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地铁环控系统中应用变频技术的节能效果研究

周吉日  
【摘要】: 在地铁运营过程中,环境控制系统的用电量在地铁总用电量中占了相当大的比重,特别是带有空调的环控系统,尽管其投资仅占车站总投资的8%~10%,但其用电量却占到了整个地铁耗电量的40%~50%。而风机能耗在整个空调能耗中的比例又达到了50%左右。因此如何在环控系统的设计、运行等许多环节上进一步优化,找到可行的节能措施特别是针对风机的节能措施将对地铁的经济运行具有十分重要的意义。 在地铁环控系统中,由于车站设备管理用房空调通风系统(小系统)的容量较小并且该部分主要为设备和照明负荷负荷变化非常小,采用变频调速的意义不大;另外隧道通风系统(TVF系统)平时不运行,火灾排烟时全速运转,节能潜力较小,也可以不作变频考虑;水系统中冷冻机目前已具有负荷自动调节运行状况的能力,且保持高效率运行,所以可不对水系统进行调节;大系统的能耗非常大并且随人员变化及室外气象条件等变化起伏很大因此变频节能的潜力巨大。 变频调速在其他领域的环控系统中早已有成功的经验,但在地铁中的使用还在探索之中。本文以成都地铁某车站为例进行变频变风量节能效果研究。首先建立了屏蔽门地铁车站大系统的动态热负荷模型、变频器模糊控制规则及模型、室外及隧道气象模型、风机及其能耗模型等基本模型,然后确定了冬季站内控制溫度、夏季空调季节站内控制温度和基于RWI的温度控制表,最后分别基于空调运行中的各个阶段对车站进行了恒定温度控制,并且对夏季最不利天进行了相对舒适度控制。 通过对大系统在不同控制阶段下的变频变风量仿真,经分析发现变频控制可以达到较高的控制精度(回风温度波动基本控制在[-1,+1]之间)和较好的节能效果(全年在最热天7月1日节能最低此天双风机节能29.1%,过渡季节4月1日风机节能31.9%,全年在最冷天1月1日节能最高风机节能70%(两侧风机开启))。


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