芻議如何做好地鐵空調水系統運行中的節能

周偉

摘 要：隨著我國經濟的快速發展以及城市化進程的不斷加快，對于城市的基礎公共交通提出了嚴峻的考驗，各地都加快了興建地鐵的速度用以緩解城市交通壓力。在城市地鐵系統中，地鐵空闊水冷系統是地鐵系統中的重要組成部分，其主要是為地鐵空調系統提供冷卻以保持地下通風系統的溫度，整個空調水冷卻系統是由冷水機組、水泵、冷卻塔等設備組成。由于冷水機組需要長期運行且每一車站為了確保冷卻效果至少需要配置兩臺冷水機組，極大的增加了地鐵冷水機組的能耗。文章在總結分析冷卻設備各機組設備種類及能耗的基礎上提出了如何對地鐵冷水機組進行節能調節。

關鍵詞：地鐵空調；冷卻水系統；節能

前言

隨著我國經濟的快速發展，對于能源的需求在逐年增加，同時能源的消耗及浪費現象也原來越嚴重，地鐵作為公共交通體系中的重要一環，在城市中發揮著重要的作用。其中，地鐵中的冷卻系統是地鐵中的耗能大戶，為了響應國家對于節能提效的號召，需要對地鐵冷卻系統中所使用的各個設備進行耗能分析，并就如何對各設備進行節能調節進行介紹。

1 地鐵空調水冷機組的節能

現今在地鐵空調系統中所使用的水冷機組多采用的是螺桿式的水冷機組，為了達到節能增效的目的需要對水冷機組在運行時進行負荷調節。其中，地鐵空調系統冷水機組所采用的螺桿式制冷機組使用簡單、制冷量較大、結構簡單且設備本身所帶來的振動較小無需采用較強的地基，同時，可以根據制冷的實際需求進行10%-100%的制冷調節。一般情況下，地鐵空調系統冷水機組都不會在滿負荷功率下進行工作。對于地鐵空調系統冷水機組的制冷量的調節是通過裝置在螺桿式冷水機組中的壓縮機滑閥來進行控制的，滑閥采用的是電動自動調節模式，可以根據控制來進行精確調節。在地鐵空調系統冷水機組進行工作時，其依靠的是壓縮機的壓縮來進行制冷的，其內部具有一定的內壓力比，當此內壓力比接近或達到外壓力比時，整個地鐵空調系統冷水機組的工作效率最高，所消耗的能耗比最低。所以，為了使得地鐵空調系統冷水機組處于最為經濟的運行狀況，需要調節機組的內容積使其內壓力比達到或靠近外壓力比。

1.1 地鐵空調系統冷水機組起動特性

在地鐵空調系統冷水機組運行的過程中，每小時最多允許啟停6次，同時在每一次啟停的過程中，為了保證壓縮機內的油順利供給和回油需要將每次壓縮機的運行時間控制在5分鐘以內，在啟停地鐵空調系統冷水機組時，對于制冷循環中的高、低壓側需要進行反復調整實現均壓。通過對地鐵空調系統冷水機組運行狀態進行分析后發現，其從啟動到穩定壓力運行的時間在2分鐘以內，從而可以計算出這一過程中所浪費的能量約為3%左右，相較于空冷設備，地鐵空調系統冷水機組能夠實現較大的冷交換率。

1.2 做好地鐵空調系統冷水機組的維保

由于地鐵空調系統冷水機組是長期處于工作狀態，因此做好對其的維保工作是十分重要。在地鐵空調系統冷水機組長時間使用后，其內部的管路會由于以下的原因導致熱交換效果變差：（1）在進行水冷交換時水中所含有的鈣、硅類鹽類礦物質附著在水冷機組內部的管路中，在內部形成一層硬殼，阻礙了熱交換，從而增加了能源的浪費。（2）水中所含有的藻類、微生物等形成的黏性物質和塵埃混合后沉淀吸附在地鐵空調系統冷水機組的熱交換系統中。（3）氯離子等腐蝕性離子形成的熱交換器本身的腐蝕生成物等也會阻礙地鐵空調系統冷水機組的熱交換效果，從而增加了能源的浪費。

