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[摘 要]地铁车站空调水系统是地铁环境与设备监控系统的重要组成部分，在地铁运营中发挥着重要作用。地铁空调水系统可以根据地铁内部环境的变化自动进行温度湿度调节，为地铁车站各系统设备、车站工作人员及乘客提供舒适可靠的工作环境和乘车环境。
[关键词]地铁车站空调；水系统；控制方法
中图分类号：TU962 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0238-01
随着我国经济的快速发展，对于能源的需求在逐年增加，同时能源的消耗及浪费现象也原来越严重，地铁作为公共交通体系中的重要一环，在城市中发挥着重要的作用。其中，地铁中的冷却系统是地铁中的耗能大户，为了响应国家对于节能提效的号召，需要对地铁冷却系统中所使用的各个设备进行耗能分析，并就如何对各设备进行节能调节进行介绍。
1地铁车站空调水系统
地铁各车站实行分站供冷，通常采用多机并联运行的空调水系统。分站供冷水系统负责向本车站的空调大系统和小系统供冷，即负责本站全车站的供冷需要。
冷冻水系统通常在制冷机房设分水器、集水器，制冷机冷冻进、出水管直接与集、分水器相连。空调末端冷冻水系统（大小系统）走同程，冷冻供水管从分水器分别单独接出大小系统供水管。在分水器、集水器间设压差旁通装置，膨胀水管直接连在集水器上，冷冻回水管分别从大小系统连接回集水器。
冷却水系统通常是制冷机的冷却出水经过冷却塔冷却后，再通过冷却水泵入制冷机，形成一个冷却水循环系统。
2空调水系统设备控制的一般算法
制冷机和一级冷冻水泵为定水量运行，对于多套机组并联的制冷供冷系统，需满足如下要求。
1）冷负荷需求变化。当冷负荷需求超过1套冷机水泵供应能力时，则增加1套冷水机组运行；反之，则减少1套冷水机组运行。空调水系统的监控系统能作出准确判断，以防止冷水机组误投入或误停运。
2）冷水机组投退及时。根据监测系统的实时数据和控制时间表，并结合干扰因素的流量提前反馈，克服控制系统的滞后问题，防止因早投带来的浪费或因延误造成的不良影响。
车站冷负荷的一般计算公式为
（1）
式中：W为冷负荷，kW/h；Q为冷水机组回水流量，m3/h；CPti为对应于Ti时水的比热容，kJ/（kg·℃）；Ti为冷水机组供水管溫度，℃；CPtj为对应于Tj时水的比热容，kJ/（kg·℃）；Tj为冷水机组回水管温度，℃。
当冷水机组稳定运行后，监控系统实时计算系统的冷负荷，根据冷负荷情况，结合制冷机能力，按一定的模型自动控制机组台数，适时进行台数的增减控制，同时达到满足用户需要和节能的目的。
3根据运行人员设定参数自动调节控制
冷水机组的出水参数主要有温度和流量。
1）供水、回水温差主要受用户影响，当温差超出设定范围时，需要增加冷冻水的流量即需要增加投运1套冷水机组。反之，当用户冷负荷减小，温差小于一定范围时，则减少1套冷水机组运行，冷冻水的流量也将随之减小。
2）在一些特殊情况下，如车站数据不能及时传送到设备监控系统时，则需根据当前的气候条件计算并统计空气焓值与控制目标焓值之间的规律，作为前馈数据，适当修正因温度滞后带来的影响，及时对车站冷水机组的运行台数进行组合调整。
4根据车站参数自动调节控制
各车站的进出水参数主要包含温度和流量，结合公式1（车站冷负荷的一般计算公式），则全线车站的总冷负荷为
（2）
式中：i为地铁全线中第i个车站；Wi为第i个车站的冷负荷，kW/h。
