摘要 為了樹立濰坊北站的綠色科技型交通形象以及更加節(jié)能環(huán)保，采取智能化調(diào)控技術(shù)對濰坊北站集中供暖系統(tǒng)進行系統(tǒng)性改造。文章以濰坊北站為例，從改造前項目存在的問題出發(fā)，對改造方案、節(jié)能效益進行分析，結(jié)果證明智能化調(diào)控技術(shù)應(yīng)用于高鐵站供暖系統(tǒng)對供暖效果改善的確有所幫助。

關(guān)鍵詞 濰坊北站；供暖；改造；效益分析

中圖分類號 TU995 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）13-0015-03

0 引言

低碳、節(jié)能、環(huán)保是我國經(jīng)濟長期可持續(xù)發(fā)展的基本模式，也是世界經(jīng)濟發(fā)展的主題。智能調(diào)控系統(tǒng)作為一種節(jié)能裝置，在工程中的應(yīng)用也越來越廣泛。高鐵站作為人流量特別集中的公眾場合，其供暖系統(tǒng)需要巨大的自然資源來提供支撐，將智能調(diào)控技術(shù)應(yīng)用于高鐵站的供暖系統(tǒng)則可以實現(xiàn)資源的最大化利用，達到節(jié)能環(huán)保的效果?，F(xiàn)將濰坊北站的集中供暖系統(tǒng)采用智能化調(diào)控的效果進行如下分析。

1 項目概況

濰坊北站于2018年12月底正式啟用，是濟青高速鐵路、濰萊高速鐵路、（津）濰煙高速鐵路交匯的鐵路樞紐，由城市通廊、集散廣廳、進站廣廳、候車廳、售票廳、公安用房、車站用房、設(shè)備機房等組成，總建筑面積國鐵約50 000 m2，地方政府約1 500 m2，建筑高度30.80 m。濰坊北站共有四層，分為地上兩層和地下兩層。其中，地上二層為安檢大廳和候車廳，地上一層為進出站口，地下一層為高鐵通廊及社會車輛換乘，地下二層預(yù)留地鐵及軌道交通換乘。熱源為市政熱水，分兩路供暖，一路經(jīng)板換器去空調(diào)末端，一路經(jīng)板換器直接去地暖管地面輻射供暖[1]。

2 改造前項目存在的問題

（1）空調(diào)旁通壓差閥無作用，閥前閥后手動閥都是關(guān)閉狀態(tài)，水力平衡自動調(diào)節(jié)失效。

（2）地暖供回之間設(shè)計壓差平衡閥，但現(xiàn)場未安裝動態(tài)壓差調(diào)節(jié)閥，導(dǎo)致地暖系統(tǒng)水力不平衡。

（3）定壓補水裝置上限值設(shè)置不合理，定壓過高，管道存在過壓現(xiàn)象。

（4）空調(diào)循環(huán)水泵和地暖循環(huán)水泵雖然配置變頻器，但是都是工作人員現(xiàn)場手動定頻運行，長期保持固定頻率，無法自動調(diào)節(jié)流量。

（5）站房主體地上二層，局部四層，單層供暖面積大，由一條地暖管道直接供到末端，未分高低區(qū)系統(tǒng)，地暖系統(tǒng)水力失衡。

（6）地暖單獨設(shè)置定壓補水裝置，但供暖系統(tǒng)區(qū)域廣，人為手動若按高處定壓設(shè)定，低處地暖系統(tǒng)壓力過高；如按低處定壓設(shè)定，高處地暖系統(tǒng)可能倒空無流量。

（7）水泵運行時間不均衡，既造成棄用損壞，又導(dǎo)致水泵存在過度磨損。

（8）現(xiàn)場大量電動閥未接線，或者接線未實現(xiàn)控制，無法滿足圖紙自控設(shè)計需求。

（9）現(xiàn)場無法確定電動閥的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，每次開機前，需要確定電動閥狀態(tài)，工作量大，同時存在遺漏開啟風險；運行過程中，流量無法遠程、自動開啟或調(diào)節(jié)；電動閥手動常開，無關(guān)支路冷熱量流失嚴重，能源浪費大。

（10）缺少室外溫度采集器，無法獲取室外溫濕度的實時變化，無法獲知供暖末端熱量需求變化，導(dǎo)致熱量供應(yīng)與需求失衡。

3 改造方案

3.1 設(shè)計架構(gòu)

（1）設(shè)計方案的重點在于實現(xiàn)換熱站供暖熱量自動調(diào)節(jié)、自動分配、減少人為干預(yù)、降低運行能耗、提高設(shè)備安全運行穩(wěn)定性。