以上這些物質附著在地鐵空調系統冷水機組的內壁中極大的影響了地鐵空調系統冷水機組的熱交換效果，增加了水冷機組的耗電量。因此，需要每年對其內壁使用清洗劑在其內部進行循環清理。此外，為了確保地鐵空調系統冷水機組的冷卻效果，減少能源的消耗需要對地鐵空調系統冷水機組中的壓縮機、電源、膨脹閥的開度、水量、制冷劑量等進行定期的檢查，確保其處于正常工作的狀態，減少能源的浪費，從而實現節能。

2 地鐵空調系統中水泵的節能

2.1 水泵的運行性能曲線

水泵的運行性能曲線所反應的是水泵在一定的轉速下其流量和水泵的其他一些性能參數之間的關系，為了使得水泵處于一個較為良好的工作狀態，需要依靠水泵的運行性能曲線來對其進行特性分析。為了達到節能的效果應當在水泵的閥門全部處于關閉狀態時其功率最小。

2.2 地鐵空調系統水泵的節能調節

水泵是地鐵空調系統中使用較多的一種設備，其能耗的多少直接影響到地鐵空調系統能耗的高低，為了控制水泵的能耗，需要對其采用較為合理的調節方式，控制其能源消耗。控制地鐵空調系統水泵能耗的方式主要從以下幾個方面進行：（1）離心水泵是依靠圓盤的離心力來將水甩出來實現其目的。因此，要達到降低水泵能耗的目的應當在揚程較高的水泵中使用轉速較高且葉輪直徑較小的水泵，而在揚程較高時則可以采用多級泵的方式，同時對于葉輪需要控制其表面的粗糙度，減少其與水流之間的摩擦。（2）還可以從減少容積損失的方面入手，一是，較小動、靜間隙形成的泄漏流動的過流界面；二是，設法增加泄漏流道的流動阻力。（3）減少地鐵空調系統中的水流的流動性損失。

3 地鐵空調系統中的冷卻塔的節能控制

地鐵空調系統中所使用的冷卻塔是一種使用水作為冷卻循環劑，實現冷卻系統與空氣的熱交換從而降低冷卻介質水溫的目的，在冷卻塔的工藝設計中其各種設計參數如流量、進出水溫度、濕球溫度、干球溫度等的確定決定了冷卻塔的造價和能耗的規模。當冷卻塔的入水或出水的溫度一定時，其冷卻能力隨著室外溫度的降低而隨之提高。在冷卻塔的實際運行過程中，冷卻塔的出水溫度與室外溫度是聯動的，即冷卻塔的室外溫度降低時，其出水口溫度也隨之降低，而整個冷卻塔的熱負荷則保持不變。因此，冷卻水溫度是隨之變化的，冷卻塔入口水溫不能維持不變。相反，當室外溫度變低時，熱負荷變小，冷卻水溫度也不會上升，對于冷卻水的冷卻溫度也無需冷卻到室外溫度下，其最終是在比標準設計溫度條件低的溫度下達到了平衡，溫差范圍變小，冷卻塔的部分負荷效率也比全負荷時低。

冷卻塔是地鐵空調系統中重要的耗能設備，為了做好對于冷卻塔能耗的控制，做好對于冷卻塔的風機控制是十分必要的，通過使用實踐表明，可以通過變頻控制技術來控制冷卻風機的轉速來使得冷卻塔的出水側溫度在超出所設定溫度2℃-3℃的情況下，使得冷卻塔的出水側溫度仍能滿足冷卻所需的控制在32℃以內，從而達到節省能耗的目的。

冷卻塔是依靠以水為介質進行熱交換來實現對于水的降溫的，當冷卻塔較長時間使用后，各種雜物等附著在熱交換材料上堵塞其正常的熱交換將會嚴重降低其使用效率，增加能源的消耗。在進行熱交換時，空氣流過水模充填材料的水流表面時，水分蒸發濃縮會在熱交換材料表面留有水垢、雜質等堵塞空氣流通的通道，降低空氣的流動速度與流動量，極大的影響熱交換材料的熱交換率。為了保證冷卻塔的通風量，需要做好對冷卻塔的維護管理，做好對于水的處理和排污等工作。

4 結束語

地鐵空調系統是地鐵中重要的通風及冷卻設備，同時其也是地鐵中重要的能耗設備，在城市公共交通體系中地鐵發揮著重要的作用。同時由于通過的客流量較大也對地鐵空調系統提出了較為嚴峻的考驗。文章在分析地鐵空調系統中各組成設備的基礎上對各設備如何處于較為高效的能耗情況下進行了分析介紹。

參考文獻

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