0056] 式中：t/为实际工况的回水溫度，°C ; tr为额定工况的进风溫度，°C ;其他含义同 上。
[0057] 本方法设定冷冻水的供水溫度保持不变，即ts/=ts = 7°C，则冷冻水回水溫度设定 值的计算公式如下所示：
[0化引
[0059]计算得到的t/作为冷冻水系统回水溫度的设定值，即Tr,set。
[0060] (6)通过溫度传感器采集站内溫湿度，作为前馈扰动信号，输入到变频控制系统 中。在仿真模型中为水系统添加前馈控制，并为前馈控制的PID控制器添加设定值设定模 块，即Chilled water Setpoint,控制器的输出模块为水累流量的Control signal。当站内 溫湿度不满足设计规范的要求时，对前馈控制器的参数进行调整，提前调整冷冻水流量，直 到站内溫湿度满足设计标准为止。
[0061] (7)最后待系统运行稳定后，采集冷冻水累能耗数据与检测曲线，分析变频控制方 法的节能效果。不加控制(模式一)与添加控制(模式二)的室内溫湿度对比曲线图如说明书 附图6所示，由图6可W看出，在两种不同的运行模式下，均可W使室内溫度维持在25°C左 右，保证了室内舒适性的需求。其中，变化起伏较大的曲线为模式一下的运行曲线，变化相 对稳定的去向为在模式2下的运行曲线。冷冻水系统水累的流量W及功率变化情况如说明 书附图7、8所示。经计算，7月1日至8月31日期间，在定频运行模式下，冷冻水累消耗的总电 量为40146kwh，添加了变频控制的冷冻水累消耗的总电量为23212kwh，相比较定频运行模 式，所采用的变频变流量控制方法节约了 42.2 %的电源，节能效果明显。
[0062] 本发明的一种地铁站空调水系统变频控制节能方法不局限于上述示例所属的具 体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种地铁站空调水系统变频控制节能方法，其特征在于:本方法对地铁站空调系统 的水栗运行模式进行变频控制的修改，应用Trnsys软件搭建地铁站通风空调系统并对系统 进行能耗模拟仿真，将节能控制方法在仿真平台进行实现，通过对比地铁现行运行状况，分 析所采取的控制方法的节能效果； 本方法的主要研究对象为空调水系统的冷冻水系统，控制对象为可以变频的冷冻水 栗； 空调水系统的硬件系统主要包括冷水机组、冷冻水栗、负荷房间、温度传感器、PLC-200/235数据采集模块以及ABB变频器;首先将冷冻水栗与变频器相连接用以控制水栗转 速;然后通过温度传感器采集冷冻水系统供回水温度，将采集到的模拟信号通过235数据采 集模块传递给上位机;接着上位机通过计算将控制信号传递给PLC-200并通过变频器控制 水栗的转速； 节能控制方法的具体控制流程如下， 第一步，根据历史数据的总负荷变化趋势通过运算器由回水温度计算公式来计算冷冻 水的回水温度，并将计算得到的回水温度的设定值传递给温度控制器，即PID控制器； 第二步，温度传感器采集冷冻水干管回水温度，并将采集到的数据传递给温度控制器， 作为控制器的反馈信号； 第三步，通过给房间室内添加温度传感器，来采集室内温度并传递给温度控制器，作为 控制器的前馈反馈信号，其目的是保证在变频调节过程中，室内温度能够保持在规定范围 内； 第四步，控制器将采集到的实时回水温度与计算得到的设定值，并进行比较;如果检测 到的实际值小于设定值时，则变频器控制水栗减低转速，调节冷冻水减少流量，从而提升冷 冻水的回水温度，直到实际回水温度与设定值相等;如果检测到的实际值大于设定值时，则 变频器控制水栗增加转速，调节冷冻水增大流量，从而降低冷冻水的回水温度，直到实际回 水温度与设定值相等;具体的误差控制在设定值的±0.5°C左右。2. 