（2）提供換熱站遠程運維管控平臺軟件，實現(xiàn)換熱站設(shè)備遠程異地登錄查看控制、報警信息推送、能源數(shù)據(jù)定時推送等。

（3）同時在軟件架構(gòu)上可以和后期濟青高速鐵路站房運維管理平臺通信，實現(xiàn)整個濟青鐵路段換熱站房改造數(shù)據(jù)共享、站房設(shè)備統(tǒng)一管控等功能。

（4）在不增加硬件及軟件的基礎(chǔ)上，整個控制平臺預(yù)留制冷站能效管控系統(tǒng)端口和站內(nèi)新風機組控制系統(tǒng)端口。

3.2 原有系統(tǒng)恢復(fù)

（1）現(xiàn)場原有電動閥動作試驗，并接入控制平臺。

（2）現(xiàn)場原有傳感器通信試驗，數(shù)據(jù)接入控制平臺。

（3）利用原有電動閥和傳感器通信線纜，恢復(fù)換熱站原有自控制系統(tǒng)[2]。

3.3 改造原理

（1）利用原有水泵配電柜，根據(jù)實際使用需求，增加地暖循環(huán)泵、空調(diào)熱水循環(huán)泵一體化控制柜，根據(jù)前期模型建立，追蹤末端負荷，計算熱量實時需求，將供暖系統(tǒng)所有能耗設(shè)備作為一個整體，分別實現(xiàn)板換一次側(cè)市政流量和二次側(cè)水泵變流量自動調(diào)節(jié)。

（2）氣候補償控制，在市政管網(wǎng)增加電動調(diào)節(jié)閥，實時采集室外溫度和氣象局數(shù)據(jù)，根據(jù)室外溫濕度變化，自動調(diào)節(jié)市政管網(wǎng)回水管流量，同時對板換二次側(cè)水泵進行流量調(diào)節(jié)，整個氣候補償控制不僅僅參考室外溫度變化，還增加了氣象局參數(shù)，實現(xiàn)負荷預(yù)測，同時不只通過調(diào)節(jié)電動閥開度實現(xiàn)市政管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)，還通過對循環(huán)泵的變頻調(diào)節(jié)，實現(xiàn)一次和二次管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)。

（3）分時分區(qū)控制，在地暖供回水管道之間設(shè)置動態(tài)平衡電動壓差調(diào)節(jié)閥，同時把原有支路電動閥接入水力平衡控制箱，在過渡季節(jié)或低負荷情況下，自動調(diào)節(jié)負荷分配，降低末端冷熱量需求，保證冬季夜間低流量防凍運行；同時在線調(diào)節(jié)各支路冷熱量，改善末端各分區(qū)熱冷不均現(xiàn)象，計算各支路冷熱需求，動態(tài)調(diào)節(jié)總管道冷熱流量。

3.4 改造優(yōu)勢

（1）增加了能源站智能管控平臺、循環(huán)水泵一體化控制柜、中央空調(diào)工藝數(shù)據(jù)采集箱、水力平衡控制箱、氣候補償控制箱、動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥，同時現(xiàn)場盡可能利用原有傳感器。

（2）軟件使用REAL-A中央空調(diào)設(shè)備節(jié)能云控管理系統(tǒng)V2.1、金洲科瑞智能樓宇暖通能效控制系統(tǒng)軟件 V3.0、G.AD1 循環(huán)水泵主控制器能效控制軟件V1.0、能效預(yù)測V2.0等軟件[3]。

（3）建立建筑模型、暖通空調(diào)系統(tǒng)模型、全年實時動態(tài)負荷模型、系統(tǒng)動態(tài)控制模型。

（4）建立能源和能效評估，實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)查詢和異常用能報警推送；監(jiān)控、記錄和分析能耗數(shù)據(jù)變化；建立能效評估和能效預(yù)警監(jiān)測機制；實現(xiàn)雙碳指標統(tǒng)計、分析、監(jiān)測；平臺使用優(yōu)勢。

3.5 智慧換熱站平臺功能

（1）設(shè)備運行監(jiān)控：對設(shè)備情況、控制系統(tǒng)、采集設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)進行檢查和校驗，及時準確地判斷設(shè)備的運行情況；實現(xiàn)對設(shè)備的搜索、查閱和定位功能，以及遠程控制、故障診斷、信息反饋功能。

（2）遠程運行分析：通過圖形化界面，顯示遠程設(shè)備實時數(shù)據(jù)和運行趨勢；自動監(jiān)測異常發(fā)展趨勢，實現(xiàn)在線分析系統(tǒng)的運行狀態(tài)，提供預(yù)防性報警、及時故障通知等服務(wù)。

