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轨道交通空调节能控制解决方案

苏州市轨道交通3号线

苏州市轨道交通3号线是线网中东西向的骨干线路,主要连接高新区、姑苏区、吴中区和工业园区等组团。
线路全长45.214km,均为地下线,设站37座,均为地下车站。

苏州市轨道交通5号线

项目概况

5号线是一条东西向的骨干线,连接吴中区、高新区、姑苏区、工业园区,可缓解古城交通,加强金鸡湖东西两岸的联系,缓解1号线运能不足。线路全长44.1km,设站34座,换乘站9座。

项目需求

苏州市轨道交通3号线通风空调和防排烟系统由隧道通风和防排烟系统、车站公共区通风空调和防排烟系统(简称车站大系统)、车站设备管理用房通风空调和防排烟系统(简称车站小系统)和空调水系统组成。

其中,大系统主要功能是排除公共区的做余热和余湿、降低空气含尘量,保证车站内空气环境质量,以满足人员“过渡性舒适”的要求;水系统主要功能是以水(包括盐水、乙二醇等)为介质对冷量进行输送和分配。


服务内容

达实智能为苏州市轨道交通3号线工程37个车站通风空调大系统及水系统提供节能控制系统,包括节能控制系统功能、设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术服务。

节能控制系统包括1个平台和2个子系统,分别为:车站集中管理平台、车站大系统节能控制子系统和车站水系统节能控制系统。

车站集中管理平台:负责受控通风空调系统的集中监视、管理和控制。


车站大系统节能控制子系统:通过对系统各种工艺参数及设备参数的采集,计算并记录空气处理机组的输出能量趋势序列,结合系统特性、循环周期、历史负荷数据等推理预测“未来时刻”系统的负荷,从而确定空气处理机组的最佳运行参数,实现空调区域温度的精确控制,在保证服务质量的前提下,最大限度的降低系统的能耗。


车站水系统节能控制子系统:通过应用现代计算机技术、自动控制技术、变频调速技术、系统集成技术等,对中央空调水系统的运行进行优化控制,以提高空调能源利用效率。节能控制系统以空调水系统综合能效最优作为控制目标,对冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔、冷水机组进行节能控制。


服务亮点

节能控制系统融合了计算机、自动控制、变频调速、群控和系统集成等技术,集控制与管理于一体,以模块式控制箱(柜)为产品单元,采用分布式总线控制结构,通过模糊控制有效完成车站通风空调系统中风水的协调耦合控制,实现通风空调系统高效运行。


1、模糊控制

节能控制系统通过模糊控制对水系统及大系统进行优化控制。模糊控制包括输入、模糊化(A/D,即数字量转化模拟量)、模糊推理(知识库或规则库)、解模糊(D/A,即数字量转化模拟量)、输出。节能控制系统首先对水系统及大系统模糊控制器的输入量进行满足模糊控制需求的处理,并对输入量进行尺度变换,确定各输入量的模糊语言取值和相应的隶属度函数,然后系统根据模糊规则库,实现模糊推理,最后将推理得到的控制量转化为控制输出,并下发给执行单元。


2、负荷预测

节能控制系统采用简化的建筑热物理模型来测算地下建筑所需的供冷量。系统根据典型标准气象数据库,可以对全年8760小时的空调负荷进行实时模拟。同时,系统可通过采集的实时数据及系统的历史运行数据,根据当前气候条件、系统特性和室内负荷情况,通过聚类分析和机器学习的方式,对未来1天的空调负荷进行精确的预测,从而指导空调系统优化启停及部分负荷运行。


3、风水联动

节能控制系统集中管理平台通过局部的模糊控制及全局的模糊规则优化迭代,以水系统和大系统两者整体能效最佳为目标,采用GA遗传算法和基于BP-ANN模型对水系统模糊控制的输入变量、模糊规则(即知识库)中的变量因素权重,及大系统模糊控制的输入变量、模糊规则(即知识库)中的变量因素权重同时进行迭代、比较、优化和自学习,从而可有效的协调优化车站空调系统中水系统、大系统的耦合控制,提高系统的能效水平。


4、仿真试验

节能控制系统出厂前,均进行仿真测试,以减少现场调试工作量及故障率。达实智能控制系统仿真试验装置,具有自主知识产权,可模拟现场控制柜以及控制设备的所有状态。仿真试验装置内配备应有的变频器、控制器以及PLC等元器件;同时配置触摸面板,可显示设备运行状态、频率、功率等参数。PLC控制器可反复多次测试以编程的程序;状态点模拟板可手动模拟变频器状态(报警、故障等)、手动模拟阀门状态(开到位、关到位、故障等);变频器实时显示频率,用以验证程序正确性;通讯测试仪根据实际控制柜的通讯接口,可选用ModbusTCP等主流协议进行通讯。


5、能耗模拟

达实智能项目实施团队,采用国际领先的能耗模拟软件Energyplus,对苏州市轨道交通3号线工程37个车站的通风空调全年能耗进行了模拟仿真,并向业主和设计院详细展示了能耗仿真模型及计算过程和方法。结合仿真结果,达实智能向客户承诺在保证地铁车站环境舒适度的前提下,3号线通风空调系统节能控制系统实施后节能量将会达到20%以上,受到客户的一致认可和好评。

服务内容:

车站通风空调节能控制系统(集中管理平台、空调水系统节能控制系统和空调大系统节能控制系统)、空调水泵(冷冻水泵、冷却水泵)各设备及相关附件的设计、采购、安装督导等服务内容。


项目亮点:

1、自主产品:采用了达实自主研发的新一代达实中央空调节能控制系统(EMC007)和达实能源监测管理系统(EMC002),有效提高能源管理水平,更节能、专业和安全。

2、技术先进:利用计算机控制技术、模糊控制技术、智能调速技术和专家控制系统等节能核心技术,对5号线中央空调大系统和水系统进行风水协调耦合控制,实现中央空调系统在运行中的高效节能和安全舒适。

3、高效设备:采用安全、高效的变频空调冷冻水泵和冷却水泵,保障节能效果。

4、绿色节能:控制系统具备监控及节能运行的功能,通过对整个中央空调系统的全过程节能控制与管理,最终可以使得中央空调系统综合节能率达到20%以上。

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