根据权利要求1所述的一种地铁站空调水系统变频控制节能方法，其特征在于:PID 闭环反馈温差控制过程如下， 首先给定PID控制器的设定值，即回水温度的设定值Tr,set，其值由回水温度的设定值计 算公式得到;通过温度传感器采集回水温度的实际值Tr，其值作为PID控制器的反馈信号， 这些信号均属于模拟信号； 将温度信号传递给通过PID控制器时，将信号变为频率信号，范围在20Hz-50Hz，运算器 通过对比实际值与设定值，从而给变频器控制信号来控制水栗转速； 在改变水栗转速后，冷冻水流量会发生相应变化，此时温度传感器采集回水温度，再次 传递给控制器，将实际值与设定值对比，直到实际值达到设定值的规定范围内；如此反复循 环，运行周期为lh;结束后进入下一运行周期； 在运行期间，通过温度传感器采集房间室内温度，作为前馈控制信号传递给控制器，如 果房间温度不在规定范围内，则提前给控制器控制信号来控制水栗转速;在实际运行过程 中发现，通常情况下，由于温度变化的滞后性以及水栗流量变化不会特别剧烈的原因，室内 温度变化不会超出规定范围。3. 根据权利要求1所述的一种地铁站空调水系统变频控制节能方法，其特征在于:该方 法包括如下具体步骤， (1) 根据地铁站设计图纸以及实际参数搭建地铁站通风空调系统的仿真模型，主要包 括三部分:地铁站的建筑仿真模型参数设计，包括地铁站站台层的尺寸大小、站内散热量； 地铁站通风系统的仿真模型，包括风机参数设计、新风回风风量设计、室外温湿度设计;地 铁站空调系统的仿真模型，包括表冷器、冷冻水栗、冷却水栗、冷水机组、冷却塔参数设计； 在地铁站空调水系统仿真模型内为干管回水管道添加回水温度传感器，采集回水温度作为 空调水系统反馈参数，在地铁站建筑模型内添加室内温度度传感器，采集室内温湿度作为 舒适度评判标准的前馈参数； (2) 搭建地铁站通风空调系统，在TRNBui Id软件中搭建地铁站仿真模型并导入 Simulation Studio中；在Simulation Studio软件中分别搭建通风系统与空调系统，通风 系统作为中间端与地铁站模型以及空调系统相连接； (3) 根据地铁站通风空调系统仿真模型参数，为地铁站空调水系统添加 PID控制器;PID 控制器输入参数中的反馈参数由空调水系统干管温度采集器提供，设定值的参数根据变频 节能控制方法计算得出，地铁站站内温度作为前馈参数添加到控制系统中，PID的输出控制 参数为冷冻水水栗的转速，控制冷冻水系统的流量； (4) 运行Trnsys软件，载入设计好的地铁站建筑模型并通过PID控制器控制空调冷冻水 栗的转速，运行时长选择7月份和8月份两个典型空调季节进行仿真实验，为仿真模型添加 能耗检测与数据采集模块，分析评判水系统变频运行的节能效果； (5) 采集空调冷冻水系统的干管回水温度作为反馈参数输出给PID温度控制器，经运算 器计算相应回水温度的设定值，与反馈得到的实际回水温度的检测值进行对比，如若设定 值不等于检测值，则变频器改变频率，控制水栗转速从而控制冷冻水的水流量;模拟仿真的 步长选择lh，变频器的变频范围要求在满足水栗流量正常运行的范围内； (6) 以模拟仿真步长为周期，通过温度传感器采集站内温湿度，作为前馈扰动信号，输 入到变频控制系统中，当站内温湿度不满足设计规范的要求时，对前馈控制器的参数进行 调整，提前调整冷冻水流量，直到站内温湿度满足设计标准为止； (7) 最后待系统运行稳定后，采集冷冻水栗能耗数据与检测曲线，分析变频控制方法的 节能效果。
【专利摘要】一种地铁站空调水系统变频控制节能方法，属于暖通空调领域，一种地铁站空调水系统变频控制节能方法，其特征在于对地铁站空调系统的水泵运行模式进行变频控制的修改，应用Trnsys软件搭建地铁站通风空调系统并对系统进行能耗模拟仿真，将节能控制方法在仿真平台进行实现，通过对比地铁现行运行状况，分析所采取的控制方法的节能效果。本发明的主要研究对象为空调水系统的冷冻水系统，控制对象为可以变频的冷冻水泵。本发明对地铁站空调水系统冷冻水泵定频运行方式进行修改，应用Trnsys软件搭建水系统变频控制仿真模型，并模拟冷冻水泵能耗变化曲线，与工频运行水泵能耗作对比，分析节能效果并计算得到变频控制方法的节能效率。
【IPC分类】F24F11/00
【公开号】CN105571073
【申请号】CN201610029352
【发明人】高学金, 金国建, 王普
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月15日