地铁中央空调节能控1
地铁系统C02浓度控制研究
机电信息 2017年第16期总第514期75地铁系统CO 2浓度控制研究陈 治（上海地铁第二运营有限公司，上海 200063）摘 要：地铁通风是保障地铁内IAQ 的重要调节手段，通过对地铁站CO 2浓度的测量，提出减少空调系统耗电的可行措施，对地铁系统的节能运行具有重要的意义。
关键词：地铁；设计选型；节能；CO 20 引言环控系统的主要作用是控制和调节地铁内的热环境，保证地铁内的IAQ （室内空气品质）在一个合理舒适的范围之内，满足乘客和工作人员的舒适性、健康和安全需求，满足设备的工作环境要求。
此外，其应当在地铁事故及灾害情况下进行通风、排烟和排热，起到生命保障及辅助灭火作用。
地铁通风空调设备的设置和使用需要消耗大量的能源和资源，地铁地下车站作为一个独特的工况系统，空调箱作为一个通风设备同时也是地铁制冷系统的末端设备，和冷水机组一样配比容量较大。
夏季使用中央空调时，其能耗占车站总量的1/2及以上，空调系统承担了通风、制冷、排烟、除湿、除尘、降温等功能，是车站机电系统不可缺少的部分。
因此，实现冷水机组的平稳运行以及车站的环保节能对地铁运营效能和经济效益的提升具有重大的意义。
反映地下车站空气质量的指标有很多，如CO 2浓度、氨氮浓度、苯类化合物浓度、H 2S 浓度等等。
地铁车站内影响空气质量的主要指标为CO 2浓度，CO 2的浓度可直接反映车站空气氧气的浓度。
因为地下车站并不是完全封闭的空间，出入口的通风、区间活塞风的流动，都可对车站补充新风，因此，在一些过渡季节，我们可以通过检测空气中CO 2浓度来判断新风的输送量，从而可以最大程度地解决空调箱、新风机的节能减排问题。
本研究通过对地铁站CO 2浓度的测量，提出减少空调系统耗电的可行措施，对地铁系统的节能运行具有重要的意义。
1 CO 2浓度控制及影响《室内空气质量标准GB /T 1883—2002》针对室内CO 2环境，要求日平均最高容许浓度为0.09%（质量浓度相当于1 800 mg /m 3，相当于900 ppm ），大气CO 2浓度为0.03%（相当于300 ppm ），但室内空气，特别是地下环境很容易达到0.04%～0.1%，但要使人体出现中毒危险，CO 2浓度至少达到4%且氧气浓度低于17%，这种极端情况一般是很难出现的。
地铁车站通风空调系统节能模式探讨
地铁车站通风空调系统节能模式探讨摘要：目前，各行各业建设迅速，地铁通风空调系统能耗巨大，除了牵引供电外，约占线路运营电力能耗的50%左右，并且通风空调系统按照远期运营指标进行设计，留有较大的裕量，在节能方面具有很大的潜力。
关键词：地铁车站；通风空调系统；节能模式探讨引言在全球持续升温的大环境下，还面临解决地铁热环境，由通风空调系统带来的能耗高等的问题。
通过研究地铁热环境的通风空调系统的制式，对地铁通风空调系统高能耗的原因进行分析。
1地铁通风空调系统制式1.1开闭式通风系统开式系统是指通过活塞效应或机械通风的方法使车站能够与室外通风换气，一般情况下，车站通风空调在过渡季节是开式运行。
对于闭式系统来说，其指的是在夏季以及冬季，将车站内活塞风井和风阀关闭，将地铁的车站内部与外界隔开，只依靠新风机组给车站提供其所需的最小的新风量，通过活塞效应将车站内空调产生的冷空气吸入到车厢来达到降温的目的。
另外，为了使活塞风能顺利排压，车站两侧站台层设定必要的迂回风道，车站站台安装方式是半高站台门以及非封闭式全高站台门。
