地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的實現(xiàn)研究與思考

張海波

摘 要：地鐵作為一種新型的交通工具有其獨有的特性，因此地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是地鐵系統(tǒng)的重要組成部分，并且在地鐵系統(tǒng)中占據(jù)地鐵系統(tǒng)總耗能的近一半，其實對于地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能控制是非常有必要的，不僅可以大大節(jié)省地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的耗能，也為優(yōu)化地鐵系統(tǒng)打下了堅實的基礎(chǔ)，在日常工作和維護保養(yǎng)中，希望地鐵有關(guān)工作人員能夠從實際情況出發(fā)，對所出現(xiàn)的問題采取相應(yīng)的解決措施，真正實現(xiàn)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，提高地鐵的運行效率。

關(guān)鍵詞：地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能；研究；思考

1地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化意義

當(dāng)前，我國地鐵建設(shè)事業(yè)處于發(fā)展的黃金階段，無論是我國本土技術(shù)的發(fā)展，還是西方先進技術(shù)的引入，都給地鐵交通的發(fā)展提供了眾多的機遇，與此同時，因為我國人口眾多，無論是在建設(shè)規(guī)模還是在地鐵客流量方面，都是遙遙領(lǐng)先于世界其他國家的，因此研究地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)約是地鐵可持續(xù)發(fā)展的必要途徑。

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)與一般交通工具中的空調(diào)系統(tǒng)相比，在整個地鐵工程所占比例極大，通常來講，通風(fēng)空調(diào)機房所占面積是地鐵設(shè)備用房面積的30%左右，并且運行能耗是地鐵工程總能耗的三分之一，從這些數(shù)據(jù)可以看出加強地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化效率，對于地鐵工程整體能源消耗節(jié)約的意義。

2通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗分析

2.1通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的組成

2.1.1隧道通風(fēng)系統(tǒng)

隧道通風(fēng)系統(tǒng)包含車站隧道排風(fēng)系統(tǒng)與區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)兩種。其中區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)由消聲音器、組合風(fēng)閥、風(fēng)道以及隧道通風(fēng)系統(tǒng)所組成。在具體功能上主要體現(xiàn)為，在系統(tǒng)運行期間、夜間列車停運后、晨間列車運營前，隧道通風(fēng)系統(tǒng)可以采取全線機械通風(fēng)的運行方式；在地鐵日間正常運營過程中，則需要通過活塞將隧道內(nèi)所存在的余濕與余熱排除出去，一方面能夠起到清潔空氣的作用，另一方面也能夠使隧道內(nèi)氣溫保持恒定；當(dāng)區(qū)間隧道被列車阻塞時，則需要于阻塞區(qū)間內(nèi)投入適當(dāng)?shù)耐L(fēng)量，使列車內(nèi)部的各項設(shè)備能夠保持正常運行；在列車區(qū)間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的情況下，既需要能夠?qū)煔獾淖⑸溥M行嚴格的控制，另一方面也要能夠?qū)煔獬浞峙懦鲈谒淼绤^(qū)間以外，為現(xiàn)場人員的疏散創(chuàng)造一個良好的環(huán)境。

2.1.2車站大系統(tǒng)

車站大系統(tǒng)通常包含風(fēng)道、排煙風(fēng)機、小新風(fēng)機以及空調(diào)機組所構(gòu)成。在功能上主要體現(xiàn)為，在地鐵系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，能夠使乘客有一個更加舒適乘車環(huán)境，在出現(xiàn)火災(zāi)時，能夠通過大系統(tǒng)將煙氣立即排出，使乘客得到充足的迎面風(fēng)速，使乘客能夠安全疏散。

2.2通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗分析

當(dāng)前我國地鐵車站廣泛采用屏蔽門系統(tǒng)，空調(diào)負荷方面主要包含以下幾種：指示牌負荷、設(shè)備負荷、照明負荷以及人員負荷等。設(shè)備負荷主要包含AFC系統(tǒng)負荷、電梯負荷以及自動扶梯負荷。空調(diào)系統(tǒng)濕負荷通常由維護結(jié)構(gòu)濕負荷與人員負荷所構(gòu)成。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，車站客流變化很大程度上會影響到空調(diào)總負荷，地鐵在日間正常運營的狀態(tài)有著比較大的客流變化幅度，尤其是在早晚高峰期間，而其他時間段客流量變化相對比較小。由此可知，在人員負荷方面也有著很大的波動。若空調(diào)裝機系統(tǒng)在24小時內(nèi)均依照裝機容量全速運行，勢必會造成能源資源的浪費，在空調(diào)系統(tǒng)負荷較小、客流量不高的情況下，則需要對依照實際負荷需求合理調(diào)節(jié)水量與風(fēng)量，最大程度上實現(xiàn)能源資源的節(jié)約。

