CN104713205A - 地铁通风空调节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地铁通风空调节能系统，包括控制系统，包括至少一台控制器；风系统，包括第一温度检测模块、空调器风机和二通阀，所述第一温度检测模块将检测到的温度值发给控制系统，由控制系统调节风机变频器的频率和控制二通阀的开度；冷冻水系统，包括冷冻水泵、第二温度检测模块和冷冻水变频器，所述第二温度检测模块将检测到的温度值发送给控制系统，由控制系统进行分析计算并控制冷冻水变频器的频率；冷却水系统，包括冷凝器、冷却水泵以及第三温度检测模块，所述第三温度检测模块将检测到的温度值发给控制系统，并由控制系统控制冷却水变频器的频率。

Description

地铁通风空调节能系统

技术领域

本发明涉及一种地铁通风空调节能系统。

背景技术

地铁通风空调节能系统是一个多设备、多系统集成的系统，各设备、各系统间互相影响、互相制约、互相藕合。同时地铁通风空调系统中空调器、风机、水泵等能耗较大的设备普遍采用变频调速等措施，也加剧了空调系统内部的制约性与藕合性。如果各设备、各系统各自独立控制、互不兼容，各自为战的话，极易导致部分系统发生振荡，致使整个系统不能高效稳定地运行。地铁通风空调系统还具有负荷波动大、时滞性大的特性，如果整个系统不能很好的随动负荷的变化，很容易造成服务水平下降、工艺设备房室内环境难以保障、能耗浪费等一系列不良反应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一个整合了各设备、各系统，能很好的匹配负荷变化，并具有一定预测功能的地铁通风空调节能系统，使通风空调系统能更稳定高效得运行，并且可以降低能耗。

为解决以上技术问题，本发明采用了以下技术方案：

本发明提供了一种地铁通风空调节能系统，包括控制系统，包括至少一台控制器；风系统，包括第一温度检测模块、空调器风机和二通阀，所述第一温度检测模块将检测到的温度值发给控制系统，由控制系统调节风机变频器的频率和控制二通阀的开度；冷冻水系统，包括冷冻水泵、第二温度检测模块和冷冻水变频器，所述第二温度检测模块将检测到的温度值发送给控制系统，由控制系统进行分析计算并控制冷冻水变频器的频率；冷却水系统，包括冷凝器、冷却水泵以及第三温度检测模块，所述第三温度检测模块将检测到的温度值发给控制系统，并由控制系统控制冷却水变频器的频率。

本系统通过控制风机变频器的频率及二通阀开度实现风系统的节能控制，同时风系统参数的变化引起水系统的参数变化，本系统再通过对冷冻水变频器及冷却水变频器的频率控制和冷水机台数的控制实现水系统的节能控制，通过空调系统风系统与水系统的联动控制，从而实现整个空调系统的综合节能。

进一步的，所述控制器还与现场管理计算机连接。

进一步的，所述控制器还与冷水机组连接，并根据压缩机运行电流与额定电流的比值为依据控制冷水机组的启动与关闭。可以满足系统节能的要求。

进一步的，所述控制器根据冷水机组的累计运行时间，选择累计运行时间相对较少的冷水机作为首台启动。可以最大限度得延长冷水机的使用寿命。

进一步的，所述冷水机组的台数与冷冻水泵的运行台数一致。

进一步的，所述第一温度检测模块包括测量回风温度的第一温度传感器和测量回水温度的第二温度传感器，所述控制系统根据回风温度调节风机变频器的频率，根据回水温度调节二通阀的开度。

进一步的，所述第一温度检测模块包括测量回风温度的第一温度传感器，所述控制系统根据回风温度调节风机变频器的频率并控制二通阀的开度。

进一步的，所述第一温度检测模块包括测量回风温度的第一温度传感器和测量出风温度的第三温度传感器，所述控制系统根据回风温度调节风机变频器的频率，根据出风温度调节二通阀的开度。

进一步的，所述第二温度检测模块包括测量供水温度的第四温度传感器和测量回水温度的第二温度传感器，所述控制系统根据供水温度和回水温度的温差值与设定的温差值的偏差来控制冷冻水变频器的频率。

采用以上技术方案，本发明所取得的有益效果是：本发明提供了一个整合了各设备、各系统，能很好得匹配负荷变化，并具有一定预测功能的控制系统，使通风空调系统能更稳定高效得运行，并且可以降低能耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步的详细说明：

图1为本发明地铁通风空调节能系统的控制流程图。

具体实施方式

本发明所述的轨道交通节能控制系统包括控制系统、风系统、冷冻水系统、冷却水系统，所述控制系统包括至少一台控制器4；所述风系统包括第一温度检测模块1、空调器风机和二通阀6，所述第一温度检测模块1将检测到的温度值发给控制系统，由控制系统调节风机变频器7的频率和控制二通阀6的开度；所述冷冻水系统包括冷冻水泵、第二温度检测模块2和冷冻水变频器8，所述第二温度检测模块2将检测到的温度值发送给控制系统，由控制系统进行分析计算并控制冷冻水变频器8的频率；所述冷却水系统包括冷凝器、冷却水泵以及第三温度检测模块3，所述第三温度检测模块3将检测到的温度值发给控制系统，并由控制系统控制冷却水变频器9的频率。

