1、BAS 系统在地铁环境控制中的应用及实现摘要：BAS 系统的设计是一项系统工程，涉及到政策的制定、政策的实施以及实施效果的评估等，任何一个环节的漏洞都会使这个系统工程产生偏差，要求从事这个行业的同仁具有社会责任感，为共同致力于智能化建筑的系统集成这项国计民生的事业尽一份力量。 关键词:BAS；控制;实施效果；偏差；智能化建筑; 中图分类号：F293 文献标识码：A 1、地铁 BAS 系统概述 在地铁车站通常为地下建筑,其通风空调系统为地铁的环境需求提供了设备基础,环境设备与监控系统(BAS)负责对通风空调系统进行控制,使运行环境和工作环境满足工艺要求。此外,通风空调系统的耗能占地铁建筑设备耗能
2、的很大比重,所以,研究和优化 BAS 对通风空调系统的控制策略非常重要。空调系统是一个较为复杂的被控对象,目前地铁的系统工程由于设计思路不明确、工期紧张、设备性能有限等因素,BAS 对其的控制策略还只停留在初级阶段,虽然可以基本保证运营环境要求,但空调系统在节能、对扰动变化的响应等方面的效果并不理想,尚有很大优化空间。 地铁中的通风空调系统与智能建筑类似,功能上具备非空调季通风,空调季调温,火灾时排烟。地铁通风空调系统在不同的工作工况下,会启动运行相应的模式,而对机电设备的控制和控制逻辑的实现全部由 BAS 系统来完成。地铁通风空调系统中一般会设计可调节的冷冻水阀 SDF,风管上电动多叶调节阀
3、 DT,配有变频器的空调机组,有些具有集中冷站的地铁线路在水系统中加入了可变频的二次泵,用来调节冷冻水循环系统总管上的流量。 BAS 系统引入合理的控制策略,对这些可调节的执行机构进行控制,主要目的是满足环境对空气的需求,另一方面,可以使设备的能耗随负荷的减少而降低,从而达到节能目的。 2、BAS 系统在空调风系统上的节能控制策略分析 2.1 风管上电动风阀(DT)的控制策略 以大系统为例,通风空调系统在空调机组(AHU)的送风管,回风管和排风管上可设计调节阀。控制策略可以采用单闭环控制: (1)当公共区温度传感器测得的温度小于设定温度时,说明此时热负荷降低,送风管的 DT 阀可以开大,回风阀
4、关小,排风阀开大。 (2)当公共区温度传感器测得的温度大于设定温度时,说明此时热负荷增加,送风管的 DT 阀可以关小,回风阀开大,排风阀关小。 但是,电动风阀的调节范围是有限的,一是因为当空调机组的风量一定时,调节阀在风管中的抗压承受能力有限,二是风阀调节过大,会浪费风机的效率,所以,风阀的调节应定位在末端的快速调节,用来解决温度小幅度的变化。 2.2 空调机组(AHU)变频器的控制策略 改变 AHU 变频器的频率,送风量相应变化,送入到房间的冷量也就改变了,从而达到了调节末端温度的目的。另外,使用变频器的另一重要目的,就是节能。根据水泵相似定理,功率和转速的三次方成正比,转速低时,消耗的能耗
5、也相应减少。对 AHU 变频的控制策略大体有以下几种: 2.2.1 静压调节 其中静压调节控制法又分为定静压调节和变静压调节,在 VAV 变风量空调系统中广泛应用,由于地铁通风空调系统中基本不用 VAV 系统,此方案不作具体讨论。 2.2.2 温差控制 原理与上一节 DT 阀的控制原理相同,就是利用设定值与反馈值的差来控制频率。这种方法原理简单,但由于 DT 阀本身采用这种方法,所以风机频率不应与 DT 阀同时动作。 建议 AHU 变频器的控制策略如下: (1)当送风和排风的 DT 阀已经最大,回风阀关死后一段时间。公共区温度传感器测得的温度仍然小于设定温度时,说明此时热负荷很低,超出DT 阀
