一种用于地铁站空调系统的风水联调控制装置的制作方法

本实用新型是关于中央空调系统节能控制领域，特别涉及一种用于地铁站空调系统的风水联调控制装置。

背景技术：

随着城市的快速发展，地铁以其快捷、安全、舒适等优势已成为人们出行的首选交通方式。作为城市公共交通的大动脉，地铁系统也成了耗电大户，而地铁站空调系统能耗又占了地铁系统能耗的相当大的占比。降低空调系统能耗对于节约能源,减少地铁系统运营成本具有重大意义。

早期地铁设计时，空调系统都是按最大负荷设计。但是地铁由于其早晚高峰的显著特性，决定了在地铁刚开通时期及其他低人流负荷时都具有极大的节能空间。近期建设的地铁基本已经有比较完备的BAS控制功能，对空调风系统风机和水系统水泵采用变频控制，具有一定的节能效果。但各风系统、水系统及冷源都是各自独立控制，虽然能通过变频效果降低部分设备能耗，但是这种控制方式同时也有很大的局限性。由于空调系统复杂、多变量影响及时滞性等特点，单一的PID调节控制容易引起空调系统振荡，甚至影响空调效果。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于地铁站空调系统的风水联调控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种用于地铁站空调系统的风水联调控制装置，所述地铁站空调系统包括冷源系统和风系统；其中冷源系统包括制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、分水器和集水器，在冷源系统中的冷冻供水总管和冷冻回水总管上设有温度传感器，末端回水管到集水器的回水管路上设有冷量调节阀；风系统包括送风机、回风机、新风阀、回风阀、排风阀和水阀，新风阀、回风阀、排风阀和水阀均为电控阀门；风水联调控制装置包括风水联调控制器；

风水联调控制器通过信号线分别连接至设于风系统中的新风温湿度传感器、送风温湿度传感器、回风温湿度传感器、新风阀、回风阀、排风阀和水阀，设于地铁站厅的站厅温湿度传感器和站厅CO₂传感器，设于地铁站台的站台温湿度传感器和站台CO₂传感器；

风水联调控制器还通过信号线分别连接设于冷源系统中的主机通讯网关、冷冻泵自适应节流仪、冷却泵自适应节流仪，以及温度传感器和冷量调节阀，冷量调节阀为电控阀门；其中主机通讯网关通过信号线与制冷主机相连，冷冻泵自适应节流仪通过动力线与冷冻水泵相连，冷却泵自适应节流仪通过动力线与冷却水泵相连。

作为一种改进，所述风水联调控制器是Micro850可编程控制器；该控制器中内嵌信号采集器，信号采集器用于采集信号和输出控制信号，根据回风温湿度传感器、站厅温湿度传感器、站厅CO₂传感器、站台温湿度传感器、站台CO₂传感器读取的数据作为判定当前负荷的依据，经过综合运算后联动控制风机风量输送、水阀、及冷源的调整。

作为一种改进，所述新风温湿度传感器安装在新风管，用于监视当前新风温湿度变化情况；送风温湿度传感器安装在送风管，用于监视当前送风温湿度变化情况；所述回风温湿度传感器安装在回风管，用于监视当前回风温湿度变化情况；站厅温湿度传感器安装在站厅典型区域内，用于监视当前站厅的温湿度情况。站厅CO₂传感器安装在站厅典型区域内，用于监视当前站厅的CO₂浓度情况。所述站台温湿度传感器安装在站台典型区域内，用于监视当前站台的温湿度情况。站台CO₂传感器安装在站台典型区域内，用于监视当前站台的CO₂浓度情况。

主机通讯网关安装在主机控制柜内，因为要和制冷主机进行通讯数据传输，读取制冷主机当前负荷量和其他运行数据以及对制冷主机的冷冻出水温度进行远程实时设定，必需要在制冷主机和风水联调控制器之间加装主机通讯网关，用于将制冷主机的实时运行数据解析传送给风水联调控制器，并且将风水联调控制器根据负荷需求运算得出的主机冷冻出水温度设定值实时传送给主机。主机控制柜是指原控制主机独立正常运行的自身控制设备，安装在制冷主机旁边。

温度传感器安装在冷冻供水总管和冷冻回水总管上，用于将冷冻供水温度信号、冷冻回水温度信号实时传送到风水联调控制器；冷量调节阀安装在末端回水管到集水器的回水管路上，用于实现各区域的冷量合理按需分配。

