一种直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制方法

技术领域：

本发明属于空气调节自动控制技术领域，涉及一种直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制方法。

背景技术：

地铁地下车站环境温度、湿度的控制完全依靠地铁通风空调系统实现，其功能不仅应满足人员的舒适性需要，同时还应保证设备的正常运转，系统运行能耗一直居高不下。直接蒸发冷却地铁通风降温系统无需机械制冷，是以自然界中可再生能源干空气能作为热湿交换与传递的驱动力，将被处理的高温干燥空气经地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组填料表面形成的水膜热质交换来降温冷却为相对饱和的低温湿空气，送入地铁站内进行消除余热，控制室内环境温度及湿度满足要求的一种通风空调系统。直接蒸发冷通风降温无需机械制冷，具有清洁环保、节水节电、低成本、低能耗的明显优势。通过节能运行自动控制方法，充分挖掘系统最佳运行潜力，以实现系统的整体高效低耗能，为节能减排、保护环境资源起着重要的作用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制方法，其克服了现有技术中存在的系统运行能耗高的问题，本发明实现直接蒸发冷却地铁通风降温系统在满足环境舒适度要求的前提下长期运行耗能最低，达到运行节电的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过机组节能控制柜与地铁车站BAS系统的互联，实现BAS系统下发的直接蒸发冷却地铁通风降温系统一键启动或停止控制指令；

(2)机组节能控制柜通过对各项传感器采集的数据进行计算分析与比较判断，并给出各受控设备的具体运行状态指令，控制各受控设备运行；

(3)直接蒸发冷却地铁通风降温系统自动运行控制。

步骤(1)中，

每天地铁运营开始，BAS系统一键下发直接蒸发冷却地铁通风降温系统的运行启动命令至机组节能控制柜，由机组节能控制柜负责各受控设备的启动运行，并按控制方法执行具体的运行状态和自动切换控制；

每天地铁运营结束，BAS系统一键下发直接蒸发冷却地铁通风降温系统的停止命令至机组节能控制柜，由机组节能控制柜负责各受控设备的停止运行；

当出现火灾或事故时，BAS系统一键下发直接蒸发冷却地铁通风降温系统的停止命令，并解除其对各受控设备的控制权限，交由BAS系统直接控制地铁车站送风机和地铁车站排风机进行火灾或事故通风运行。

步骤(2)中，

参与直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制的传感器采集数据项包括：室外空气干球温度值T

步骤(2)中，

参与直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制的数据计算分析或比较项包括：地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率η、受控设备实测耗电量总和、地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率变化幅度△η、地铁车站站厅或站台公共区环境空气相对湿度变化幅度△Φ。

步骤(2)中，

参与直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制条件设定项包括：

设定地铁初期、近期、远期不同阶段地铁车站送风机和地铁车站排风机的初始运转频率，即为满足基本换气需求通风量对应的频率，作为系统开机运行的基础；

设定地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率变化幅度的允许范围值、地铁车站站厅或站台公共区环境空气相对湿度变化幅度的允许范围值，作为调整循环水泵运转频率自动转换的依据；

设定循环水泵启动开机运行的初始运转频率为35Hz、相应打开顶部喷淋管路阀门，当水泵运转频率自动调整到50Hz时，应打开前侧喷淋和顶部喷淋的各管路阀门；

设定系统启动运行时的T

步骤(3)中，直接蒸发冷却地铁通风降温系统自动运行控制方法为：

每天地铁运营开始，机组节能控制柜接到BAS系统下发的系统运行启动命令后，首先对传感器所采集的室外空气干球温度值T

当判定采用机械通风方式进行自动节能运行期间，机组节能控制柜继续对传感器自动采集传输的每组数据同步计算，并根据室外空气干球温度值T

循环水泵的初始运转频率设定为35Hz，启动后可在35Hz与50Hz之间根据地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率变化幅度和地铁车站站厅或站台公共区环境空气相对湿度变化幅度自动切换；当循环水泵的运转频率为35Hz时，循环水系统前侧喷淋管路或顶部喷淋管路的阀门开启；当循环水泵的运转频率为50Hz时，循环水系统前侧喷淋管路和顶部喷淋管路的阀门均开启；当循环水泵停止运转时，循环水系统前侧喷淋管路和顶部喷淋管路的阀门均关闭；

当判定采用蒸发冷却通风降温方式进行自动节能运行期间，机组节能控制柜继续对传感器自动采集传输的每组数据同步计算，并根据车站组合式水膜蒸发空调冷却机组出风口空气干球温度值T

