地鐵通風空調系統節能運行策略研究

閆 言

中鐵上海設計院集團有限公司天津分院

地鐵通風空調系統節能運行策略研究

閆 言

中鐵上海設計院集團有限公司天津分院

地鐵做為現代化的地下軌道交通工具，與傳統公共交通相比，具有運客量大、速度快、低污染、低能耗、運行安全快捷、舒適等優勢，已成為城市公共交通中的中流砥柱。地鐵通風空調系統是地鐵系統的重要組成部分，地鐵通風空調系統較為復雜，耗能設備眾多，在今后工作中必須要從實際出發采取專門的措施將節能減排意識融入到整體通風空調系統中，并且還需加大對地鐵通風空調系統控制方案的優化力度，從根本上提升地鐵通風空調系統的節能效果。基于此本文分析了地鐵通風空調系統節能運行策略。

地鐵通風空調系統；節能運行；策略

1 地鐵通風空調系統的功能及組成

通風空調系統作為地鐵中的重要設備系統之一，擔負著對地鐵內部的空氣溫度﹑濕度﹑空氣流速﹑空氣壓力和空氣品質進行控制的任務，平時為車站提供一個適宜的環境。當列車阻塞在區間隧道時，向阻塞區間提供一定的通風量，保證列車空調等設備正常工作，維持車廂內乘客在短時間內能接受的環境條件。當發生火災事故時，提供迅速有效地排煙手段和足夠的新鮮空氣，并形成一定的迎面風速，引導乘客安全迅速地撤離火災現場。也為各種設備提供必要的空氣溫度﹑濕度以及潔凈度等條件，保證其正常運轉。

地鐵通風空調系統主要由以下四個子系統組成(其中前三個為風系統)：①公共區通風空調兼排煙系統；②設備管理用房通風空調兼排煙系統；③隧道通風兼排煙系統；④空調制冷循環水系統。

2 地鐵通風空調系統的主要形式

2.1 開放式系統

開放式系統指的是利用活塞反應或是機器設備來連通外界與地鐵內部的氣體，利用外部空氣來冷卻隧道和車站。該系統投資費用低，但僅通過通風來控制地鐵內部環境效果不太明顯。

2.2 封閉式系統

封閉式系統指將地鐵內部空氣與外界空氣隔離，僅供給乘客所需新風量。相較于開放式系統而言，該系統能更好地滿足地鐵環境控制需求，但其投資費用較大，且建設面積較廣。

2.3 屏蔽門系統

屏蔽門系統即將隧道與車站相分離，在隧道安裝通風設備，在車站內安裝空調系統。如若通風設備無法有效控制隧道溫度，則需要采用空調或是其他方式來降低隧道溫度。

3 地鐵通風空調系統節能運行策略

3.1 軌道排熱風機節能

工程設計時均是按遠期最不利工況設計，在未達到最不利工況前，排熱風機具有很大的節能潛力，節能主要是變頻運行及運行時間的調整。可以通過以下方式來實現：①結合行車組織按初﹑近﹑遠期三種工況運行；②根據列車位置來改變排熱風機轉速，列車到站時高速運轉，列車離站時低速運轉；③在保證隧道溫度滿足運行的條件下，減少排熱風機每日運行的時間。

3.2 風閥控制新風量節能

據統計，地鐵早晚高峰期客流量均已超過全天平均流量的50%，同時每天每個小時的客流量都在變化。空調設備裝機容量是按遠期最大小時客流量配備的，這樣裝機容量運行勢必會造成能源浪費。正因為如此，在今后工作中就可以從新風控制方面，通過風閥的開啟程度來調整環控系統新風量從而使其適應客流量變化，進而達到節能目的。

3.3 風機變頻節能控制

地鐵專用軸流風機有變頻﹑調速的工作。傳統的風機調節往往是利用閥門來對風機風量進行調節，并通過更改系統阻力來對風量進行調節。從節能角度，該種方式極為浪費。因為其在無形中加大了一部分功。就現階段而言，該種方式仍在小型風機中使用。而風機功率較大的，則可以通過更改風機性能曲線來對其風機風量進行調節。

一般情況下，改變風機性能缺陷的方式主要有進口導流器調節﹑改變風機的轉速﹑動葉可調﹑改變葉片的寬度等。由于進口導流器調節﹑動葉可調﹑改變葉片的寬度這幾種方式對機械部件有較高要求，而改變風機轉速的方式僅需將電機輸入的電壓和電流進行改變即可起到調節作用。

3.4 空調水系統流量調節

對于空調水系統的流量主要是利用變頻器來調節，這是減少能耗的重要措施。在變速調節的時候采用恒壓差控制，這樣有助于避免各空調系統之間藕合關系。對于冷凍水泵的控制主要是采用集水器和分水器之間的旁通閥壓差或最不利回路壓差來作為反饋值從而來調節冷凍水泵運行頻率。為了實現有效控制，首先需要設定1個壓差參數，該參數可以作為集水器和分水器間旁通閥壓差反饋值的參照對象。

在旁通閥壓差反饋值大于設定壓差參數的時候，冷凍水流量大于單臺冷水機組允許最小冷水流量，此時應保持關閉壓差旁通閥不變，盡量對頻率進行有限調節，降低冷凍水泵運行頻率。

在系統冷凍水流量降到機組允許最小流量的時候，此時如果壓差反饋值還大于設定值就應該保持冷凍水泵運行頻率不變，開啟壓差旁通閥，增加旁通閥開度值，從而保持分水器同集水器壓差恒定。

3.5 設備配置優化

在實際使用中，由于受自控系統的完善性及運營管理水平的制約，運行模式不合理﹑設備運行無秩序所造成的“大馬拉小車”﹑設備效率低下等能源浪費情況較為普遍。組合式空調器在非空調季節(即無需制冷的過渡季節)，由于新風不經過制冷熱交換器，直接經過旁通風道輸送，因此，空調器內部可減少約100Pa的阻力，從而可減少組合式空調器配電功率約10%的功耗，具有一定的節能效果。

4 地鐵通風空調未來發展方向

通過前文對我國現有通風空調系統的總結并結合我國地鐵建設現狀能夠總結出以下幾個節能發展方向：(1)減少初期的投資金額，降低設備占用空間；(2)降低冷卻過程中的成本消耗，將風送方式改進為水送方式；(3)合理使用分散系統以及集中冷卻系統，根據實際情況選擇最佳方案；(4)充分利用自然資源；(5)提高地鐵通風空調系統的運行效率。

總之，近幾年，我國城市化進程不斷深入，城市軌道交通網絡作為我國城市公共交通網絡的重要組成部分之一也得到了快速發展，進行地鐵通風空調系統的節能減排能有效降低運行成本，因此需要進一步加強研究。

[1]王峰.地鐵通風空調系統變頻節能研究[D].西南交通大學，2007.

[2]楊昭，余龍清，馬鋒，邵敏.地鐵通風空調系統的逐時優化節能控制策略[J].天津大學學報，2012，07：599-603.