轨道交通环境的暖通空调节能分析
廖轩源
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廖轩源,. 轨道交通环境的暖通空调节能分析[J]. 交通技术研究,20221. DOI:10.12721/ccn.2022.157009.
摘要: 现阶段,轨道交通中划分的区域较多,所以结构设计复杂,空调系统设计方面较为集中,这也在很大程度上在环境方面的要求提高了。所以在暖通空调自动系统设计过程中,应该合理使用资源,坚持环保理念,严格控制能源的损耗,通过更加精准的计算负荷,不断优化变水量、变风量系统的同时,强化暖通空调节能设计,确保轨道交通环境的暖通空调节能效果。下面本文就对此展开探讨。
关键词: 轨道交通;暖通空调;节能
DOI:10.12721/ccn.2022.157009
基金资助:

1 轨道交通环境的暖通空调节能原则

1.1日常舒适的原则

轨道交通的设计主要的目的就是为了更好地服务于人民。特别是随着当前人们对出行需求日益提高,轨道交通既要具备较好的通风,同时,色彩搭配也要符合人们的审美要求,保证环保健康,这也是人们对轨道交通最根本的需求。为了达到以上目标,轨道交通暖通空调设计人员要进行综合考虑,在将能源消耗降低的同时,重视车厢温度、湿度的合理性,增强人们的舒适感。

1.2节能原则

社会的快速发展,经济的不断增长,暖通空调系统不管是在结构方面,还是在设计上,对能源的需求量较多,而由此引发的环保问题也日益突出。所以,设计人员要对暖通空调系统工作原理、功能性充分了解,坚持绿色节能设计理念,对温度进行调整,在保证系统功能充分发挥的同时,将能源消耗降到最低值,以免暖通空调运行时大量能源的损耗,减少资源的浪费。在具体设计环节可以使用高效节能的技术及设备,制定完善的方案,科学合理简化整个系统流程,在施工成本方面严格控制。

1.3合理性原则

轨道交通暖通空调自动系统设计过程中,因地制宜以及合理性是保证方案高效实施的基础。设计方案时,要对设备安装条件、环境等系统化地分析,具备环保性、合理性、可行性,保证绿色环保理念全面落实。

2 城市轨道交通中暖通空调的智能节能技术

现阶段主流的暖通空调智能控制手段主要有以下几种。

2.1根据负荷控制中央空调系统

通过设置大量的温度、湿度等传感器实时监控现场的温度、湿度情况,对数据进行预处理后实时储存在数据库中,考虑到空调控制温度与实际温度之间存在着一定的滞后性,因此根据数据库中的历史数据信息,确定预测周期,建立起预测模型进行负荷预测,提前进行暖通空调的调控,以实现节能效果。

2.2利用无线传感器技术控制中央空调

通过设置无线传感器 得室内与室外的温度、湿度与红外信息等,通过设置神经网络算法对其进行处理并进行滞后性的预测计算,通过预测的计算结果随时调整中央空调。

2.3通过负荷预测实现对中央空调系统控制

通过对室内外温度、湿度等各项数值的监控,实现对中央空调各项工况负荷和相关工况

参数的预测,根据预测结果控制中央空调系统对于具体终端机组相关参数的设定和调节,以及确定是否增加或减少辅机、冷冻机的工作运行数量,还可以根据预测结果实现对辅机、冷冻机的温度预设和调控,减少系统的能源浪费,以达到系统节能的效果,其流程图如图1所示。

图片5png.png图1  通过负荷预测实现对中央空调系统群控流程

2.4模糊自适应优化控制技术

通过在回水、供水管路上设置传感器,实时采集其温度信号,将信号通过算法处理,根据处理结果输出控制信号,实时计算 得冷却水泵和冷却风机控制回路中的比例与积分控制器参数,使其可以实时地自动适应中央空调系统工况的变化。

2.5合理选定空调系统的型号

按照提高气体工作压力的原理进行分类,空调压缩机可分为容积式和速度式。城市轨道暖通空调系统的选型应优先选择容积式,如螺杆压缩机组。该类型的工作机组可以承受较大的压力载荷,且工作状态较为稳定,机械结构简单,维护保养方便。

2.6压缩输运系统能耗指标

在暖通空调系统中,输运系统主要对传递热量和冷量的工质进行运输,执行该项任务的机械机组主要是水泵和风机,通过消耗外部功源实现对水、油和空气等工质的输运和转变物理特性或者形态。输运系统的能量消耗占比较大,如果可以减少不必要的输运耗能,降低输运过程的能量损失,其整体的节能效果可以较为明显地体现在整个暖通空调系统的节能效果上,其具体方法为通过设计手段,加大执行冷凝功能和冷却功能部位的工质的温度差,根据热力学第二定律,其可直接降低输运工质的单位能耗。另一种方式为降低工质的流动速度,使得输运工质以较低的流速进行工作。

2.7优化变风量系统

变风量系统主要是对车厢空间内风量、系统内总风量进行改变,采用此方法,保证空调输送的风量满足需求的基础上,降低暖通空调系统内总风量,进而实现节能降耗、设备投资节约、系统运行成本降低的目标。在轨道交通暖通空调自动系统中会需要大量电能给予支持,而变风量系统的优化能够节约电能。可以运用压力无关末端装置方法,将测量装置装在末端,当车厢温度发生变化时,不会对风阀开度带来影响,而会对风量设定数值进行修正。而风阀的调整以实际测量的风量、风量设定值为重要依据,如果某一区域内风量受到风道压力影响发生变化的时候,末端控制装置会对风阀进行自动调节,确保原风量作用下风道压力不会波及房间温度。

2.8多工质联合调控节能系统

地铁暖通空调系统中,按照循环工质对机组设备进行分类,可分为以空气为工质的空调机组、回风机组、排风机组等和以水为工质的各类水泵和冷凝、冷却机组等。分布在车站系统的多传感器在采集完数据后,通过通信线路传递到空气工质系统和水系统控制的二级控制单元,数据在此经过解析和初步存储后向多工质联合调控系统的中心控制单元进行传输,中心控制单元通过模拟算法进行生态计算,向空气工质系统和水系统的各类机组控制智能中端发送指令,决定它们以适合的参数工况进行运行,或者决定某些终端或者机组是否临时关闭,以维持一定范围内的系统环境参数。这种联合调控模式充分发挥智能算法和实时控制的优点,可以在很大程度上实现轨道交通系统节能的目的和效果。

3结语

我国城市轨道交通的规模正在逐年扩大,除了对速度、长度上的要求逐渐上升,对其舒适度、能耗节能的要求也在逐渐提升。在实际生产运行中,暖通空调所占的能耗比例仅次于动力牵引耗电,因此暖通空调的节能问题 在眉睫。本文总结了地铁轨道交通的特殊环境状况,包括其地理和区域特性、系统环境特性。研究了主流的轨道交通暖通空调系统,探讨了城市轨道交通中暖通空调的节能措施,除了在设计之初对暖通空调的选型进行节能设计外,还可以在暖通空调的智能化可控制上着手进行改进升级,并且在设计时,要统筹兼顾地铁轨道系统所处环境的特性与系统节能的综合要求,最后探究了数种主流的暖通空调智能控制手段,为城市轨道交通暖通节能提供了一定的借鉴与参考。

参考文献:

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