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

(1)本发明可通过设定运行控制触发条件、进行自动判定和分析计算后，对直接蒸发冷却地铁通风降温系统进行节能运行自动控制，达到节约能源的目的。

(2)本发明可针对室外气象参数、地铁车站空调负荷的变化特点，在保持地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率变化不超允许设定范围的原则和运行设备总耗电量计算最小的原则下，实现蒸发冷却通风降温方式、机械通风方式相结合运行以及地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组循环水系统的前侧喷淋、顶部喷淋及前侧+顶部喷淋结合的多种控制策略的自动调节控制功能。

附图说明：

图1为本发明的运行控制方法示意图。

图中符号说明：(T

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明为一种直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制方法。本发明通过采集室内外环境温度和湿度参数、送风状态参数、风机与循环水泵设备的运行耗电量及运转状态，按相应的算法控制风机与循环水泵设备自动运行，以保证随地铁车站空调负荷的实时动态变化而相应自动调节，实现直接蒸发冷却地铁通风降温系统在满足环境舒适度要求的前提下长期运行耗能最低，达到运行节电的目的。

参见图1，本发明包括以下步骤：

(1)通过机组节能控制柜与地铁车站BAS系统的互联，实现BAS系统下发的直接蒸发冷却地铁通风降温系统一键启动或停止控制指令。具体为：

每天地铁运营开始，BAS系统一键下发直接蒸发冷却地铁通风降温系统的运行启动命令至机组节能控制柜，由机组节能控制柜负责各受控设备(地铁车站送风机和地铁车站排风机、循环水泵及电动风阀、循环喷淋水管阀门)的启动运行，并按控制方法执行具体的运行状态和自动切换控制。

每天地铁运营结束，BAS系统一键下发直接蒸发冷却地铁通风降温系统的停止命令至机组节能控制柜，由机组节能控制柜负责各受控设备的停止运行。

当出现火灾或事故时，BAS系统一键下发直接蒸发冷却地铁通风降温系统的停止命令，并解除其对各受控设备的控制权限，交由BAS系统直接控制地铁车站送风机和地铁车站排风机进行火灾或事故通风运行。

(2)机组节能控制柜通过对各项传感器采集的数据进行计算分析与比较判断，并给出各受控设备的具体运行状态指令，控制各受控设备运行。

参与直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制的传感器采集数据项包括：室外空气干球温度值(T

参与直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制的数据计算分析或比较项包括：地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率(η)、受控设备实测耗电量总和、地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率变化幅度(△η)、地铁车站站厅或站台公共区环境空气相对湿度变化幅度(△Φ)。

参与直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制条件设定项包括：

设定地铁初期、近期、远期不同阶段地铁车站送风机和地铁车站排风机的初始运转频率，即为满足基本换气需求通风量对应的频率，作为系统开机运行的基础；

设定地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率变化幅度的允许范围值、地铁车站站厅或站台公共区环境空气相对湿度变化幅度的允许范围值，作为调整循环水泵运转频率自动转换的依据；

设定循环水泵启动开机运行的初始运转频率为35Hz、相应打开顶部喷淋管路阀门，当水泵运转频率自动调整到50Hz时，应打开前侧喷淋和顶部喷淋的各管路阀门；

设定系统启动运行时的T

对于运营初期地铁客流偏低、空调负荷变化幅度不明显时，可设定采集周期为20-30分钟；随着运营时间和客流增长、空调负荷变化幅度变大时，为保证室内环境温湿度在要求的幅动范围内变化，可设定采集周期为10-15分钟。

(3)直接蒸发冷却地铁通风降温系统自动运行控制策略方法为：

每天地铁运营开始，机组节能控制柜接到BAS系统下发的系统运行启动命令后，首先对传感器所采集的室外空气干球温度值(T

当判定采用机械通风方式进行自动节能运行期间，机组节能控制柜继续对传感器自动采集(采集周期即采集间隔时间可自行设定)传输的每组数据同步计算，并根据室外空气干球温度值(T

循环水泵的初始运转频率设定为35Hz，启动后可在35Hz与50Hz之间根据地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率变化幅度和地铁车站站厅或站台公共区环境空气相对湿度变化幅度自动切换。当循环水泵的运转频率为35Hz时，循环水系统前侧喷淋管路或顶部喷淋管路的阀门开启；当循环水泵的运转频率为50Hz时，循环水系统前侧喷淋管路和顶部喷淋管路的阀门均开启；当循环水泵停止运转时，循环水系统前侧喷淋管路和顶部喷淋管路的阀门均关闭。

