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探究中央空调节能系统集成化管理在高铁站的合理使用

作者:2017-05-31 17:09文章来源:未知
        低碳节能的中央空调在高铁上的运用已日趋成熟,高铁站的设计、建设在发展过程中对中央空调系统的节能减排效果愈加重视。根据有关数据显示,中央空调系统的能耗约占一整个大型建筑的总能耗的40%以上,高铁站作为一个人流量天天保持巨大的服务型建筑物,需要重点考虑如何在中央空调稳定高效调节站内温度的情况下,还能够实现最小化的能源消耗和废弃物排放。中央空调是高铁站里一个必不可少的公共设施,不断增加低碳节能是高铁站的中央空调系统的要求,是保证社会效益、经济效益和环境效益三者综合效益的需要。因此,实现中央空调节能系统集成化管理在高铁站的应用值得深入研究。
  1.中央空调节能系统集成化管理应用于高铁站的概况
  1.1 中央空调节能系统集成化管理应用于高铁站的背景
  首先,我们可以直观地感受到生活中的高铁站越建越多,服务效果愈加人性化和舒适化,其中不可或缺的一项公共设备就是一套优质的中央空调节能系统。一套完整的中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成。组成部件较多,所以必须进行有序的集成化管理制,提高节能减排效果。冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换,由冷却水泵将带来热量的冷却水泵到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却,与大气之间进行热交换,将热量散发到大气中去,实现“冬暖夏凉”。现存的中央空调系统大部分存在着时滞性、非线形、时变性、不确定性和强耦合性等多个缺点。针对这些诶缺点,研究人员和相关工作人员要知道不能再简单地把传统的一些控制思路运用到空调系统领域,而是必须要采用一种多变性的智能控制。
  1.2 中央空调节能系统集成化管理应用于高铁站的意义在理论和实践中,智能楼宇应该在建筑整体结构、大小系统、服务质量、管理层面上相对普通建筑要做到技术先进、人性化、住户体验佳地多。智能楼宇除了核心的5A系统外筑物以及附属部分的管理和保护工作是十分必要的,也是保证企业效益的一个重要方面。同时也关乎普通民众的生命以及财产安全。建筑业一直都是中国的一项极具市场潜力、蓬勃发展的行业,新型建筑不断拔地而起、处处可见,国内房价也基本是居高不下。建筑业内必须顺应潮流,预测未来建筑的发展方向,积极地开发先进的智能楼宇建筑,同时配套充分利用互联网等先进技术的设备综合管理系统。
  2.中央空调节能系统集成化管理
  2.1 中央空调节能系统能耗现状分析
  我国的高铁站建设与时俱进,同现代化的中央空调技术一起飞速向前发展。所以运用先进的中央空调节能系统的集成化管理进行能耗分析并得出相应适合的节能解决对策具有科学性,也是非常有必要的。候车室、售票厅、进站口、出站口、办公区、机房等区域都需要设置有中央空调系统,满足乘客进站、候车以及高铁站工作人员的正常环境温度和适度需求。大量高铁站中央空调系统的调查结果表明,我国大部分正在运营中的高铁站的空调能耗都相当大,平均约占总能耗的60%,有一部分甚至高达80%。高铁站空调泵组设备的运行方式普遍采用恒定转速运行。由于空调设备的信息化集成水平并不高,所以大量高铁站都未实现与客运服务信息系统的集成控制。举个例子,METASYS空调系统的集中控制系统自成体系存在信息孤立的问题,根据现场实际情况难以进行联动控制。在控制方式上,办公区域能够做到各区域独立控制,客运服务区域采用人工或系统集中控制。北京等大城市的高铁站往往是全天24小时都保持运行,部分小城市则是具有固定化的营业期间。运行期间如果空调设备恒定转速运行,能耗将一直保持在高水位。然而实际情况是运行期间的各因素都是动态的,波动性时小时大。一部分高铁站不能结合高铁站的营业时间、人员密度、站房、地域、季节等因素,也就是说空调的实际运转未与客运的服务系统进行信息集成,需求供应不平衡的最终结果就是导致空调能耗较大。
  2.2 中央空调节能系统的节能对策