1.2闭式通风空调集成系统闭式通风空调集成系统区间与车站通风空调系统之间相互完全独立，具有占地面积大、构成复杂的特点。
隧道区间的通风系统与车站系统相互独立运行，为把运作时间很短的隧道风机和风道内的区域得到充分的利用，出现了闭式通风空调集成系统。
将表冷器等空调设备安装在风道内，正常的工作状态下，利用风阀和表冷器实现区间隧道与车站通风模式的转换的目的。
在特殊的情况下有火灾发生，可以逆转送风机使通风排烟量的风速达到要求。
1．3可调风口站台门的新型通风空调系统为能够达到更好的节能效果，将闭式系统和屏蔽门系统合理的整合在一起，在空调季节，最大程度的把车站和区间隧道隔离开来，使车站冷量损失达到最小。
在过渡季节时，可以使车站与区间隧道相互连通，利用活塞效应实现车站的通风，大大降低地铁车站内通风空调系统的能耗。
2通风空调节能系统策略2.1效率优先冷却水温度越低，冷水机组的制冷效率越高，但是不论冷却水温度如何变化，冷水机组负载率为50%~70%，相对于同一冷却水温度其他负载率的情况下，其制冷效率都是较高的，所以在对通风空调系统进行优化控制时，要尽量保证冷水机组运行在该区域内。
基于热舒适性的地铁AHU节能控制
冷 热感 过 冷
冷 微 冷 舒 适 微 热
热 过热
其节 能性 能进行 分析 ，得 出 了优 化 的控 制效 果 。
１８ ９ ４年 ，国 际 标 准 标
目前 在 舒适 性 空 调 系统 中 ．大 多采 用 室 内温
１ Ｏ
［ ｌ２ ３ ４ （ ｒ２ ３ ］一 日 （ ｄ ）。 （ ＋７ ） Ｔ ７ ） ＿ ＋ １ Ｔ一 ｌ 式 中：
— —
人体 能量 代谢 率 ，Ｗ／ ｍ：
—
—
人体 所作 的机 械 功 ．Ｗ ：
人体 周 围空气 的水 蒸气 分压 力 ，Ｐ ； ａ
（ ） 主参 数 的选择 和 主 回路 的设计 １ 主 回路 是一 个 定 值 控 制 系统 ，副 回路 是 随 动 调 节 系统 。 对 于 主 参 数 的 选 择 和 主 回路 的 设 计 ， 按 照 单 回路 控 制 系统 的设计 原 则 进 行 。凡 直 接 与
的 ６种 因素 的 温热 环境 指 标 。Ｐ ＭＶ值 所 对应 的 冷 热 感标 尺如表 １ 所示 。
表 １ Ｐ ＭＶ 值 一 ３ Ｐ ＭＶ 值 与冷 热 感标 尺 — ２ — １ ０ １ ２ ３
源 紧缺 、环境 恶 化 等原 因 ，节 能 已经 成 为我 国 的
即可 。
主 要 来 自于 电能 的转换 、人 体 散 热 量 、地 面 与周 围 的吸热 量 、站 台 出入 口渗 入 热／ 量 、新 风 热湿 湿 负 荷 等 ．这些 热 量 一 部分 将 通 过 周 围地 面 的 吸 收
（ 当地 铁环 境 温度 比地 面 的温 度 高时 ）或 是 由活塞
舒 适 性 和空 气 质量 是 非 常重 要 的 。但 是 要 保 证 地
地铁中央空调水系统节能探讨
地铁中央空调水系统节能探讨摘要：本文在深圳地铁二期工程基础上，结合地铁水系统变频节能实施中存在的问题，就如何更好的实现节能效果，对地铁中央空调水系统的节能思路及节能方案的实施方式进行探讨。
关键词：地铁；空调水系统；节能中图分类号：te08 文献标识码：a 文章编号：1 引言众所周知，中央空调系统是建筑能耗大户之一，并随着社会的发展，人们对生活品质及工艺要求越来越高其所占比重也逐步升高。
