高铁站中中央空调节能系统的应用现状
摘要：随着高铁站建设的不断发展,对于高铁站的设计建设提出了更高要求。在节能环保理念下,为实现中央空调系统运行的节能目标,除了要采用节能技术进行空调系统的设计和施工外,还应该从管理控制角度构建集成化管理系统,使中央空调系统运行得到有效控制,更好地实现节能降耗的目标。文章结合高铁站对于中央空调系统运行管理的现状,探讨如何进一步提高中央空调系统节能效益。
本文源自智能城市,2020,6(12):167-168.《智能城市》Intelligent City(月刊)中文，大16开，出版地：辽宁省沈阳市，2015年创刊，是国内公开发行的学术类期刊。以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，全面贯彻党的教育方针和“双百方针”，理论联系实际，开展教育科学研究和学科基础理论研究，交流科技成果，促进学院教学、科研工作的发展，为教育改革和社会主义现代化建设做出贡献。
1、高铁站应用中央空调节能系统集成化管理分析
集成化管理的方式在高铁站中央空调系统管理中得到了应用,是因为从宏观的角度来看,集成化的管理方式更符合节能环保的理念,利用一台设备、一个平台就能实现对所有中央空调系统中各个电力设备监督控制,不仅有效减少了人工投入,节省了人工费用,而且该方式有利于对问题进行综合分析和总结,及时发现系统运行中存在的安全隐患和故障并进行排除。
尤其在高铁站建设越来越多、服务越来越人性化的背景下,为满足人们高铁出行安全、舒适的要求,优质的中央空调节能系统及其对该系统的管理水平至关重要。在高铁站建设发展中,中央空调系统的能耗占整个高铁站总能耗的50%以上,高铁站是人流量较大的服务型建筑,所以除了要考虑如何使中央空调稳定高效运行满足高铁站运营需求外,还应该实现最小化的能耗和废弃物排放,确保社会效益、经济效益和环境效益综合效益的实现。
完整的中央空调系统由制冷剂、冷却水循环系统以及冷冻水循环系统、风机盘管空调系统和散热水塔构成,由于系统中设备众多,因此需要监控的对象也非常多,如果不使用集成化的管理模式,就需要花费大量人力物力,且分散式的管理很难及时发现问题和解决。而且现在的中央空调系统大多数存在滞后性、非线性、时变性、不确定性和强耦合性等缺陷,所以采用集成化管理的模式,提高对中央空调系统控制的灵活性和智能化才能实现有效管理。
2、中央空调节能系统集成化管理分析
2.1 中央空调节能系统能耗现状
随着高铁站的建设发展,采用现代化的中央空调技术已经成为现实。而在管理方面,采用集成化管理进行系统的能耗分析并给出针对性的节能解决对策十分必要。高铁站中的候车室、售票厅、进站口、出站口和办公区域、机房等区域都设置有中央空调系统,大多数高铁站空调能耗依旧很大,为了满足乘客进出站、候车和高铁站工作人员对于环境温度和舒适度的要求,中央空调系统的能耗占整个高铁站电力消耗的60%左右,甚至有的高达80%。在对空调设备的管理方面,信息化程度、集成化程度不够高,大量高铁站还没有实现和客运服务信息系统的集成化控制。
而如果对各个系统的控制都自成体系,就会出现信息无法及时有效传递的问题,无法在某个系统出现故障时实行联动控制,可能会因为处理不及时而扩大影响范围。而且目前大部分空调设备是以恒定的转速运行的,对于很多大城市的高铁站而言是24 h全天候运行的,如果不对所有的空调设备进行集成化管理就会使能耗一直处在较高的水平而产生巨大的能量损失。在高铁站实际运行中,各个因素是动态的且具有较大的波动性,如果不能结合高铁站具体营业时间、人员在各个时段的密度、站房、地域和季节等因素,空调的运转和客运服务系统不能进行信息集成,就会出现需求供应的不平衡现象,从而增大了不必要的空调能耗。
2.2 提高中央空调节能系统节能性的措施
