地铁环控系统中应用变频技术的节能效果研究

【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))。 【关键词】：地铁 环境控制 仿真 运行模式 变频控制
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U231.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 论文的背景10-12
• 1.2 论文的研究意义12-13
• 1.3 智能控制变频空调概况13-17
• 1.3.1 变风量空调技术的发展及特点13-14
• 1.3.2 变风量空调技术的控制方式14-15
• 1.3.3 变风量空调技术的优点15-16
• 1.3.4 智能控制技术16-17
• 1.4 国内外研究现状及存在的不足17-19
• 1.4.1 变流量技术在民用建筑领域研究现状17-18
• 1.4.2 变流量技术在地铁环控领域研究现状18-19
• 1.4.3 存在的不足19
• 1.5 研究内容和方法19-22
• 1.5.1 论文研究工具及方法19-20
• 1.5.2 论文研究内容20-21
• 1.5.3 论文研究目标21-22
• 第2章 成都地铁环控系统简介及控制参数的确定22-33
• 2.1 成都地铁1号线环控系统简介22-24
• 2.1.1 地铁环控系统的基本组成22-23
• 2.1.2 成都地铁简介23-24
• 2.2 地铁环控系统控制参数的确定24-29
• 2.2.1 夏季地铁车站控制参数的确定25-26
• 2.2.2 冬季地铁车站控制参数的确定26-29
• 2.3 温度模型的建立29-30
• 2.3.1 室外温度模型的建立29-30
• 2.3.2 隧道内空气温度模型的建立30
• 2.4 变风量条件下地铁车站空调大系统运行控制模式的确定30-33
• 2.4.1 定风量条件下车站公共区通风空调系统(大系统)运行模式30
• 2.4.2 变风量条件下地铁车站空调大系统运行控制模式的确定30-33
• 第3章 地铁环控系统公共区负荷构成33-49
• 3.1 地铁热负荷的构成33-47
• 3.1.1 车站照明负荷33
• 3.1.2 车站人员负荷33-35
• 3.1.3 车站附属设备发热量35
• 3.1.4 车站出入口负荷35-37
• 3.1.5 屏蔽门负荷37-42
• 3.1.6 热库效应负荷42-47
• 3.2 湿负荷的构成47
• 3.2.1 壁面产湿47
• 3.2.2 车站人员散湿量47
• 3.2.3 通过屏蔽门的缝隙渗入风量带来的余湿47
• 3.3 地铁晚高峰负荷值的确定47-49
• 第4章 系统仿真模型的建立49-59
• 4.1 地铁车站模型的建立49-52
• 4.2 风机模型的建立52-54
• 4.3 空调系统模型的建立54-55
• 4.4 控制策略的研究55-59
• 第5章 仿真结果及分析59-92
• 5.1 设定温度仿真结果59-67
• 5.1.1 控制器中比例因子对控制效果的影响59-61
• 5.1.2 针对屏蔽门系统控制方法的改进61-67
• 5.2 基于温度控制环控大系统不同控制阶段变风量效果分析67-80
• 5.2.1 夏季变风量控制效果67-72
• 5.2.2 冬季变风量控制效果72-76
• 5.2.3 过渡季节变风量控制效果76-80
• 5.3 根据 RWI 舒适度确定的目标温度控制仿真结果80-90
• 5.3.1 基于 RWI 加大送风量后的控制效果84-85
• 5.3.2 控制温度调高后的控制效果85-90
• 5.4 小结90-92
• 结论92-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-98
• 攻读硕士学位期间发表的论文98

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