁系统打下了坚实的基础，在日常工作和维护保养中，希望地铁有关工作人员能够从实际情况出发，对所出现的问题采取相应的解决措施，真正实现地铁通风空调系统的节能，提高地铁的运行效率。
1 地铁通风空调系统
地铁通风空调系统主要是由车站通风空调系统和隧道通风系统构成。其中车站通风空调系统主要是由车站公共区通风空调系统，设备管理用房通风空调系统，和制冷空调循环水系统，构成，这三部分分别称为大系统，小系统和水系统。隧道通风系统则是由区间隧道通风系统和车站区间通风系统组成，通风空调的主要设备包括隧道风机，大系统空调机组，小系统空调机组，回排风机，排风机，冷水机组，水泵，冷却塔等。
地铁通风空调系统通过站台和站廳的送风和回排风，在送风静压箱进行处理，通过组合式空调机组和回排风机进入到混风静压箱处理，最后通过空调新风机到新风井进行处理。
2 空调大系统节能优化控制
对空调大系统进行节能优化设计，主要是对空调系统进行节能优化控制，为了实现，对空调系统节能优化的有效控制，首先要引入可以进行预测的控制环节，对水量风量进行提前预测。
在预测模式中，空调的时候风量主要采用直接控制，冷水控制量则采用调节反馈控制。在实际过程中，对于这种反馈控制量上进行一定程度上的预测和反馈的，在实际过程中，采用对公共区域的温度进行实际测量，然后对实际测量的温度进行系统反馈，通过系统反馈控制量的有效整合帮助纠正误差，将公共区域的温度能够稳定在系统所设置的范围之内，前馈控制量主要是对人员流动造成的负荷，以及其他空气流动改变的负荷，这两种负荷的变化同时对冷水控质量造成影响。通过这两种负荷，我们对冷水的控制量有一个具体范围内的调节。在这里使用的阀门是一个二通阀门，二通阀门的两个进出口有两种负荷量决定和调节。
之所以采用这样的控制模式，二通阀门并有两种负荷量进行调节的主要原因就是，等控制模式对空调的变频，从而调节空调风量能方便具体操作，首先在前端对温度和其它环境自行测试，通过前端反馈将风量进行有效调节，由于人员流动的空气流动造成的负荷量变化，能够进行及时有效的系统处理，从而适应一定程度上的负荷波动。对冷水量的控制也可以通过前端反馈加冷水量进行有效调节，最终能缩短冷水量调节反应过程和时间，提高系统工作效率，对系统节能的进一步优化起到非常重要的作用。
从整个地铁的运行状况来看，地铁通风空调系统的空调冷凝器的发热量，在地铁运行过程中占总体发热量的比例很高，且和地铁的运行频率有关，频率越高，发热量越高，频率越低含量越低，这是由于在地铁的运行过程中产生的空气流动，由于空气流动所造成的气压变化，从而造成地下活塞风。当地铁出现高峰时段时，由于客流量的突然增大，地铁发车频率和人员负荷都和普通时段差异非常大，因此系统接受及时有效的反馈后，要及时处理，及时调整排风机的运行工作量。从这一点这些情况可以看出，特点是在不同时段的人流量和发车频率是不同的，这些差异很大，需要排风机及时进行工作量的调整，从而对整个地铁系统进行有力支持。
对于地铁出入口和外界造成的热量差异造成的热负荷，和人流量的变化基本是有一定联系的。这种热负荷也是一个变量，主要受人员流动和室内外温度湿度的差异与影响。在不同时期，不同时段，人员流动和室内外温度湿度的变化使得地铁通风空调系统的负荷变化增大，需要地铁空调冷凝器及时地铁内温度进行调整，从而和地铁风机有一定的联系。功率提高，那必然需要地铁风机的转速提升，也就提升了整体地铁通风空调系统的能耗，但考虑到不同时期差异较大，可以考虑基础上使用变频器系统，变频系统可以有效提升风机工作效率，避免风机长时间高速运转的负荷，也避免电机的突然启动或暂停对电网功率的影响。
此外包括对系统照明设备，车站照明设备，地铁内部照明设备等照明设备，这些数量是不变的。至于地铁大厅的广告牌和售票机，以及电梯，自动扶梯等设备，数量也是不变的。这些总体运行功率是稳定的数值，所以这方面的负荷可以当作在设计中当作定值去考虑。注意这些是和人流量，新风负荷这些变量不同的地方。
综上所述，地铁通风空调系统需要的排风量和冷水量的变化在不同时期，不同时段差异是非常大的，需要采用变频运行模式，及时对系统前端收集到的数据进行反馈，从而对整体运行系统进行调整并达到相应目的。因此在采用变频运行的模式下，是可以对地铁通风空调系统进行节能优化和有效控制的，考虑到地铁通风空调系统的高度不确定性和反应滞后性，因此加入前端数据导入和及时反馈是可以进一步优化地铁通风空调系统的，从而真正实现地铁通风空调系统的整体运行节能优化。
3 地铁通风空调系统节能优化措施
对地铁通风空调系统的节能措施有以下几个方面：
3.1 轨道排风机节能