地铁中央空调系统按远期高峰客流设计，地铁车站冷负荷随着天气及客流的变化有较大的波动，同时深圳地铁中央空调系统运行时间长达10个月之久，可见，地铁中央空调系统采用变频节能运行具有可观的经济效益。
2 水系统能耗分析2.1地铁环控系统的组成深圳地铁采用屏蔽门制式环控系统，包括车站通风空调系统和隧道通风系统。
其中车站空调通风系统包括公共区空调通风系统（兼排烟系统），简称大系统，设备管理用房空调通风系统（兼排烟系统），简称小系统，制冷空调循环水系统，简称水系统；水系统是地铁车站环控系统的重要组成部分。
2.2水系统能耗分析水系统的能耗主要包括三方面，一是制冷机组的能耗，主要为螺杆压缩机的电能消耗；二是冷冻水泵的电能消耗，主要是将冷冻水输送至末端设备所需的能耗；三是冷却水泵和冷却塔的电能消耗，主要是排除热量所需的能耗。
从地铁车站环控设备装机容量上看，水系统装机容量约站整个环控系统的35%，空调水泵约占整个环控系统装机容量的8%，虽然空调水泵的装机容量相比其他设备要小得多，但是其能耗却占了整个空调系统的18%左右。
由于地铁空调负荷的多变性，在小负荷时，空调水系统常常在小温差、大流量状态下运行，造成水泵电能的浪费。
3 节能方案3.1传统变频节能技术存在的问题传统水泵变频节能技术是通过采集空调系统管网的温度或压力，以温度或压力作为控制参数，采用pid算法控制变频器来调节空调水泵的转速，使水泵流量随着温度或压力的变化而变化，来达到水泵的节能运行。
某地铁站中央空调空调水系统节能技术改造方案
某 地铁 站 中央 空调 空调 水 系统 节 能 技 术改 造 方案
贾晓滢 ，吕永刚２ ，吕秀玲。
（． １ 广州市地下铁道设计研 究院 ，广 州 ５０ １ ；２ 广东省航运规划设计 院， １００ ．
广 州 ５０６ ；３ 邯郸 市城建档案 馆，邯郸 ０６０ １６０ ． ５０２）
［ 摘要］ 本文针对某地铁站 中央空调水系统工程分析了 目前系统 中水泵 的能耗起 因，并提出了改造水 泵降
低 能耗 的具体方法 ，与改造前 系统水泵能耗相 比降低 了 ５ ％。 ６ ［ 关键词］ 中央空调 ，水泵 ，能耗 ［ 中图分 类号］ Ｔ ８１ Ｕ３ ［ 文献标识码］ Ｂ
Ｔｈ ｒａ ｎ ａ ｅ Ｉ ｏ ｔ ｔｏ Ｃ ｎｔａ ｒ Ｃｏ ｄ ｔ ｎ Ｗ ａ ｅ ｙ ｔｍ ｅ Ｃｅ ｔ ｉ Ｐｌ ｃ ｒ ｎ Ｓ ａ ｉｎ ｅ ｒ ｌＡｉ ｎ ｉ ｏ ｔｒ Ｓ ｓｅ ｉ
Ｅ ｏｏ ｎｒｙＴ ｃｎｑ ｅＲ ｆｒ ｒｊｃ ｃｎｍｙＥ ｅｇ ｅｈ ｉｕ ｅｏｍｓａＰｏｅｔ
Ｊ Ｘｉｏｉｇ ， Ｌ ｎ ｇ ｎｚ Ｌ ｉｌ ｇ ａ ｙｎ Ｖ Ｙｏ ｇａ ｇ ， Ｖ Ｘ ｕｉ ｚ ｎ
（ ． ｅｉ ｓｔ ｅｏ Ｇ ａ ｇ ｏ ｅ ｏＣ ｒ ｒ ｉ ；２ Ｄ ｓ ｓｔ ｅｏ Ｇ ａ ｇｏ ｇＰｏｉｃ ｉｐ ｇｉ ｐｏｒ ｎ １ Ｄ ｓ ｎＩ ｔ ｔ ｆ ｕ ｎｚ ｕ Ｍ ｔ ｏ ｏａ ｎ ｇ ｎｉ ｕ ｈ ｒ ｐ ｔ ｇ ． ｅｉ Ｉ ｔ ｔ ｆ ｕ ｎｄ ｎ ｒｖ ｅｓ ｐ ｉ ｒｇｕ ； ｎ ｇ ｎｉ ｕ ｎ ｈ ｎ ｎ ｔ
个地铁 运 营耗 电 量的 ４ ％。而为整 个水循 环提 供 动 明循 环水泵 至少有 一半 的能 耗是 白白浪费掉 了 。 ０ 上述分析表明，系统中存在大量无效能耗 ，并 力 的水 泵 ，其 耗能 又约 占了整 个空 调系统 的 ｌ％左 ８
地铁通风空调系统智能化控制与能源管理
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目 录பைடு நூலகம்