3地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

3.1軌道排風(fēng)機節(jié)能

首先在工程項目上的最不利原則來計算設(shè)計，考慮在最不利原則的場景下，系統(tǒng)的整體情況和優(yōu)化情況。在還未到達最不利工作狀況前，軌道的排風(fēng)機是在很大程度上可以進行節(jié)能優(yōu)化的，主要是通過對地鐵運行時間運行頻率的不同的調(diào)節(jié)做到節(jié)能方面的措施，首先對地鐵的不同工況進行分類，根據(jù)具不同工況來進行調(diào)節(jié)。然后根據(jù)地鐵離車站的具體位置的不同，來改變臺風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，地鐵即將靠近車站時需要高速運轉(zhuǎn)，地鐵離開車站時或不在車站時需要低速運轉(zhuǎn)，要么就需要系統(tǒng)及時對地鐵的所在情況進行反饋，從而對地鐵和排風(fēng)機的相關(guān)要求作出響應(yīng)，第三是在保證整體運行系統(tǒng)的溫度條件下，盡可能減少排風(fēng)機每天所運轉(zhuǎn)時間，這樣不僅可以減少排風(fēng)機每天的運行負擔(dān)，也大大提高了系統(tǒng)運行效率。

3.2空調(diào)大系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化

在系統(tǒng)前端收集新風(fēng)量數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)通過溫度濕度可以測算出新風(fēng)負荷大小，經(jīng)過數(shù)據(jù)端的數(shù)據(jù)處理，例如在某一時段持票進站人數(shù)，站臺等待人數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)前端作出人員負荷的估算，新風(fēng)負荷和人員負荷兩個較大變化量在系統(tǒng)前端就有了相應(yīng)的反饋，系統(tǒng)可以直接對這兩種復(fù)合干擾進行測算，直接參與前端控制的冷水量和空氣量調(diào)節(jié)。這種前端反饋比系統(tǒng)整體反饋更有效，更及時，可能在數(shù)據(jù)測算上存在一定誤差，但提高了整體地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，在一定程度上減少了系統(tǒng)負荷的波動，提升了系統(tǒng)整體運行效率和響應(yīng)速度。

3.3變頻調(diào)速控制節(jié)能

由于經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，技術(shù)的不斷完善，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中引入變頻空調(diào)技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)在目前工程領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。由于地鐵的特殊性需要對負荷變化進行調(diào)節(jié)，但由于電機頻繁啟動在過去的一般系統(tǒng)中對電機造成損害非常大，且頻繁啟動耗能較高。因此在引入變頻調(diào)速控制系統(tǒng)后，這種問題將得到大大的改善，對于地鐵負荷的不確定性以及設(shè)備運行工況對不確定性的及時反饋的工作效率將有效提升。主要實現(xiàn)對組合式空調(diào)機組，和回風(fēng)機排風(fēng)機的變頻調(diào)速，根據(jù)新風(fēng)負荷和人員負荷對空調(diào)運作進行調(diào)整。

3.4風(fēng)閥控制新風(fēng)量節(jié)能

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，地鐵在早高峰晚高峰的上下班時間，客流量可超過地鐵全天的數(shù)據(jù)的一半以上，因此在早晚高峰時段，地鐵的負荷量還是很大的。其他時段的人流客流量也在不斷進行調(diào)整，因此很多數(shù)據(jù)都是不確定的。那么如果根據(jù)地鐵客流量的最大量和最小量來設(shè)計空調(diào)機組，這是非常不科學(xué)且浪費資源的做法。因此對于全天的平均數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，引入前端反饋系統(tǒng)和變頻調(diào)速系統(tǒng)，通過前段對數(shù)據(jù)的收集及時調(diào)整風(fēng)閥的開啟程度大小，從而控制整個地鐵系統(tǒng)的新風(fēng)量，也可以及時引入新風(fēng)負荷的數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)工作的展開進行了有效和扎實的鋪墊。因此通過前端的風(fēng)閥開啟程度，從而調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)的新風(fēng)負荷，進一步提升地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化。

3.5空調(diào)水系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)

引入空調(diào)變頻系統(tǒng)可以有效調(diào)節(jié)空調(diào)水系統(tǒng)的冷水量，在一定程度上減少能耗損失。經(jīng)過變頻調(diào)節(jié)之后，可以幫助個空調(diào)系統(tǒng)組成的整個系統(tǒng)的運行進行調(diào)節(jié)，提升系統(tǒng)整體運行效率。空調(diào)水系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)主要利用恒壓差的數(shù)據(jù)進行及時反饋，首先在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置恒壓叉的相關(guān)參數(shù)，這個參數(shù)可以作為前端數(shù)據(jù)的參照比對，及時進行前端反饋和調(diào)節(jié)。

結(jié)束語

隨著我國交通技術(shù)的不斷發(fā)展，對于地鐵這一公共交通工具的設(shè)計已經(jīng)日趨完善，在能源需求比較緊張的階段，對于地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能是需要更加認真思考和設(shè)計規(guī)劃的。在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中，節(jié)能是重要的設(shè)計內(nèi)容之一，節(jié)能首先要從地鐵本身的實際出發(fā)，在詳細的了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和整體情況之后，對所存在和出現(xiàn)的問題都進行相對應(yīng)的分析，采取相對應(yīng)的措施。為地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的實現(xiàn)做出進一步的推動和完善。

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