6、的调节范围,此时应降低 AHU 频率。 (2)当送风阀已经关到低限,回风阀最大后一段时间。公共区温度传感器测得的温度仍然大于设定温度时,说明此时热负荷很大,超出 DT 阀的调节范围,此时应提高 AHU 频率。 DT 阀,AHU 变频器,均可以采用温差法控制,但应做好分工,DT 阀为一次快速调节,变频器为跟进调节。另外,以上控制策略的前提是,送风温度恒定,只有在送风温度恒定的基础上,才能保证风系统的控制效果是收敛和稳定的。那么,如何在送风量变化的情况下使送风温度恒定,就需要调节水系统的冷冻水阀来控制流经 AHU 盘管中的冷冻水流量了。 3、BAS 系统在空调水系统上的节能控制策略分析 通风空调水
7、系统,可以分为定水量系统和变水量(VWV)系统。目前一些城市的地铁线路仍采用定水量系统。也有一些线路采用变频的冷冻水泵或冷却水泵。下面就水系统中的主要执行机构的调节策略做概要性的说明。 3.1 冷冻水阀的控制 冷冻水阀 SDF 安装在 AHU 的冷冻水回水盘管上,用来控制冷冻水流量。对于风系统具备调节功能的通风空调系统来说,调节 SDF 阀门开度的主要目的,就是使送风温度恒定。保证风系统侧的控制效果。 对于某些地铁线路,采用的是定风量系统,那么 SDF 阀就随房间温度的变化而调节,但冷冻水的变化与温度变化之间存在大滞后环节,这种工艺在控制角度上来讲,难度大,效果差。 3.2 冷水处理机组的控制
8、 冷水机组的控制,包括起停顺序控制,冷冻水出水恒温控制,这些都易于实现,下面重点讨论冷水机组的投切控制。 在没有安装变频设备的一次泵回路中,为了适应系统流量的变化,水泵组需采用台数控制,台数控制策略应用广泛,方法简单。 3.3 权限状态数据流 设备级权限通过 R I/O 或通讯接口获得，R I/O 的通讯模块取得设备权限状态后通过进行数据打包后通讯传递给车站主 PLC；IBP 盘信息通过硬线接口与 BAS 系统的 RIO 相连，将 IBP 盘上的权限信息打包后通过通讯传递给车站主 PLC；车站和 OCC 的综合监控工作站的控制指令先传递到车站实时服务器，车站实时服务器直接和车站主 PLC 通过
9、以太网相连，即：车站或 OCC 的综合监控工作站的指令直接与主 PLC 连接，实现权限设定。 各种权限到达主 PLC 后，主 PLC 进行综合判断，决定系统当前权限状态，并反馈到工作站上用于监视。这时主 PLC 收到设备或模式的控制指令后，通过权限判断，符合权限的指令将被执行，不符合权限的指令将被丢弃（即指令将不被执行，系统会将指令复位，对设备和模式没有任何影响） 。 4、结语 目前国内地铁逐步引入变水量,变风量的通风空调系统,比如广州地铁采用一级泵定频,二级泵变频的变水量系统,西安地铁二号线采用了 AHU变频技术用以对风量进行控制。但由于设计思路不明确、工期紧张、设备性能有限等因素,BAS
10、对其的控制策略还只停留在初级阶段,虽然可以基本保证环境要求,但在节能、对扰动的响应等方面并不完善,有很大的优化空间。所以,对地铁车站中节能控制策略进行研究,如何利用环境与设备监控系统对通风空调系统进行有效的控制,使其更高效、低能耗,是我们从业人员一直努力的方向。 参考文献 1曲立东.城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用M.北京:电子工业出版社,2008. 2吴俊.硕士论文,中央空调水系统优化策略D.西安建筑科技大学,2008.6. 3肖晓坤,晋欣桥,刘培俊,杜志敏。变水量空调系统供水温度和供水压力优化控制研究J.流体机械,2004,32,5. 4晋欣桥,李晓锋,任海刚.楼宇空调变水量冷媒水系统实时优化控制J.上海交通大学学报,2003,37,7. 5邵裕森,戴先中.过程控制工程M.北京:机械工业出版社,2000.