当判定采用蒸发冷却通风降温方式进行自动节能运行期间，机组节能控制柜继续对传感器自动采集(采集周期即采集间隔时间可自行设定)传输的每组数据同步计算，并根据车站组合式水膜蒸发空调冷却机组出风口空气干球温度值(T

控制策略方法中所涉及的风机运转频率与风机运行风量换算、车站站厅或站台公共区环境温度控制所需通风风量计算、地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率计算均以专业基本理论计算公式为依据，不再赘述罗列。

实施例：

本发明所涉及的一种直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制方法：

一、以某工程项目所在地的气候特征及工程特点，确定所有空气温度、空气相对湿度传感器的数据采集周期按照间隔15分钟自动采集，并传输、记录存储、分析一次，所有风机、水泵设备的耗电量按实时测量、传输、记录存储。

二、系统联动运行接口控制界面为：所有采集数据的计算分析与比较判断均由机组节能控制柜负责实现，同时实现直接蒸发冷却地铁通风降温系统的运行控制功能；机组节能控制柜的全部数据(包含各受控设备的运行状态信息、故障报警信息)均可通过通讯传输方式上传给地铁车站BAS系统，并可接受和执行BAS系统下发的直接蒸发冷却地铁通风降温系统一键启动或停止控制指令。具体为：

(1)每天地铁运营开始，直接蒸发冷却地铁通风降温系统的运行启动命令通过BAS系统下发至机组节能控制柜，由机组节能控制柜负责各受控设备(地铁车站送风机和地铁车站排风机、循环水泵及电动风阀、循环喷淋水管阀门)的启动运行，并按控制方法执行具体的运行状态和自动切换控制。

(2)每天地铁运营结束，直接蒸发冷却地铁通风降温系统的停止运行命令通过BAS系统下发至机组节能控制柜，由机组节能控制柜负责各受控设备的停止运行。

(3)火灾或事故通风模式时，BAS系统下发机组节能控制柜的停止指令并解除其对各受控设备的控制权限，由BAS系统直接控制地铁车站送风机和地铁车站排风机进行火灾或事故通风运行。

三、以地铁运营初期阶段(初期阶段指地铁建成通车后的前3年时间段)为例，说明正常运行工况下系统由机械通风方式启动自动运行切换至蒸发冷却通风降温方式、再由蒸发冷却通风降温方式自动运行切换至机械通风方式的一种直接蒸发冷却地铁通风降温系统运行控制方法，具体如下：

条件设定1：风机初始运转频率设定为25Hz即可满足车站换气需求的通风量的需要。

条件设定2：地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率变化幅度△η＞±5％时需要自动调整循环水泵运转频率(即由35Hz增加至50Hz，或由50Hz降低至35Hz)。相对湿度变化幅度△Φ＞±10％时自动反向修正循环水泵运转频率的调整(即50Hz再变回35Hz，或由35Hz再变到50Hz)。

条件设定3：当T

运行控制方法简述如下：

(1)每天地铁运营开始，机组节能控制柜接到BAS系统下发的系统运行启动命令后，首先对T

(2)在机械通风方式运行期间，机组节能控制柜继续对传感器间隔15分钟采集传输的每组数据同步计算，当T

机组节能控制柜实时进行各受控设备耗电量的统计与求和计算，经比较，本次分析周期内的耗电量实测值之和已超过在下一分析周期若采用蒸发冷却通风降温方式时的耗电量理论计算值之和，机组节能控制柜随即自动下发开启顶部喷淋管路阀门、循环水泵35Hz启动运转命，系统自动由采用机械通风方式切换至采用蒸发冷却通风降温方式运行的状态。

(3)采用蒸发冷却通风降温方式运行期间机组节能控制柜继续对传感器间隔15分钟采集传输的每组数据同步计算，当T

机组节能控制柜同步计算地铁车站组合式水膜蒸发空调冷却机组蒸发效率值η及环比值△η变化，当△η＞±5％，自动调整循环水泵运转频率由初始的35Hz增加至50Hz，同步自动调整打开前侧喷淋管路阀门，循环水系统由顶部喷淋调整为前侧+顶部喷淋结合的淋水方式。

机组节能控制柜继续同步计算相对湿度环比变化△Φ值，当△Φ＞±10％，自动反向修正循环水泵运转频率的调整，即由50Hz再变回35Hz，对应自动调整关闭前侧喷淋管路阀门或顶部喷淋管路阀门。

机组节能控制柜继续同步实时记录风机运转频率，当频率自动调整降低至25Hz时，且连续两个数据采集周期内T

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等同结构变化，均应包含在发明的专利保护范围内。