淺談地鐵環控軌道通風系統節能

范志鋒

摘要：軌道排風機作為列車進入車站隧道內停靠時的內熱源排走，滿足列車散熱及車站站臺上人員的安全和舒適性。但在地鐵運營設計中是以遠期需求設計，在要針對目前地鐵的特點，仍未達到遠期需求的情況下，在滿足現有系統需求，通過優化環控系統模式，采用合理的系統設計并進行科學的運行控制，調整減少隧道通風設備的開啟數量和方式，實現達到節能的目的。

關鍵詞：軌道排風機；優化；運行控制；節能

引言

地鐵是一類特殊的建筑，是由多個車站通過隧道連接成的一個整體。地鐵系統整體位于地下，車站和隧道被數米至數十米厚的土層覆蓋，是一個相對封閉的場所。內部空間（包括隧道和站臺，站廳等）較大，但與外界連通的開口相對較少，只有少量的通風井和車站的出入口與外界直接連通。由于功能上的要求，地鐵一般是全年運行的，在車站和隧道內有大量的人流和車流。而且流量在不斷地變化。同時，受地鐵內部的內熱源影響，比如列車牽引系統，車站照明等這些設備都會產生巨大的熱源，另外每天大量的乘客和工作人員的新陳代謝也產生大量的熱濕負荷和二氧化碳，僅靠空氣的自然流動和擴散，是無法排滿足的，需要在地鐵環境內維持一個舒適的乘車環境，無疑就是靠環控系統的運作。其中負責車站區間排熱風的車站軌道排風機，采用單向運轉耐高溫軸流風機，一般設置在車站兩端的排熱風道內，每端設置2臺，各自承擔半座一半車站的軌頂排風和站臺下排風，以排除車站區間的余熱，減少列車發熱量對車站區間影響。

目前三號線車站軌道排風機采用的型號為NXT-17№12.5A、NXT-17№14A（15KW）、NXT-17№16A型號的耐高溫軸流通風機。全線共有三號線軌道排風機共有72臺，其中功率為15KW的有18臺，功率為18.5KW的有32臺，功率為22KW的有22臺，車站軌道排風系統由四臺軌道風機及相應的風閥組合而成。運營期間，根據現有的系統正常模式運行，每日全線各站開啟四臺軌道風機對車站隧道進行通風，排除客運列車停站產生的廢氣、廢熱。按每天每臺運行17小時。則每年軌道排風系統用電量為835萬千瓦。

在地鐵設計的原有的軌道排風模式中正常情況下是開啟4臺軌道排風機，由于該模式是根據遠期系統負荷需求設計的，在目前運營工況下存在一定的設計余量，根據地鐵機電系統設計以及運行優化模式等案例經驗，通過對類似隧道內溫度的模擬計算，在開啟目前一半軌道排風機的工況下，遠期隧道內溫度就不會超過地鐵設計規范中隧道允許最高干球溫度40℃的要求，因此可采用車站兩端各開啟一臺軌道排風機的模式。

在制定實施節能模式的過程中，首先要保障原有系統設計功能和參數要求，不能低于系統功能的設計標準，在保障運營服務水平的基礎進行運行模式的優化。在保障系統功能的基礎上，通過模式的優化，降低系統能耗，實現節能減排和降低運營成本的目的。在同等運行條件下，保證站臺隧道區溫度滿足設計要求（不超過40度）。

根據形成優化后的新模式表，每個車站A、B端各開啟一臺軌道排風機，根據單雙月進行單雙號設備的切換，以均衡設備的運行時間，并明確相關風機風閥的開啟模式，編制相應的系統運行模式表。

在隧道溫度的檢測點統一定為進站端隧道，測量方法為用紅外線測溫儀測量隧道壁溫度，從空調季節來進行測量，每月測量兩次，測量時間間隔約為15天。并跟蹤隧道溫度狀況。

表2 軌道排風模式優化調整電耗分析表

若三號線實施軌道排風節能模式的18個站點，根據測試情況，估算實施節能模式后減少系統設備運行功率619kw，按目前每天運行17小時計算，全年節約電量384.4萬千瓦時。

（1）因電機的運行功率（kw）=運行電流（A）×運行電壓（V）×1.732×cosφ（電機功率因數）/1000（w和kw的單位換算），根據系統和設備參數，運行電壓為380V，電機功率因數為0.83，故：減少運行功率=兩種模式的運行電流差值×380×1.732×0.83/1000。

（2）因目前軌道排風機每天開啟17小時，每年356天運行，故：采用單臺風機的模式每年減少風機運行電量為：減少運行功率619kw×17小時×365天=3844001千瓦時。

結論

（1）在執行軌道排風節能優化模式后，設備監控系統軟件和環控系統設備運行穩定，且根據（表1）的隧道溫度跟蹤檢測結果，車站隧道區的溫度均在30℃以內，維持在較低的溫度水平，沒有升高的情況和趨勢，能滿足設計和系統運行要求（不超過40℃），而軌道排風機運行功率較原有模式降低了40kw（表2）。

若全線軌道排風節能優化后，則全年節約電量384.4萬千瓦時。

（2）在降低軌道排風系統能耗的同時，也減少了站臺的屏蔽門漏風量，降低了車站空調系統的新風冷負荷造成間接節能效益鏈。

（3）實行軌道排風節能優化模式后，軌道排風系統的設備平均運行時間減少了一半，軌道排風機和風閥等設備運行損耗降低。

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