• 地铁通风空调系统概述 • 智能化控制在地铁通风空调系统中的应用 • 能源管理在地铁通风空调系统中的应用 • 地铁通风空调系统智能化控制与能源管理的案
例分析 • 地铁通风空调系统智能化控制与能源管理的挑
战与前景
01
地铁通风空调系统概述
地铁通风空调系统的组成
隧道通风系统
包括排风道、排风机和送风道、 送风机，用于在列车正常运行时 向隧道内送风，稀释列车产生的 热量和烟雾，保证列车正常运行
。
车站通风空调系统
包括站厅、站台通风空调系统， 用于在列车进站时向站厅、站台 送风，保证乘客舒适度和空气质
量。
空调水系统
包括冷水机组、冷却塔、水泵等 设备，用于为车站和隧道提供冷
源，降低室内温度。
地铁通风空调系统的功能
提供舒适的乘车环境
地铁通风空调系统能够调节地铁内部的温度和湿度，为乘客提供 舒适的乘车环境。
保障列车正常运行
地铁通风空调系统能够稀释列车运行过程中产生的热量和烟雾，保 障列车正常运行。
降低火灾风险
地铁通风空调系统能够在发生火灾时，通过排风道和排风机将烟雾 排出室外，降低火灾风险。
技术应用
该方案采用了仿真模拟技术和大数据分析技术，对地铁通风空调系统的运行数据进行实时 监测和分析。
实施效果
通过该方案的实施，该线路的地铁通风空调系统在保证舒适度的前提下，实现了能源的有 效利用和管理。
广州地铁某线路的智能化控制与能源管理方案
方案介绍
广州地铁某线路的智能化控制与能源管理方案主要通过对地铁通风空调系统进行优化设计，并采用智能化的控制系统 来实现节能减排。
地铁空调控制技术方案
地铁空调控制技术方案随着城市的快速发展和交通的进步，地铁已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
由于地铁内部空间广阔，人员密集，且地下环境特殊，所以所需的舒适性和安全性均需要得到保障。
空调系统是地铁车内最为重要的环节之一，需要集中控制以确保乘客的舒适度和车辆的安全性。
目前针对地铁空调控制技术，主要有三个方面的技术方案，分别是中央空调系统、分体空调系统和全自动恒温空调系统。
一、中央空调系统中央空调系统是目前地铁车内最常用的空调系统。
该系统通过一组操作台内的控制器集中控制车厢内的温度和湿度，可以根据车厢的人员密度和环境特点进行智能调节。
中央空调系统不仅在空气调节能力上具有很高的性能，在控制精度和操作稳定性方面也具有很大的优势。
中央空调系统主要包括以下部分：1.空调送风系统送风系统是中央空调系统中的一个重要组成部分。
它通过车载空调机组抽取新鲜的空气，经过过滤和加湿等处理后送到车内。
同时，它还可以将车内的污浊空气排出去，让空气更清新，减少乘客的不适感。
2.温度控制系统温度控制系统可以设定车内的期望温度，让整个车厢的温度保持在一定的范围内。
温度控制系统中的温度传感器可以实时监测车内的温度变化，并将其反馈到控制器中。
控制器则可以自动调节空调送风系统的冷热输出，以保持车内温度的稳定。
3.湿度控制系统湿度控制系统可以防止车内的空气过于干燥或潮湿。
在潮湿的季节，湿度传感器可以检测到车内湿度的增加，并将其反馈到控制器中，控制器则可以自动调节空调送风系统的湿度输出进行调节。
二、分体空调系统分体空调系统与中央空调系统不同，它是由若干个分散的空调装置组成。
每个空调装置可以单独控制，通过管道将处理好的新鲜空气分别送到各个车厢中。