作为优选的方案，本实用新型中：送风温湿度传感器采用QFM-2171，回风温湿度传感器采用QFM-2171产品，新风温湿度传感器采用QFM-2171产品，站厅温湿度传感器采用THT-N163产品，站厅CO₂传感器采用VC1008T-KS产品，站台温湿度传感器采用THT-N163产品，站台CO₂传感器采用VC1008T-KS产品，主机通讯网关用MODBUS通讯网关产品，温度传感器采用QAE2120.015产品，冷量调节阀采用BU6200+SY3U230-FM-T产品。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型将风系统和冷源系统纳入统一控制，避免了空调系统复杂、多变量及时滞性影响，能够从根本上解决单一的PID调节控制引起空调系统振荡的问题。

2、本实用新型实现整个系统的联动调节，以满足负荷需求；在保证空调效果的前提下，能够达到系统节能量最大化。使各区域获得所需的冷量，达到一种动态的能量平衡，极大的提高了节能效果。

3、本实用新型能够根据已经稳定运行的其它地铁空调系统运行数据及传感器采集的数据，运用大数据优化控制系统，达到更合理化运行。

附图说明

图1为实施例的风系统安装系统图。

图2为实施例的冷源系统安装系统图。

图中的附图标记为：1风水联调控制器；2送风机；3回风机；4新风阀；5回风阀；6排风阀；7送风温湿度传感器；8回风温湿度传感器；9新风温湿度传感器；10水阀；11站厅温湿度传感器；12站厅CO₂传感器；13站台温湿度传感器；14站台CO₂传感器；15主机通讯网关；16冷冻泵自适应节流仪；17冷却泵自适应节流仪；18冷却塔；19分水器；20集水器；21温度传感器；22冷量调节阀；23制冷主机。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

用于地铁站空调系统的风水联调控制装置，是基于现有地铁站空调系统的冷源系统和风系统实现的。其中冷源系统包括制冷主机23、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔18、分水器19和集水器20，在冷源系统中的冷冻供水总管和冷冻回水总管上设有温度传感器21，冷冻供水总管是指从主机冷冻出水管到分水器19之间的管道，冷冻回水总管是指从集水器20到冷冻水泵进水管之间的管道。末端回水管到集水器的回水管路上设有冷量调节阀22，冷量调节阀22为电控阀门；风系统包括送风机2、回风机3、新风阀4、回风阀5、排风阀6和水阀10，新风阀4、回风阀5、排风阀6和水阀10均为电控阀门；该风水联调控制装置包括风水联调控制器1。

风水联调控制器1通过信号线分别连接至设于风系统中的新风温湿度传感器9、送风温湿度传感器7、回风温湿度传感器8、新风阀4、回风阀5、排风阀6和水阀10，设于地铁站厅的站厅温湿度传感器11和站厅CO₂传感器12，设于地铁站台的站台温湿度传感器13和站台CO₂传感器14；

风水联调控制器1还通过信号线分别连接设于冷源系统中的主机通讯网关15、冷冻泵自适应节流仪16、冷却泵自适应节流仪17，以及温度传感器21和冷量调节阀22；其中主机通讯网关15通过信号线与制冷主机23相连，冷冻泵自适应节流仪16通过动力线与冷冻水泵相连，冷却泵自适应节流仪17通过动力线与冷却水泵相连。

风水联调控制器1是可内置软件程序的控制器，本实施例中优选Micro850可编程控制器，该控制器中内嵌信号采集器。信号采集器用于采集信号和输出控制信号。风水联调控制器1根据回风温湿度传感器8、站厅温湿度传感器11、站厅CO₂传感器12、站台温湿度传感器13、站台CO₂传感器14读取的数据作为判定当前负荷的依据，经过综合运算后联动控制风机风量输送、水阀10、及冷源的调整。

送风温湿度传感器7安装在送风管段，用于监视当前送风的温湿度情况。送风温湿度传感器7采用QFM-2171，铺设屏蔽电缆线RVVP4×1.0至风水联调控制器1。

回风温湿度传感器8安装在回风管段，用于监视当前回风的温湿度情况。回风温湿度传感器8采用QFM-2171，铺设屏蔽电缆线RVVP4×1.0至风水联调控制器1。

新风温湿度传感器9安装在新风管段，用于监视当前新风的温湿度情况。新风温湿度传感器9采用QFM-2171，铺设屏蔽电缆线RVVP4×1.0至风水联调控制器1。

站厅温湿度传感器11安装在站厅典型区域内，用于监视当前站厅的温湿度情况。站厅温湿度传感器11采用THT-N163，铺设屏蔽电缆线RVVP4×1.0至风水联调控制器1。