全线车站总冷负荷在一定程度上可以反映全线各个车站的综合情况，由于各个车站的具体情况不同，因此对于冷负荷的需求也各不相同，笼统的用公式2来处理将会使各车站的舒适度有一定的差别。所以对各车站的冷负荷处理，需要考虑到各车站二通流量调节阀开度与其温差、流量之间的关系，来决定是否增（减）1台冷水机组，以均衡地满足各车站的需求。
5根据室内外气候条件自动调节控制
室外气候条件的参与调节能使水系统的运行和运行机组的组合起到及时和稳定的作用。特别是在夏季初期和末期，一日之内气温变化较大，更应做到预测性调节。这时室外气温参数可以作为控制回路的前馈因素发挥作用。
6机组运行台时组合增减控制的均衡性
1）机组运行增减台时的必要性。即根据设计的模型和规定的条件作出判定，做到空调系统应投运的则投运，需要增减台数的则增减投运台数。
2）及时性即考虑到系统的长距离输送以及温度变化的滞后情况，能及时调节冷源制冷能力，同时能及时兼顾各个车站的不同情况。
3）对于投运或停运行的动作条件，应考虑到防止调节系统振荡的可能，给予相应的“死区”，以避免冷水机组启/停的频繁动作，保障机电设备的安全，延长使用寿命。
7冷却塔的节能
7.1影响冷却塔节能的主要因素
冷却塔工艺设计参数的选择。冷却塔工艺设计参数如流量、进出水温度、湿球温度、干球温度等的确定决定了冷却塔的造价和能耗的规模。当循环水量和风量一定是，入力和全负荷相同时，冷却能力与温度条件有关。同样当入口水温一定或出口水温一定时，冷却能力随室外湿球温度的降低而增加。
实际运行时，当室外湿球温度降低时，冷却塔出口水温也降低，而热负荷并不随室外湿球温度的降低而增加，故冷却水温度不能上升到设计温度，冷却塔入口水温不能维持不变。相反，当室外温度变低时，热负荷变小，冷却水温度也不会上升，冷却塔也不需要冷却到室外湿球温度以下，实际上在比标准设计温度条件低的温度下达到了平衡，温差范围变小，冷却塔的部分负荷效率也比全负荷时低。
冷却塔风机的节能。风机节能的最佳方案是控制风机转速，可通过改变电动机控制系统来调节电动机运行的转速，从而达到控制风机转速的目的。若采用变频器调节风机转速改变风机风量，可使冷却塔在出水温度提高2-3℃的情况下，仍能满足冷却塔出水温度小于等于32℃的工艺要求，这显然可以节省电能。
7.2冷却塔使用多年后的变化与维护管理
热交换材料之间的堵塞是风量降低和冷却能力降低的原因。当空气流过水模充填材料的水流表面时，水被蒸发浓缩，在表面产生不纯物；水质等原因也会在其表面上产生水垢等，将堵塞空气通道，增加空气阻力，降低空气流量。堵塞的程度与循环水的水质与温度，补水的水质与量，使用水处理剂的情况，清扫的次数和阳光的照射等有关。
保持规定风量是使冷却塔性能不变的必要条件。防止风量降低的措施是冷却塔的维护管理，包括冷却水的水处理和排污等水质管理。排污的方式大致上可分为与水质无关，将排污量控制到一定值的方式和通过电导率、PH调节器等传感器连续地检测水质，适应水质要求自动的排污方式。定量排污存在水的无效利用的溢流浪费、排污不够和不能根据运行条件改变而变化等问题。
结论
综上所述，地铁空调水系统作为环境与设备监控系统的重要组成部分，对地铁车站的安全稳定与舒适运营至关重要。地铁车站在日常运营中，可根据现场实际情况对本车站的空调水系统进行相应的优化设计，力争为地铁车站各系统设备、车站工作人员及乘客提供舒适可靠的工作环境和乘车环境。
参考文献：
[1]马光友.地铁空调冷却水系统运行分析[J].暖通空调，2017，1.
[2]郭颖.地铁中央空调典型冷却塔运行性能分析及评价[D].华南理工大学，2017，5.
[3]张志明.地铁大型空调系统中组合式空调机组设计调试分析[J].制冷与空调，2017，9.