分体空调系统的最大优点是可以独立调节空调机组的运行状态，而不需要依赖中央集中控制。
分体空调系统主要包括以下部分：1.空调机组空调机组是分体空调系统的核心组成部分，它们可以独立控制空气的处理和送风。
空调机组可以根据车厢内的人员密度和环境特点实现智能调节和控制，保证车内空气的新鲜度和舒适度。
轨道交通环境智能节能控制技术研究综述
一
，
对 中央空 调 的控 制 从单纯 追求 舒适 性到 要求 舒
适、 节能并 重 ， 越来 越 多 早 期 投入 使用 的 中央 空 调 系统 迫 【 刀要求 进 行 节 能 改造 。行 之有 效 的 中央 空
调 节能技 术 ， 有利 于缓解 因不 断增 长 的能源需 求所
文章 编 号
１ ０ ０ ０— ５ ２ ６ ９ （ ２ ０ １ ４ ） 叭一 ０ ０ ４ ６— ０ ６
轨 道 交 通 环境 智 能 节 能控 制技 术 研 究 综 述
王 阳 ， 李少波 ， 杨观赐 ， 王琪 伟 ， 陈文博
（ １ ． 贵州大学 计算机科学与信息学院 ， 贵州 贵阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５ ； ２ ． 贵州大学 教育部现代制造技术重点实验室 贵州 贵阳 ５ ５ ０ ０ ０ ３； ３ ． 贵州汇通华城股份有限公司 ， 贵州 贵 阳 ５ ５ ０ ０ １ ８ ）
７ ） 当发生 事故 、 尤其 是发 生火 灾事 故 时 ， 将 导 致环 境恶 化 ， 不 易救援 ， 需 要采 取有 效 的措施 。
概括 而 言 ， 地 铁 环境 受 阳光 、 雨 雪 等 外 界 气 象
地铁 的环 境 与地 面建 筑 不 同 ，其 人 工 环境 要 求 能 够 满足众 多乘 客 和工作 人 员的综合 要求 ， 涉及 空 气
一
的温度 、 湿度 、 气流 速度 、 品质 、 噪声控 制 、 环 境色 渊
与光 照 等诸 多因素 。地 铁环 境具有 以下特点 ¨ ’ Ｊ ： １ ） 车站 和区 问隧 道 除 出入 口等极 少 部 位 与 外 界 相 连通 外 ，基 本 上 与 外 界 隔绝 ，只有 人 丁 气 候 环境 才能 满 足乘客 的要 求 。 ２ ） 列 车各 种设 备 的运 行 和 高 度 密集 的乘 客 都
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地铁中央空调节能控制（中）
蒋晓明，谭春林
（深圳市地铁集团有限公司，广东深圳518049）
摘要：对地铁中央空调系统的控制方式及其特点进行了论述与分析，并介绍了深圳地铁龙岗线中央空调系统在优化节能原则和控制策略指导下，通过集群控制、冷冻水流量闭环控制、焓值控制和时间表控制的综合应用，实现了节能降耗，提高了系统自动化水平和降低运营成本的目的。
实际应用结果表明，节能效果显著。
关键词：BAS；中央空调系统；优化控制；节能
3优化控制策略
深圳地铁龙岗线车站通风空调系统充分利用车站BAS 系统实现信息共享，通过冷水机组群控、焓值控制、冷冻水流量闭环控制、时间表控制四个方面进行节能，具体如下。
（1）冷水机组群控
群控系统加机策略：当系统末端负荷增加时，会通过冷冻水供/回水温度、压差和流量的变化来反映，冷水机组能够锁定设定的出水温度，当冷冻水量上升时，主机感应到水量的变化，此时主机则根据自身负荷调节的能力上载制冷负荷，当该台机组的系统负荷上升到其运行功率的90%时（可调），控
