摘　要:针对当前空调节能技术的发展趋势,对一次泵变流量系统在地铁车站中的应用进行技术经济比较和控制策略分析,提出了该系统在地铁工程中应用的必要性和系统设计的几点建议。

　　随着国家大力倡导建设节约型社会,节能降耗将作为衡量一项工程的重要指标。地铁工程中列车运行能耗最大,其次就是通风空调设备能耗,所以从通风空调系统形式、运营模式等各方面进行全面的节能设计,才能保证技术节能和运营管理节能。笔者在此仅对一次泵变流量系统(VPF)在地铁车站节能设计的应用进行探讨。随着制冷机技术的不断提高以及自控技术的发展,先进的冷水机组可在一定范围内变流量运行,并保持水温稳定,使冷水机组蒸发器侧流量随着末端流量的变化而变化,对机组能耗影响不大,同时变频器价格的下降,变流量技术的可靠性和经济性已经大大提高,目前该系统在地面建筑中应用越来越广,但在国内地铁工程中尚无实际应用,所以对其在地铁车站中应用进行研究,提出了该系统在地铁工程中应用的必要性和系统设计的几点建议。

　　1　一次泵变流量系统原理及组成

　　一次泵变流量空调水系统就是通过调节二通阀改变流经末端设备的冷水流量以适应末端用户空调负荷的变化,同时采用变频冷冻水泵,使空调系统的总循环冷水量与末端的需求量相吻合,通过制冷机蒸发器的水流量确保在安全流量范围内变化,维持制冷机蒸发温度和蒸发压力的相对稳定,保证冷水机组能效比相对变化不大。随着制冷机技术的不断提高以及自控技术的发展,变流量技术的可靠性已经大大提高,同时由于水泵的功率与流量的三次方成正比,减少系统的水流量可以大大的降低水泵的能耗,采用变频水泵降低了水泵机组全年能耗费用,不但冷冻水泵节能,同时减少冷水机组和冷却水泵的运行时数,降低运行费用,对通风空调系统的节能降耗、减少运行成本具有较大的意义。

　　某地铁车站空调水系统,设计采用2台同容量可变流量螺杆式冷水机组、2台冷冻水泵、2台冷却水泵、2台冷却塔,1台分水器、1台集水器,根据公共区和设备管理用房区负荷特点分为3个供水回路,冷冻冷却水环路分别设置综合水处理仪,空调冷冻水温度:供水7℃,回水12℃,冷却水温度:供水32℃,回水37℃。分、集水器之间设置旁通调节阀,根据回水流量传感器控制旁通调节阀的开度;冷水机组冷冻水出水管设电动调节阀,并设供回水压差传感器;末端空调器设置电动二通阀,最远不利环路设置压差传感器;冷冻水泵设置变频器,由最远不利环路压差控制,冷冻水泵与机组不要求一一对应。冷却水侧仍然采用定流量设计,冷却塔采用变频风机,根据冷却水温变频运行。整套冷水系统设置群控系统,并通过通用接口与BAS系统通讯,其组成及工作原理如图1所示。

　　2　一次泵变流量系统控制策略

　　一次泵变流量系统的控制策略是关键,控制系统的成功直接关系到节能效果,否则没有实际的节能意义。其通过调节末端二通阀改变流经末端设备的冷冻水流量以适应末端用户空调负荷的变化,同时根据负荷的变化,通过变频调节水泵转速,使系统循环水量维持在刚好满足负荷需求的水平,保证负荷侧(包括最不利点)获得足够的循环压差并尽可能降至最低,实现降低水泵运行能耗,从而达到系统的节能。

　　本设计选用2台变频冷冻水泵,冷冻水系统为并联管路,水泵变频,均需保持水流量范围在30%~120%之间,通过群控系统实现空调水系统的节能运行。

　　1)测量最不利环路末端的压差,与设定压差比较,采用PID运算策略,调节水泵转速满足系统流量:当压差低于设定压差时,增高水泵转速(上限为100%额定转速);当压差高于设定压差时,降低水泵转速(下限为50%额定转速)。

　　2)根据负荷情况,控制系统自动判断开启冷水机组台数与调节冷机运行负载,同时也控制对应的冷冻、冷却水泵及冷却塔。

　　3)当系统负荷持续降低,冷冻水流量已不能低于最低限,则通过调节旁通阀,满足负荷端流量,保持系统压差稳定。监测回水流量,结合运行机组台数,并综合冷冻水总管供回水压差,控制旁通阀开度,保证冷冻水流量不低于相应总流量的50%。如单台机组运行时,应保证水流量不低于单台机组流量的50%。此时冷水机组根据出水温度已自行调节负荷百分比,以保证出水温度恒定。

　　4)群控系统

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