[4]滕柏华，王治学.地铁空调水系统的节能控制[J]智能建筑，2017（107）：47-50.
[关键词]地铁车站空调；水系统；控制方法
中图分类号：TU962 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0238-01
随着我国经济的快速发展，对于能源的需求在逐年增加，同时能源的消耗及浪费现象也原来越严重，地铁作为公共交通体系中的重要一环，在城市中发挥着重要的作用。其中，地铁中的冷却系统是地铁中的耗能大户，为了响应国家对于节能提效的号召，需要对地铁冷却系统中所使用的各个设备进行耗能分析，并就如何对各设备进行节能调节进行介绍。
1地铁车站空调水系统
地铁各车站实行分站供冷，通常采用多机并联运行的空调水系统。分站供冷水系统负责向本车站的空调大系统和小系统供冷，即负责本站全车站的供冷需要。
冷冻水系统通常在制冷机房设分水器、集水器，制冷机冷冻进、出水管直接与集、分水器相连。空调末端冷冻水系统（大小系统）走同程，冷冻供水管从分水器分别单独接出大小系统供水管。在分水器、集水器间设压差旁通装置，膨胀水管直接连在集水器上，冷冻回水管分别从大小系统连接回集水器。
冷却水系统通常是制冷机的冷却出水经过冷却塔冷却后，再通过冷却水泵入制冷机，形成一个冷却水循环系统。
2空调水系统设备控制的一般算法
制冷机和一级冷冻水泵为定水量运行，对于多套机组并联的制冷供冷系统，需满足如下要求。
1）冷负荷需求变化。当冷负荷需求超过1套冷机水泵供应能力时，则增加1套冷水机组运行；反之，则减少1套冷水机组运行。空调水系统的监控系统能作出准确判断，以防止冷水机组误投入或误停运。
2）冷水机组投退及时。根据监测系统的实时数据和控制时间表，并结合干扰因素的流量提前反馈，克服控制系统的滞后问题，防止因早投带来的浪费或因延误造成的不良影响。
车站冷负荷的一般计算公式为
（1）
式中：W为冷负荷，kW/h；Q为冷水机组回水流量，m3/h；CPti为对应于Ti时水的比热容，kJ/（kg·℃）；Ti为冷水机组供水管溫度，℃；CPtj为对应于Tj时水的比热容，kJ/（kg·℃）；Tj为冷水机组回水管温度，℃。
当冷水机组稳定运行后，监控系统实时计算系统的冷负荷，根据冷负荷情况，结合制冷机能力，按一定的模型自动控制机组台数，适时进行台数的增减控制，同时达到满足用户需要和节能的目的。
3根据运行人员设定参数自动调节控制
冷水机组的出水参数主要有温度和流量。
1）供水、回水温差主要受用户影响，当温差超出设定范围时，需要增加冷冻水的流量即需要增加投运1套冷水机组。反之，当用户冷负荷减小，温差小于一定范围时，则减少1套冷水机组运行，冷冻水的流量也将随之减小。
2）在一些特殊情况下，如车站数据不能及时传送到设备监控系统时，则需根据当前的气候条件计算并统计空气焓值与控制目标焓值之间的规律，作为前馈数据，适当修正因温度滞后带来的影响，及时对车站冷水机组的运行台数进行组合调整。
4根据车站参数自动调节控制
各车站的进出水参数主要包含温度和流量，结合公式1（车站冷负荷的一般计算公式），则全线车站的总冷负荷为
（2）
式中：i为地铁全线中第i个车站；Wi为第i个车站的冷负荷，kW/h。
全线车站总冷负荷在一定程度上可以反映全线各个车站的综合情况，由于各个车站的具体情况不同，因此对于冷负荷的需求也各不相同，笼统的用公式2来处理将会使各车站的舒适度有一定的差别。所以对各车站的冷负荷处理，需要考虑到各车站二通流量调节阀开度与其温差、流量之间的关系，来决定是否增（减）1台冷水机组，以均衡地满足各车站的需求。