站厅CO₂传感器12安装在站厅典型区域内，用于监视当前站厅的CO₂浓度情况。站厅CO₂传感器12采用VC1008T-KS，铺设屏蔽电缆线RVVP2×1.0至风水联调控制器1。

站台温湿度传感器13安装在站台典型区域内，用于监视当前站台的温湿度情况。站台温湿度传感器13采用THT-N163，铺设屏蔽电缆线RVVP4×1.0至风水联调控制器1。

站台CO₂传感器14安装在站台典型区域内，用于监视当前站台的CO₂浓度情况。站台CO₂传感器14采用VC1008T-KS，铺设屏蔽电缆线RVVP2×1.0至风水联调控制器1。

水阀10安装在表冷器回水管段，用于调节冷量输送，铺设屏蔽电缆线RVVP4×1.0至风水联调控制器1。

主机通讯网关15安装在主机控制柜内，因为要和制冷主机23进行通讯数据传输，读取制冷主机23当前负荷量和其他运行数据以及对制冷主机23的冷冻出水温度进行远程实时设定，必须要在制冷主机23和风水联调控制器1之间加装主机通讯网关15，用于将制冷主机23的实时运行数据解析传送给风水联调控制器1，并且将风水联调控制器1根据负荷需求运算得出的主机冷冻出水温度设定值实时传送给主机23。主机控制柜是指控制制冷主机23独立正常运行的自带控制设备，安装在制冷主机23旁边。在本实施例中，主机通讯网关15用MODBUS通讯网关。

所述温度传感器21分别通过1/2G焊接头安装在冷冻供水总管、冷冻回水总管上，温度传感器21与焊接头之间通过螺纹固定连接，且其输出端与风水联调控制器1的输入端相连。温度传感器21用于将冷冻供水温度信号、冷冻回水温度信号实时传送到风水联调控制器1。在本实施例中，温度传感器1采用QAE2120.015温度传感器，且温度传感器21穿镀锌管φ25管，铺设屏蔽电缆线RVVP2×1.0至风水联调控制器1。

所述冷量调节阀22安装在末端回水管到集水器20的回水管路上，通过风水联调控制器1实时调节其开度大小，而冷量调节阀22的开度对合理分配各区域冷量、实现区域冷量按需分配至关重要。在本实施例中，冷量调节阀22采用BU6200+SY3U230-FM-T。

下面的实施例的运行方式可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。

利用如图1、图2实施例中的安装系统图，安装传感器及设备，完成线缆铺设及接线、调试，系统上电，风水联调控制器1便自动采集数据，经过综合运算后联动控制风机风量输送、水阀10、及冷源的调整，达到最优化运行状态。

1、优化水阀和风机调节顺序，根据回风温温度传感器8、站厅温湿度传感器11、站厅CO₂传感器12、站台温湿度传感器13、站台CO₂传感器14、判断实际负荷，当负荷偏大时，优先调高水阀10开度，至水阀10开度达到上限时，再开始上调送风机2运行频率；反之，负荷偏小时，则先调低送风机2运行频率，当送风机2运行频率达到下限时，再调节水阀10开度，以达到系统节能量最大化。其中，回风机3与送风机2联动调节。

2、当个别区域冷量供应不足时，可以动态调整相应的冷量调节阀22，使各区域获得所需的冷量，达到一种动态的能量平衡，极大的提高了节能效果。

3、当调整冷量分配仍不能满足需求，此时会加大冷源侧的冷量供应，提高冷冻泵自适应节流仪16的输出频率，加大冷冻水流量，通过主机通讯网关15降低制冷主机23的冷冻出水温度，实现整个系统的联动调节，以满足负荷需求。

4、以上控制顺序为常规优化方案，当站厅温湿度传感器11、站厅CO₂传感器12、站台温湿度传感器13、站台CO₂传感器14采集的数据超过报警值时，在常规优化方案的顺序控制的同时，立即开始加大冷源侧冷量供应，提高冷冻泵自适应节流仪16的输出频率，加大冷冻水流量，通过主机通讯网关15降低制冷主机23的冷冻出水温度，保证空调效果。

5、根据新风温湿度传感器9及站厅温湿度传感器11、站厅CO₂传感器12、站台温湿度传感器13、站台CO₂传感器14的实际对比情况，在不同的季节及外界气候情况下，合理控制新风阀4、回风阀5和排风阀6的联动运行，在保证新风量及舒适度的前提下，实现有效节能，避免外界气温过热、湿度过大时，过多的新风量造成不必要的能耗浪费，甚至影响到舒适度。

6、根据已经稳定运行的众多地铁空调系统运行数据及本例加装的传感器采集数据，运用大数据优化控制系统，达到更合理化运行。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。