制系统启动另一台机组加机并延时（可调整），在启动延时后，如果运行功率>90%，则说明该台机组及其水泵的满载运行已不足以满足系统负荷值，且冷冻水出水温度不会稳定在设定的出水温度值上，此时开启第二台机组。
群控系统减机策略：假设2 台机组正在运行，当系统负荷变小时，空调的回水温度也会相应的减小，同样温湿度也会波动偏低，冷冻供水泵即减小所供应的水量，机组感应到相应的水量变化，机组负荷相应减小，当两台机组的负荷总量小于一台机组的额定功率时，在延时一段时间后，控制系统关掉其中一台机组，使另一台机组在高负荷效率状况下运行。
（2）焓值控制
根据室外空气参数与站厅、站台公共区回风湿球温度、组合式空调机组冷却器出风干球温度和露点温度之间关系，车站公共区全年空调通风可调风阀的位置来转变工况以达到明显的节能效果。
另外在早上运营开站前，对车站采取预冷，预冷时候关闭新风，以节约能源；晚上运营关站前，可根据实际情况，提前关闭公共区空调系统，以节约能源。
1）正常条件下（非火灾联动）
车站通风空调系统有3 种正常的运行模式（工况）：
模式1：小新风空调运行
模式2：全新风空调运行
模式3：全新风非空调运行
2）模式转换
3）焓值i的计算方法
由于车站室外焓值iw与车站回风焓值ir的计算通过温湿度探测器的测量值在BAS系统程序中进行计算，其公式如下：
i = 1.01t +(2500+1.84t)d 或i=(1.01+1.84d)t +2500d （kJ/kg干空气）（1）
式（1）中：
t ——空气温度，℃；
d ——空气的含湿量，g/kg干空气；
1.01 ——干空气的平均定压比热，kJ/(kg·K)；
1.84 ——水蒸气的平均定压比热，kJ/(kg·K)；
2 500 ——0℃时水的汽化潜热，kJ/kg。
4）焓值控制界面
（3）时间表控制
考虑车站公共区及设备房在不同时间对环境的要求不同，在非运营时间需要关闭公共区空调系统，因此在BAS系统中引入时间表控制功能。
在BAS操作界面中增加时间表编辑功能，可分别定义空调设备开始和结束运行的日期和时间，能依据设定的时间表自动切换运行模式，也可以周为单位进行周期性设置，可排除节假日或特定的日历日程，避免操作人员人为因素，有效提高能源的利用。
设置控制模式的时间表如图3。
（4）冻水流量闭环控制
针对地铁车站公共区与设备区对环境温湿度要求不同，利用PLC （可编程逻辑控制器）的AO模块（模拟量输入模块）对车站公共区及其重要设备房温湿度进行采集、经PID计算控制冷冻水流量二通阀的开度达到对冷冻水流量控制的控制。
BAS系统利用模拟量对二通阀开度进行PID控制原理如图4所示。
PID控制环节中，调节器的动作规律由以下公式决定：
Un = KP En + KIΣEi + KD ECn （2）
地铁龙岗线中央空调系统引入群控控制、焓值控制、冷冻水流量闭环控制、时间表控制等一系列控制技术，当冷水系统切换到自动控制时，由BAS系统采集外界环境温度、各个设备房、公共区温湿度传感器及冷水机组数据进行分析，当车站两台冷水系统在低负荷运行时，根据冷水机组群控理念自动关闭一套冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机。
在外界气温低时，通过空气焓值计算，甚至可以停止全部的冷水系统，直接将外界的低温空气
送进车站。
同时结合时间表控制，操作人员可以根据运营及节能需要对时间表进行编辑，根据运营时间或节假日运行不同的时间表控制空调设备的启停。