地鐵車站環控系統運營節能措施探討

（哈地鐵集團運營分公司維修中心機電部，黑龍江 哈爾濱 150001）

地鐵環控系統，是地鐵運營系統中一個至關重要的組成部分，首先從修建位置來講，地鐵的修筑都位于地下，距離地表有一定的距離，因此可以說地鐵的運行是在一個接近于完全封閉的環境內，這樣的環境內空氣質量與安全系數必定不會太高，而地鐵本身就是以運輸人口為主要任務的交通工具，這種職能導致地鐵中的人口數量巨大、人口密集程度和人口流動性都很高，其內部環境安全設施的損耗也相當大，考慮到一些復雜地形，甚至潮濕程度都很高，以上幾點對于地鐵系統的正常、安全的運營會造成相當大的隱患，一旦事故發生，不能及時的進行疏導與救援，就會釀成大禍，因此，地鐵中的環控系統便成了改善地下環境的唯一手段，如何把握運營成本與安全系數之間的平衡，如何更加科學有效的進行地鐵環控系統運營中的能源節約具有極大的研究價值。

1 地鐵環控大系統

地鐵環控大系統指的是地鐵運營中整體的環境控制系統，這個系統覆蓋了整個地鐵范圍，負責將地鐵站大環境內的空氣、溫度等數據調節成使乘客感覺舒適的大小，大系統需要在早上五點三十分到晚上二十三點三十分之間運行，在地鐵建立的初期，大部分地鐵站都按照這個時間進行調節，因為地鐵站從早上六點三十分到晚上二十三點整這段時間開始運營，提前半個小時開啟，延后半個小時關閉可以使工作時間的地鐵系統內部永遠舒適，但是經過長時間的分析與研究，可以發現并不是所有的季節都需要如此做出緩沖，比如溫度適中的春秋兩季，夜間停運后，地鐵內外的溫度與濕度大致相似，并且客流量高峰期一般在早六點三十分到八點三十分，下班的高峰期是在下午十七點到十九點，根據以上數據，可以依照情況進行大系統功率的調整，如高峰期進行正常運作，保持站臺溫度26攝氏度的控制要求，其他時間低功率運作，或者早晚兩端開關時間向中間延伸，都可以節約能源，減少運營成本。

2 地鐵環控小系統

地鐵環控小系統中最大的能源損耗是位于相對比較封閉的設備貯藏房間，對于設備放置房間進行空氣交換排風的能源消耗。例如通信機械室、高低壓室，值班室等運行系統需要全天候開啟，相對于大系統來講，這種損耗比較穩定，大致處于恒定狀態。因此只需根據各自情況一定程度的對此類控制室、機械室進行改進，調節其內部通風結構，適當將其內部與大系統相連接，這樣不僅僅可以適當降低機房內機器的熱量，減少散熱設備的能源損耗，還可以增加地鐵站內部大環境的回排風量，通過冷熱空氣循環調節大系統溫度，減少大系統機器的能耗，同時可以將不必要的設備實行間斷運行，可以將全天候運作改為適應普通工作日運作，即每日六點三十分到二十三點三十分運行，可以最大限度節約能源，減少浪費。

3 地鐵水系統

冷水供冷機組在地鐵環控大系統停止運行后接替其職能對小系統進行冷水制冷，長時間的低負荷運行極大的浪費了能源。因此可以在每次車站停運之后可以考慮適當的停止水系統的運行，尤其是在空調季節的非運營時間段內，可以將小系統的運行方式轉為自然通風或者直接停止運行，因為在地鐵停運時段內，機械設備的負荷量降至最小，其散熱量也大幅度降低，許多設備的穩定性要求也將降低，這個時候運行大量的高能耗設備顯然是不明智的，因此以上這種方式可以極大程度上的降低能耗。

但是很快這種節能手段便被廢棄了，因為長時間的采用這種方法便會發現由于冷水存在于機器中導致房間內外溫差較大，設備表面由于冷水的原因容易凝結水汽產生結露現象，長此以往，會對其產生銹蝕作用，導致機器的損壞甚至報廢。于是有人提出了水系統變頻節能方式。

這種方式在我國的深圳地鐵中測試實行，即小系統采用變頻式多聯機系統，簡稱BRB系統作為冗余，經過測試，這種VRV系統地鐵夜間停運后，其對小系統供冷比開啟冷水機組對小系統供冷更能夠達到節能的目的，實測節能率達到百分之二十，但VRV系統也并不能適應全年的季節，僅僅在氣候適中的春秋兩季并沒有產生傳統關閉小系統的結露現象，但其冬夏兩季的節能效果并不明顯，依然會產生水汽。

4 地鐵隧道通風系統

地鐵大部分的運行都是在隧道中，因此隧道的環控系統尤為重要，以往的早起隧道TVF風機一般在運營前后半個小時進行開啟和關閉，通過大功率的空氣交換機對隧道進行通風和喚起，以保證隧道內空氣的暢通，同時還可以轉換隧道內外的溫度差異，減少隧道內部的悶熱溫度。其設計初衷為列車的運營時段地鐵站UO風機開啟進行對列車剎車時產生的摩擦熱量以及車內部熱量的排放，以此來抑制車站屏蔽門外隧道內空氣的溫度升高。

但這只是風機運行的理想狀態，根據實際考察，很多地鐵站由于建筑位置原因，比如靠近地下水層、建立位置氣候寒冷干燥，同時很多時候列車進站時往往會產生活塞風，這些原因都會一定程度的降低隧道內的溫度，導致很多大功率的風機在做無用功，產生大量的能源浪費，因此隧道通風降低能耗的原則就是因地制宜，根據不同的情況對風機的開啟時間進行調節，取消全天候的溫度調節，設立自動控溫設備對隧道內部的溫度與空氣質量進行監控，實行隨熱隨排的運行方式，不單保持列車運行的安全，更大程度上的進行節能運做。

5 其他方面節能

除以上幾種運行方式外，設備的改造也是一個十分可行的節能措施，根據流體力學的原理我們可以知道風機和水泵采用變頻運行方式之后，其電機的功率消耗與流量的比的三次方成正比，而大部分地鐵站的設備均為定額運行，改變頻率后具有很大的節能空間。例如可以將大系統組合式空調箱、回排風交換機、小系統制冷水泵機組等空氣調節系統進行變頻改造，根據適當的需求進行變頻控制，將機器的最大負荷留在運行高峰期，其他時間采用小頻率低負荷的運行方式。深圳市2009年一期工程中曾采用變頻改造方法進行節能測試，結果為項目改造費用95.6萬元，全年共節省電力382823千瓦，節電率為百分之二十八點八，僅三年便可回收成本，具備十分可觀的成長性，因此這種方式十分可取。

當然到目前為止，大多數方法只是單純的在地鐵站運營管理方面進行規劃節能，隨著科技的不斷進步，相信更多的節能方式會不斷出現，因為節能就意味著節約成本，每一項工程都需要成本的回收，因此我們期待著更加科學的節能方式的出現。

[1]匡江紅，余斌.地鐵空調通風環境控制系統的節能探討[J].能源研究與信息，2003.19（4）18-21.

[2]白樺.流體力學泵與風機[M].北京：中國建筑工業出版社.