首先,应该加强对其他国家先进中央空调节能系统集成化管理的关注,引进高新技术对于提高中央空调系统的节能性有很大作用。分析目前大部分高铁站设置的中央空调系统不能实现真正的节能环保,很大原因是供需不平衡,而进一步分析供需不平衡的原因,则和中央空调系统与高铁站客运服务系统没有实现有效的信息沟通相关。为更准确详细地了解每一个高铁站具体各个时段对于空调的需求量,就必须采用专门的节能预测软件实行对高铁站每一天能耗和节能的预测,并做好大数据采集与分析。
将客运服务信息系统和空调系统信息集成起来管理,根据客运服务系统提供的车站营业时间、各个时段客流量、车站接发车和站房设施等信息实现对办公区域、候车大厅、进出口站等空调的开关和温度的自动化控制,在营业时间开启空调,在非营业时间关闭中央空调,在客流量较大时调低温度在客流量时降低温度,从而实现了中央空调系统的“人性化”运行,尽可能地减少长时间运行的频率,提高空调系统运行的效率,不仅实现节能目标而且还能满足旅客对舒适度的要求。
现阶段应用于高铁站空调系统节能预测的软件最常见的是DCU-EMP,该软件在实际能耗和节能预测中取得了良好的效果。此外,大型高铁的人为控制只凭经验,在对空调机房设备进行开启和关闭控制操作时,不仅控制麻烦而且精确度不高,采用集成化的中央空调系统管理可以减少不必要能源的浪费,还能减少管理人员的工作量、降低工作强度。
3、中央空调节能系统集成化管理模式在高铁站应用的案例分析
3.1 中央空调集成化控制系统工作机理
在高铁站中央空调系统管理中采用集成化的管理方式,主要是对高铁站多个片区的冷却泵进行准确的工频控制,实现对冷却水系统和冷冻水系统的变流量控制,改变人工控制无法改善主机工况而引起不必要能耗的现象。设置集成化管理系统,一方面是为满足各片区对冷热量的需求,另一方面是通过对各片区实际冷热量需求的动态监控来调整相应的装置,使各区域获得的冷热量能满足实际运行需要,达到动态能量平衡的目标。对于并联水泵,采用集成化的管理模式,实现泵组的优化组合,实时监测和计算泵组合运行负荷需要的水流量,并通过数学模型的建立推算出满足改流量和压力下所需要的水泵数量和输出流量,使泵组消耗的能耗降到最低,实现最佳的节能效果。
3.2 中央空调集成化控制系统的作用
对中央空调系统中的各项设备进行联锁安全保护控制,即通过集成化管理系统实现对空调系统内各个设备的开关机联锁管控,避免了因人为控制导致的能耗和安全隐患。具体措施包括对空调冷冻水流量的低限保护和流量的调节速率保护,在冷冻水出水和冷却水回水时采取低温保护,避免蒸发器内冷冻水温度太低而造成结冰现象,降低压缩机故障发生的概率。中央空调系统的最根本目的是为了保障该系统中最不利点的水质、水量和水压力等参数值的准确,因此采用冷冻水供水和回水之间的压差保护技术,可有效避免因冷冻水管路中负荷急剧下降或阻塞而出现爆管事故。
4、结语
综上所述,由于高铁站中央空调系统设备众多复杂,且操作环节较多,存在大量隐蔽性环节,为此对于空调系统的检查维护难度很大。在传统管理方式下,因为对高铁站中央空调系统的管理未能和客运服务系统联系,因此很难准确把握高铁站运营情况,不能根据高铁站实际运行时间、客流量、站房设施等信息进行合理的空调系统控制,导致空调系统长时间运行而产生了许多不必要的能源消耗。从节能环保的角度来看,在大型高铁站中,采用集成化的管理方式使中央空调系统和其他系统联系起来,建立信息管理平台,不仅可以及时发现系统运行故障并解决,而且还能根据高铁站实际运营情况调节空调系统的运行,除了可以充分发挥中央空调系统节能功效,也提高了高铁站运行管理的水平。
参考文献：
[1]张荣.智能楼宇电力需求响应终端的研究与设计[D].北京:华北电力大学,2015.
[2]陈永顺.中央空调节能系统集成化管理在高铁站的应用[J].中国新技术新产品,2017(3):128-129.