  了解并借鉴欧美和日韩先进的中央空调节能系统的集成化管理经验,并且引进它们的国际领先水平的高含量技术有利于我国的中央空调技术更上一层楼。上述已经提到引起我国大部分高铁站的中央空调系统不节能不减排的主要原因在于“供需不平衡”,所以我们首先要做的是更准确更具体地了解并熟悉每个高铁站具体的空调需求量。这也就要求一个节能预测专用软件对高铁站每天进行能耗及节能预测、大数据采集和分析。通过客运服务信息系统与空调系统的信息集成,根据客运服务管理系统所掌握的车站营业时间,实现办公区域空调的开关及温度的自动控制,实现营业时间空调开启,非营业时间空调关闭,减少运行时间,提高运行效率;在车站客运服务区域,根据车站接发车、人员密度、站房设施等因素,自行调节空调的开关和温度,达到节能与旅客舒适度的最佳性能比,进而达到节能目的。市场上已有的优质节能预测专用软件为DCU-EMP,已经运用于南方地区的多个高铁站进行能耗及节能预测,并取得了很好的实际效果。而且,一个大型的高铁站往往存在多个片区,整个冷源系统如果没有实施科学的能源智能化管控平台,而只是操作人员依靠工作经验,每天人为对空调机房的设备进行启停控制,中央空调系统控制麻烦且控制不精确。集成化的中央空调节能系统管理既避免了能源浪费,同时还可以减轻管理人员工作强度。
  3.中央空调节能系统集成化管理应用于高铁站的实例
  3.1 DCU SCADA800中央空调控制系统工作原理
  中央空调节能系统的集成化管理发现节能效果差的主因包括冷却水温度未实现节能控制、冷却塔未实现节能控制和中央空调整体系统运行低利用率。高铁站多个片区的冷却泵要分别准确地进行工频控制。浙江大冲公司的DCU SCADA800中央空调控制系统冷却水回水温度直接影响冷水主机能效,温度过低会增加蒸发压力,温度过高会增加冷凝压力,主机COP都会降低。高铁站各个片区的中央空调冷冻水系统、冷却水系统都应该实现合理的变流量控制,同时每天的人工手动控制很难对主机进行基于提高整体能效值(COP)的主机群控策略和主机工况优化策略,必然造成中央空调能耗的浪费。DCU SCADA800系统以满足各区域的冷/热量需求平衡为控制目标,通过监测各区域的实际冷/热量需求动态调整相应的调节装置,使各区域获得所需求的冷/热量,达到一种动态的能量平衡,提高了节能效果。针对并联水泵,在多台水泵并联运行中,DCU SCADA800系统的泵组优化组合控制技术是以控制系统实时监测计算的负荷所需的水流量为控制目标,并建立智能数学模型,推算出满足该流量及压力等条件下所需运行的水泵台数及输出流量,使泵组消耗的功率达到最低,达到最佳的节能效果。动态双向变流量控制技术在空调二次泵系统中,DCU SCADA800中央空调能源管理控制系统通过动态的调节一次循环侧和二次循环侧流量,达到冷量平衡,消除加减机产生的梯度流量,避免平衡管产生正向或逆向流量,保证空调使用效果的同时达到最佳节能效果。
  3.2 DCU SCADA800中央空调控制系统关键作用
  对中央空调系统设备施行连锁安全保护管制,即集成化管控系统对各个设备的开、关机进行连锁顺序管制,由此避免人为控制造成的能量浪费和安全隐患。其中的具体措施包括对空调冷冻水流量进行低限保护及流量调节速率保护。冷冻水流量过低时蒸发器会出现结冰现象,当调节速率过快、流量过大时更甚者有高铜管破裂事故。DCU SCADA800中央空调控制系统就做了相关方面的改善,进行冷冻水出水、冷却水回水低温保护,防止蒸发器内冷冻水温度过低造成结冰现象,减少压缩机故障的情况。中央空调系统的最根本目的是保障系统的最不利点水质、水量、水压力、水温参数数值的准确性,既不要偏大也不要偏小。所以就研究对于冷冻水供、回水之间采用压差保护的技术。压差过低时,空调系统最不利点的冷冻水流量会不够,压差保护可以有效减少冷冻水管路中因负荷急剧下降或者是阻塞而造成的爆管现象。
  结语
  高铁车站的中央空调系统的设备复杂、环节繁多、隐蔽工程量大,对系统维护带来很多困难,在节能环保等方面有大量细节值得探讨与研究。本文从空调冷却塔系统改进进行了探索,取得了一定的成效,在高铁大型车站的同类设备的维护与节能方面,可以深入细致地开展类似的实践。

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