（3）故障遠程預(yù)警診斷：實現(xiàn)遠程診斷和預(yù)警功能，實時查看設(shè)備現(xiàn)場運行狀況，減少人力巡檢工作量。

（4）設(shè)備智能巡檢功能：利用人工智能技術(shù)建立巡檢機器人模型，對每臺設(shè)備、數(shù)據(jù)和信息進行整體智能巡檢，擺脫人工巡檢只看當前、不了解整體的巡檢弊端，提高設(shè)備維護的水平，掌握設(shè)備運行狀況及周圍環(huán)境的變化，發(fā)現(xiàn)設(shè)施缺陷和危及安全的隱患，及時采取有效措施，保證設(shè)備的安全和系統(tǒng)穩(wěn)定。

（5）用能、碳排放統(tǒng)計：根據(jù)使用種類、監(jiān)測區(qū)域、運行時間、分項等維度，對站內(nèi)用能統(tǒng)計和碳排放統(tǒng)計，實現(xiàn)同比、環(huán)比分析和折標對比。

（6）用戶管理功能：對不同用戶具有不同操作權(quán)限，權(quán)限保護密碼可自行設(shè)定。用戶權(quán)限分負責人、用戶、操作員三個權(quán)限；負責人權(quán)限能夠設(shè)置系統(tǒng)的所有參數(shù)起停設(shè)備控制；用戶權(quán)限能夠設(shè)置系統(tǒng)運行部分參數(shù)起停設(shè)備控制；操作員權(quán)限只能起停設(shè)備控制，不能改變系統(tǒng)參數(shù)。

（7）定時操作功能：根據(jù)現(xiàn)場需要可實現(xiàn)每天不少于兩次定時自動開關(guān)機，達到無人值守要求。

（8）自動記憶功能：運行過程中電源掉電后自動記憶當前運行參數(shù)，恢復(fù)供電后自動追蹤斷電前的工作狀態(tài)。

（9）防誤操作功能：對錯誤的設(shè)定和操作不識別，防止誤操作造成空調(diào)機損壞[4]。

（10）擴展功能：可與系統(tǒng)樓宇控制提供通信接口，實現(xiàn)站房信息集中控制。改造技術(shù)特點如表1所示。

4 改造節(jié)能效益分析

公司于2022年11月10日前完成濰坊北站換熱站節(jié)能自控設(shè)備的改造安裝施工，于2022年11月15日正常供暖后對濰坊北站換熱站自控系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)試工作，2022年12月中旬換熱站完成調(diào)試并自動運行。

根據(jù)鐵投能源公司提供的濰坊北站2021—2022年熱量使用統(tǒng)計、2022—2023年熱量使用統(tǒng)計分析如表2所示，在不考慮同期氣象參數(shù)變化、輸配管網(wǎng)效率變化、板換換熱效率變化、客流量變化的前提下[5]，濰坊北站2022—2023年供暖季比2021—2022年供暖季耗熱量降低35.53%。參考濰坊北站冬季近三年平均采暖費用275.7萬元，節(jié)能改造后每年可節(jié)省97.95萬元。

5 結(jié)語

智能化調(diào)控技術(shù)應(yīng)用于高鐵站供暖系統(tǒng)，可以提升供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性，最大限度地節(jié)約能源，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。正常運行后只需加強對電動控制閥的保養(yǎng)與維護，保持設(shè)備高效穩(wěn)定運行，形成了高度自動化的控制模式，真正做到了供熱系統(tǒng)綜合節(jié)能降耗的目的。加強智能化技術(shù)的研發(fā)工作，將會推動我國供暖系統(tǒng)的智能化改革進程。

參考文獻

[1]王蓉鑫.探析城市集中供暖的節(jié)能技術(shù)途徑[J]. 建材與裝飾， 2022（29）： 135-137.

[2]李昌華， 安俊帆， 李智杰， 等. 基于RF-GA-SVM的醫(yī)院集中供暖系統(tǒng)一次側(cè)流量預(yù)測模型研究[J]. 暖通空調(diào)， 2023（2）： 103-107.

[3]郭丹， 陳雋鋒. 重慶地區(qū)住宅集中供暖熱負荷特性探討[J]. 潔凈與空調(diào)技術(shù)， 2022（4）： 24-28.

[4]程亞男. 探析城市集中供熱智能化系統(tǒng)的管理與控制[J]. 工程技術(shù)研究， 2020（10）： 71-72.

[5]于鵬， 關(guān)德志. 集中供熱的智能化系統(tǒng)研究[J]. 科學與財富， 2020（26）： 86.