关于无锡地铁车站环控大系统和水系统运行优化的几点措施

关于无锡地铁车站环控大系统和水系统运行优化的几点措施

发表时间：2018-09-10T16:40:48.390Z 来源：《科技研究》2018年7期作者：曹中华

[导读] 通过对环控大系统和水系统运行状态的运行参数，和存在的问题，提出运行优化的措施。（无锡地铁集团有限公司运营分公司江苏无锡 214000）

摘要：基于地铁地下车站近期运营空调季节处于部分负荷的状态，通过对环控大系统和水系统运行状态的运行参数，和存在的问题，提出运行优化的措施。

关键词：地铁环控大系统水系统节能

0 引言

地铁车站通风空调与空调水系统的设计容量一般按照地铁线路远期运营规模进行选型。在运营初期，列车运行的数量、进出车站的客流以及站内照明和设备容量远未达到远期预测规模，因而车站处于“温度较低，发热量较小”的车站室内热湿环境，在夏季车站空调冷负荷远低于通风空调与冷水机组的设计容量，即车站一般一直处于部分负荷状态。

在地铁运行初期的夏季空调季节，如何通过合理的节能控制措施，在车站处于部分负荷的情况下，在保障通风空调设备及水系统设备正常稳定运行的同时，进一步实现节能运行。

1 项目概况

无锡地铁一号线是无锡首条轨道交通线路，全长29.4km，起于惠山区堰桥站，止于滨湖区长广溪站，全线共设车站24座，其中高架站5座，地下站19座。在空调运行期间，我们选择一号线南禅寺站作为测试站点，该站是第11个车站，为地下二层岛式站台车站，车站有两个出入口。

2 现场测试

车站大系统采用变风量全空气系统，站厅层两端环控机房分别布置1台组合式空调器和1台回排风机，组合式空调箱和回排风机均采用变频控制，另每端布置1台小新风机对车站公告区送新风以满足人员的新风量。冷源采用2台螺杆式冷水机组，冷冻水系统为一次泵变流量系统，冷却水系统为一次泵定流量系统。

主要设备铭牌参数如下：①冷水机组额定制冷量为569kw,额定功率为111.5kw,COP值为5.1，蒸发器出口水温7.0℃，冷凝器进口水温32℃；②冷冻泵流量为108 m3/h，扬程为33m，功率为18.5kW；③冷却泵流量为130 m3/h，扬程为28m，功率为18.5kW；④空调机组风量为60000m3/h，机外静压850Pa，制冷量为669.9kW，电机功率为37kW。

在现场测试期间，冷水机组只运行一台，南禅寺站2#冷机某时刻的运行参数如下：

①冷冻水进出水温度为10.0/6.7℃；②冷却水进出水温度为27.5/29.4℃；③压缩机电流为93.1A

相应时刻，冷冻水和冷却水流量分别为76.5m3/h和157.7m3/h，计算得到冷机的制冷量、COP等性能参数，如下：①制冷量为294.5 kW；②输入功率为54.3 kW；③COP为5.4；④冷却侧散热量为349.6 kW；⑤不平衡率（%）为0.2。

根据水泵进出口压力、输入功率以及流量可以计算得到冷冻、冷却水泵的效率，具体如下：①冷冻水泵入口压力0.34 MPa，泵出口压力为0.48 MPa，流量为86.4 m3/h，输入功率为6.65 kW，扬程为14.3 m，效率为50.5%；②冷却水泵入口压力0.06 MPa，泵出口压力为0.27 MPa，流量为180.4 m3/h；③输入功率为19.23 kW，扬程为21.4 m，效率为54.7%。

根据水泵的铭牌参数，冷冻、冷却水泵的额定效率分别为52.4%和53.6%，实际运行效率与额定效率较为接近；但需要注意的是，水泵的实际扬程要小于额定扬程，使得水泵实际流量偏大，水泵电耗增加，具体对比如下所示，其中冷却水泵的功率已超过额定功率：

①冷冻泵额定流量为75.6m3/h，实际流量为86.4 m3/h，冷却泵的额定流量为130 m3/h，实际流量为180.4 m3/h；

②冷冻泵的额定扬程为16.2m，实际扬程为14.3m，冷却泵的额定扬程为28 m,实际扬程为21.4m；

③冷冻泵输入额定功率为6.35kW，实际输入功率为6.65kW，冷却泵的输入额定功率为18.5kW，输入实际功率19.23kw；

④冷冻泵的额定效率为52.4%，实际效率为50.5%，冷却泵的额定效率为53.6%，实际效率为54.7%。

说明：冷冻水泵实际运行的频率为35Hz，额定流量、扬程和功率已按照实际频率折算。

南禅寺站大系统风机采用变频运行，运行功率如下：

①B端空调机组的功率为10.2kW，风量为4.1m3/h；②B端回排风机的功率为6.3kW，风量为2.3m3/h；③小新风机的功率为0.4kW，风量为1.8m3/h；

说明：空调机组及回排风机的运行频率为35Hz,小新风机为工频运行

3 运行优化措施

地铁车站空调大系统的风机能耗在地铁空调能耗中占很大比例，车站大系统无论是负荷特性还是系统形式都适于采用变频变风量方式运行。实时反馈控制，通过测量车站回风实际温度，与车站设定温度进行比较，并根据差值控制变频器调节风机转速，实现系统变风量运行，保证车站的热环境状态。

在变频变风量调节下，需要对不同频率下系统送回风的风量进行测试匹配，通过送回风风量差来引入所需的新风量。但同时应注意夏季最小新风空调工况下新风量的控制，避免导致车站引入过多的新风，恶化了站内的环境，同时增加了无谓的空调负荷。

对于空调水的系统，冷机的启停条件是由外温和车站负荷决定的。当外温高于临界外温时，启动冷机是经济的。车站发热量越大，临界温度越低，说明车站负荷大时，更应开启冷机。考虑到地铁热环境对相对湿度的要求比较宽松，一般仅靠表冷段除湿就可满足要求。但在室外相对湿度大的情况下，关闭冷机直接通风，可能增大站内相对湿度，对人员舒适性不利。因此冷机的启停条件按干球温度来确定，虽然能耗会稍大，但对于室内环境是有利的。

空调水系统的水泵虽然装机容量不大，但是由于运行时间长，在运行总电耗中占有相当的比例。在运行方面的典型问题是水路的各类不当旁通问题。对于停止的冷机，应同时关闭其冷冻水、冷却水回路的水阀，停止这些水路中水的流动。在杜绝了各类不必要的水路旁通的基础上，对冷冻水泵实行变频控制，才能在部分负荷时减少循环流量，获得有效的节能效果。