所述风系统根据组合式空调器的风机频率控制风机频率及回水管二通阀6的开度，主要有以下三种控制方式：

1）风系统和水系统独立控制

第一温度检测模块1包括设置在组合式空调器的回风主管的第一温度传感器及设置在空调器的回水管上的第二温度传感器，并根据回风温度调节风机频率，根据回水温度调节回水管二通阀6的开度，将风水系统作为两个控制环路独立控制，即当空调区域负荷减小时，调低风机频率，减少送风量，当送风量降低至设定的下限值时，停止调节风机频率；当空调区域负荷增大时，调高风机频率，增大送风量。当空调负荷减小时，导致空调器回水温度下降，调小二通阀6开度，减少冷冻水流量；空调负荷增大时，空调器回水温度上升，调大回水管二通阀6的开度，增大冷冻水流量。

2）风系统和水系统同时动作

所述第一温度检测模块1也可以包括设置在组合式空调器的回风主管的第一温度传感器，当空调区域负荷变化时，风机变频器7与回水管二通阀6根据回风温度同时动作，以实现负荷的调节。即当空调区域负荷减小时，回风温度下降，同时同向按一定速率调低风机频率并关小二通阀6的开度，减少送风量及供水量，当送风量降低至设定的下限值时，停止调节风机频率。当空调区域负荷增大时，同时同向按一定速率调高风机频率并开大二通阀6开度，增大送风量及供水量。

3）风系统先变化，水系统后变化

所述第一温度检测模块1也可以包括设置在组合式空调器的回风主管的第一温度传感器以及测量出风温度的第三温度传感器，通过第一温度传感器测量回风温度，将回风温度的变化作为风机频率的控制参量，通过第三温度传感器测量出风温度，将测得的出风温度作为回水管二通阀6的控制参量。当空调区域负荷上升，回风温度升高，系统先增大风机频率，增大风机风量，并根据出风温度的变化调节二通阀6开度。当负荷下降，回风温度下降，系统先减小风机频率，减小风机风量，并根据出风温度的变化调节二通阀6开度。

同时，根据列车运行时刻表及客流情况，采用时间表控制新风机频率，以实现新风量的控制，根据送风风量及新风量差值确定，调节回风机频率。并根据站厅站台设置的CO₂传感器，设置CO₂浓度限值保护。

所述冷冻水系统采用一次泵变流量系统，所述第二温度检测模块2包括设置在冷冻水供水管上的第四温度传感器以及设置在冷冻水回水管上的第二温度传感器，所述第四温度传感器用于检测供水温度，所述第二温度传感器用于检测回水温度，所述第四温度传感器和第二温度传感器分别将检测到的供水温度和回水温度传送至控制器47，控制器47将实测的温差值与设定的温差值相比较，根据偏差大小采用一定算法控制冷冻水变频器8的输出频率，驱动冷冻水泵变速运行，从而实现流量调节的目的。

所述二通阀6设置压差传感器，控制系统须对末端空调器的回水管二通阀6设置下限保护，以保证最不利环路的流量。

冷却水系统包括冷凝器、冷却水泵、冷却塔以及第三温度检测模块3，所述第三温度检测模块3用于检测冷凝器的进水温度、出水温度、室外干球温度和室外湿球温度，控制系统能根据第三检测模块检测到的冷凝器的进水温度、出水温度、室外干球温度和室外湿球温度并根据冷水机组的负载率自动计算出冷却水泵及冷却塔的频率，并保证冷却水泵及冷却塔的频率为在此工况下，空调水系统（含冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵）总体的能效比最优。

控制过程为：空调系统运行时，控制系统收集冷凝器进水温度、出水温度、室外干球温度和室外湿球温度等参数，以及冷水机组功耗、冷冻水泵功耗、冷却水泵功耗、冷却塔功耗，根据冷凝器进水温度、出水温度、室外干球温度和室外湿球温度等参数，通过控制算法，确定满足此工况下负荷的水系统，包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等，总体最低能耗的冷却水泵频率值，并控制冷却水泵及冷却塔按此频率运行。所述冷冻水泵运行台数与所述冷水机10运行台数相一致。并且，冷冻水系统水流量变化速率须小于冷水机组允许的变化速率。