5根据室内外气候条件自动调节控制
室外气候条件的参与调节能使水系统的运行和运行机组的组合起到及时和稳定的作用。特别是在夏季初期和末期，一日之内气温变化较大，更应做到预测性调节。这时室外气温参数可以作为控制回路的前馈因素发挥作用。
6机组运行台时组合增减控制的均衡性
1）机组运行增减台时的必要性。即根据设计的模型和规定的条件作出判定，做到空调系统应投运的则投运，需要增减台数的则增减投运台数。
2）及时性即考虑到系统的长距离输送以及温度变化的滞后情况，能及时调节冷源制冷能力，同时能及时兼顾各个车站的不同情况。
3）对于投运或停运行的动作条件，应考虑到防止调节系统振荡的可能，给予相应的“死区”，以避免冷水机组启/停的频繁动作，保障机电设备的安全，延长使用寿命。
7冷却塔的节能
7.1影响冷却塔节能的主要因素
冷却塔工艺设计参数的选择。冷却塔工艺设计参数如流量、进出水温度、湿球温度、干球温度等的确定决定了冷却塔的造价和能耗的规模。当循环水量和风量一定是，入力和全负荷相同时，冷却能力与温度条件有关。同样当入口水温一定或出口水温一定时，冷却能力随室外湿球温度的降低而增加。
实际运行时，当室外湿球温度降低时，冷却塔出口水温也降低，而热负荷并不随室外湿球温度的降低而增加，故冷却水温度不能上升到设计温度，冷却塔入口水温不能维持不变。相反，当室外温度变低时，热负荷变小，冷却水温度也不会上升，冷却塔也不需要冷却到室外湿球温度以下，实际上在比标准设计温度条件低的温度下达到了平衡，温差范围变小，冷却塔的部分负荷效率也比全负荷时低。
冷却塔风机的节能。风机节能的最佳方案是控制风机转速，可通过改变电动机控制系统来调节电动机运行的转速，从而达到控制风机转速的目的。若采用变频器调节风机转速改变风机风量，可使冷却塔在出水温度提高2-3℃的情况下，仍能满足冷却塔出水温度小于等于32℃的工艺要求，这显然可以节省电能。
7.2冷却塔使用多年后的变化与维护管理
热交换材料之间的堵塞是风量降低和冷却能力降低的原因。当空气流过水模充填材料的水流表面时，水被蒸发浓缩，在表面产生不纯物；水质等原因也会在其表面上产生水垢等，将堵塞空气通道，增加空气阻力，降低空气流量。堵塞的程度与循环水的水质与温度，补水的水质与量，使用水处理剂的情况，清扫的次数和阳光的照射等有关。
保持规定风量是使冷却塔性能不变的必要条件。防止风量降低的措施是冷却塔的维护管理，包括冷却水的水处理和排污等水质管理。排污的方式大致上可分为与水质无关，将排污量控制到一定值的方式和通过电导率、PH调节器等传感器连续地检测水质，适应水质要求自动的排污方式。定量排污存在水的无效利用的溢流浪费、排污不够和不能根据运行条件改变而变化等问题。
结论
综上所述，地铁空调水系统作为环境与设备监控系统的重要组成部分，对地铁车站的安全稳定与舒适运营至关重要。地铁车站在日常运营中，可根据现场实际情况对本车站的空调水系统进行相应的优化设计，力争为地铁车站各系统设备、车站工作人员及乘客提供舒适可靠的工作环境和乘车环境。
参考文献：
[1]马光友.地铁空调冷却水系统运行分析[J].暖通空调，2017，1.
[2]郭颖.地铁中央空调典型冷却塔运行性能分析及评价[D].华南理工大学，2017，5.
[3]张志明.地铁大型空调系统中组合式空调机组设计调试分析[J].制冷与空调，2017，9.
[4]滕柏华，王治学.地铁空调水系统的节能控制[J]智能建筑，2017（107）：47-50.