首先在工程项目上的最不利原则来计算设计，考虑在最不利原则的场景下，系统的整体情况和优化情况。在还未到达最不利工作状况前，轨道的排风机是在很大程度上可以进行节能优化的，主要是通过对地铁运行时间运行频率的不同的调节做到节能方面的措施，首先对地铁的不同工况进行分类，根据具不同工况来进行调节。然后根据地铁离车站的具体位置的不同，来改变台风机的转速，地铁即将靠近车站时需要高速运转，地铁离开车站时或不在车站时需要低速运转，要么就需要系统及时对地铁的所在情况进行反馈，从而对地铁和排风机的相关要求作出响应，第三是在保证整体运行系统的温度条件下，尽可能减少排风机每天所运转时间，这样不仅可以减少排风机每天的运行负担，也大大提高了系统运行效率。
3.2 空调大系统的节能优化
在系统前端收集新风量数据时，系统通过温度湿度可以测算出新风负荷大小，经过数据端的数据处理，例如在某一时段持票进站人数，站台等待人数等相关数据，系统前端作出人员负荷的估算，新风负荷和人员负荷两个较大变化量在系统前端就有了相应的反馈，系统可以直接对这两种复合干扰进行测算，直接参与前端控制的冷水量和空气量调节。这种前端反馈比系统整体反馈更有效，更及时，可能在数据测算上存在一定误差，但提高了整体地铁通风系统的节能优化，在一定程度上减少了系统负荷的波动，提升了系统整体运行效率和响应速度。
3.3 变频调速控制节能
由于经济社会的不断发展，技术的不断完善，地铁通风空调系统中引入变频空调技术，变频调速技术在目前工程领域中应用非常广泛。由于地铁的特殊性需要對负荷变化进行调节，但由于电机频繁启动在过去的一般系统中对电机造成损害非常大，且频繁启动耗能较高。因此在引入变频调速控制系统后，这种问题将得到大大的改善，对于地铁负荷的不确定性以及设备运行工况对不确定性的及时反馈的工作效率将有效提升。主要实现对组合式空调机组，和回风机排风机的变频调速，根据新风负荷和人员负荷对空调运作进行调整。
3.4 风阀控制新风量节能
根据相关数据统计，地铁在早高峰晚高峰的上下班时间，客流量可超过地铁全天的数据的一半以上，因此在早晚高峰时段，地铁的负荷量还是很大的。其他时段的人流客流量也在不断进行调整，因此很多数据都是不确定的。那么如果根据地铁客流量的最大量和最小量来设计空调机组，这是非常不科学且浪费资源的做法。因此对于全天的平均数据进行统计，引入前端反馈系统和变频调速系统，通过前段对数据的收集及时调整风阀的开启程度大小，从而控制整个地铁系统的新风量，也可以及时引入新风负荷的数据，从而为后续工作的展开进行了有效和扎实的铺垫。因此通过前端的风阀开启程度，从而调节整个系统的新风负荷，进一步提升地铁通风空调系统的节能优化。
3.5 空调水系统流量调节
引入空调变频系统可以有效调节空调水系统的冷水量，在一定程度上减少能耗损失。经过变频调节之后，可以帮助个空调系统组成的整个系统的运行进行调节，提升系统整体运行效率。空调水系统流量调节主要利用恒压差的数据进行及时反馈，首先在系统内设置恒压叉的相关参数，这个参数可以作为前端数据的参照比对，及时进行前端反馈和调节。
例如在压差反馈数据大于恒压差设定参数时，水流量大于最小允许水流量时，系统前端对数据可以进行及时反馈并做出及时调整，例如关闭压差旁通阀等有效措施哪个系统频率进行调节，降低空调送水量和排风机的运作，保证压差数据几近接近设定参数。
3.6 对地铁隧道空调系统的风压控制
根据地铁相关数据，地铁隧道空调的费用控制也是非常重要的，在很多时候，忽略了地铁隧道空调系统的风险控制，往往对地铁运行造成极大的危害。对于地铁隧道系统的空调的风向控制主要是，根据空调大系统先进行节能优化控制，然后采取针对性的地铁隧道，空调系统的风压控制，在定时定期对于隧道温度进行实际记录，采用前端反馈系统及时对数据进行处理，对隧道风机进行及时调整，这样可以有效节约用电，还可减少风机损耗，进一步优化了地铁通风空调系统的节能情况。
4 结束语
综上所述，对于地铁通风空调系统的节能优化，我希望对于地铁通风空调系统目前所存在的问题，然后根据问题进行有效探讨，并根据具体问题具体分析提出具体的调节措施，主要包含六个方面，首先是空调轨道排风机的节能，接着是空调大系统的结论，然后是变频调速控制节能以及风阀控制新风量节能，接着是空调水系统流量的调节和对地铁隧道空调系统的风压控制。这六个方面的节能优化措施可以有效提升地铁通风空调系统的节能效率，也在一定程度上提高了地铁的通风空调系统的工作效率。对于这些针对性的措施的真正落实还需要相关工作人员的认真负责的工作态度才可以有效实现。在当前能源形势日益紧张的情况下，对于节能措施，我们需要做的还有很多，本文由于技术的局限性，对于分析问题还不够透彻，需要进一步的加强对地铁通风空调系统的节能研究并和有关技术人员进行进一步探讨和分析。希望本文能对地铁通风空调系统的节能优化做技术上的参考，贡献自己对地铁通风空调系统节能优化的一份力量，为我国节约资源走可持续发展道路贡献自己的绵薄之力。
参考文献
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