所述冷水机组以压缩机运行电流RLA与额定电流的比值为依据。当系统的冷负荷增大时，冷水机组会自动对当前系统实际的冷冻水总供水温度与冷冻水供水温度设定值进行比较，并且控制系统会根据事先设定好的加载参数进行判断，如果满足加载条件，则控制系统会自动启动下一台冷水机10以满足系统的需要。当冷水机组系统两台以上冷水机10运行时，冷水机组根据冷冻水供、回水温度以及冷冻水温度设定值自动调整机组的运行电流百分比，使每台冷水机10以最佳的效率运行，并且避免各台冷水机10出力不均，使每台冷水机10保持基本一致的运行电流。加机时，若冷水机10运行电流与额定电流的百分比大于设定值，并且持续10—15分钟，则开启另一台冷水机10。同样的，当系统的冷负荷减少时，冷水机组会自动对当前系统冷冻水总供水温度与冷冻水供水温度设定值进行比较，并且控制系统会根据事先设定好的减载参数进行判断，如果满足减载条件，则控制系统会自动停止下一台冷水机10的运行以满足系统节能的要求。每台正在运转的冷水机10的运行电流与额定电流的百分比之和除以运行台数减1，如果得到的值小于设定值，那么其中一台冷水机10就会关闭。

冷水机10启动顺序由程序控制，每星期进行累计运行时间统计，将累计运行时间相对较少的冷水机10作为首台启动，另一台作为加卸载机，这样可最大限度得延长冷水机10的使用寿命。

所述控制系统根据各个空调末端支路回水管上设置的温度传感器上的回水温度与分水器的温度的差值，调节末端空调器的回水管二通阀6开度，使各个末端支路的回水温度与分水器的温度差值趋于一致。具体控制原理为：当空调系统启动时，各个环路的末端设备按使用需求开启，待整个空调系统达到热力基本稳定后，水力平衡控制器4根据检测到的各个环路的回水温度T₁、T₂、T₃……T_n以及分水器供水温度T，计算出各个环路的供回水温差值：

△T₁=T₁-T

△T₂=T₂-T

……

△T_n=T_n-T

则各环路的平均温差为：

△T_平均=（△T₁+△T₂……+△T_n）/n

计算机12将各个环路的供回水温差与平均温差△T_平均相比较，根据其偏差及偏差变化率的大小，给出控制指令，对各个环路电动阀门开度进行调节。电动阀门调节后，跟踪检测各个环路回水温度的变化，待水系统稳定运行一定时间（该时间根据管道最长环路的水流循环周期确定），其热力基本稳定后，再次按上述方法对各个环路的电动阀门开度进行调节，经过几次调节，逐步实现各个环路回水温度趋于一致。

当地铁车站内空调负荷发生变化时，导致空调器回风温度发生改变，本控制系统控制风机变频及二通阀6开度控制实现风系统的节能控制，同时风侧参数的变化引起水侧的参数变化，本控制系统再通过对冷冻水泵及冷却水泵频率、冷水机10组台数的控制实现水系统的节能控制。本发明通过空调系统风侧与水侧的联动控制，从而实现整个空调系统的综合节能。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地铁通风空调节能系统，其特征在于包括：

控制系统，包括至少一台控制器；

风系统，包括第一温度检测模块、空调器风机和二通阀，所述第一温度检测模块将检测到的温度值发给控制系统，由控制系统调节风机变频器的频率和控制二通阀的开度；

冷冻水系统，包括冷冻水泵、第二温度检测模块和冷冻水变频器，所述第二温度检测模块将检测到的温度值发送给控制系统，由控制系统进行分析计算并控制冷冻水变频器的频率；

冷却水系统，包括冷凝器、冷却水泵以及第三温度检测模块，所述第三温度检测模块将检测到的温度值发给控制系统，并由控制系统控制冷却水变频器的频率。

2.根据权利要求1所述的地铁通风空调节能系统，其特征在于：所述控制器还与现场管理计算机电性连接。

3.根据权利要求1所述的地铁通风空调节能系统，其特征在于：所述控制器还与冷水机组连接，并根据压缩机运行电流与额定电流的比值为依据控制冷水机的启动与关闭。

4.根据权利要求3所述的地铁通风空调节能系统，其特征在于：所述控制器根据冷水机组的累计运行时间，选择累计运行时间相对较少的冷水机组作为首台启动。

5.根据权利要求3所述的地铁通风空调节能系统，其特征在于：所述冷水机组的台数与冷冻水泵的运行台数一致。

6.根据权利要求1所述的地铁通风空调节能系统，其特征在于：所述第一温度检测模块包括测量回风温度的第一温度传感器和测量回水温度的第二温度传感器，所述控制系统根据回风温度调节风机变频器的频率，根据回水温度调节二通阀的开度。

7.根据权利要求1所述的地铁通风空调节能系统，其特征在于：所述第一温度检测模块包括测量回风温度的第一温度传感器，所述控制系统根据回风温度调节风机变频器的频率并控制二通阀的开度。

8.根据权利要求1所述的地铁通风空调节能系统，其特征在于：所述第一温度检测模块包括测量回风温度的第一温度传感器和测量出风温度的第三温度传感器，所述控制系统根据回风温度调节风机变频器的频率，根据出风温度调节二通阀的开度。

9.根据权利要求1所述的地铁通风空调节能系统，其特征在于：所述第二温度检测模块包括测量供水温度的第四温度传感器和测量回水温度的第二温度传感器，所述控制系统根据供水温度和回水温度的温差值与设定的温差值的偏差来控制冷冻水变频器的频率。