地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備管理節(jié)能分析

溫小波

摘要：通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵中的重要設(shè)備系統(tǒng)之一，擔(dān)負(fù)著對(duì)地下空間的空氣溫度、濕度、空氣流速和空氣品質(zhì)進(jìn)行控制的任務(wù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗約為地下線能耗30%以上，僅次于車(chē)輛牽引用電能耗，節(jié)能潛力相對(duì)較大。本文對(duì)空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)運(yùn)行環(huán)節(jié)切實(shí)可行的節(jié)能措施，對(duì)減少地鐵能耗損失，節(jié)約國(guó)家能源具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地鐵;通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng);設(shè)備;節(jié)能

一、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的組成

主要由隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“大系統(tǒng)”）、車(chē)站設(shè)備及管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“小系統(tǒng)”）、車(chē)站空調(diào)水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“水系統(tǒng)”）、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)組成。隧道通風(fēng)系統(tǒng)主要為區(qū)間隧道進(jìn)行通風(fēng)換氣，隧道風(fēng)機(jī)設(shè)置于兩端車(chē)站，根據(jù)運(yùn)營(yíng)需求在每月早晚通風(fēng)時(shí)開(kāi)啟，平時(shí)通過(guò)列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的活塞風(fēng)來(lái)降低隧道內(nèi)的溫度。大系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象為車(chē)站公共區(qū)，包含組合式空調(diào)機(jī)組、回/排風(fēng)機(jī)等大功率設(shè)備，能耗較大。小系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象為車(chē)站設(shè)備區(qū)，設(shè)備功率較小，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。水系統(tǒng)含冷水機(jī)組、冷卻塔、水泵等設(shè)備。

二、通風(fēng)空調(diào)能耗影響因素

1.列車(chē)制動(dòng)散熱量

列車(chē)在停車(chē)和人為減速時(shí)需要制動(dòng)力，而制動(dòng)產(chǎn)生的能量首先被反饋到電網(wǎng)，多余能量要么被固定安裝的電阻轉(zhuǎn)為熱能消耗，要么被儲(chǔ)能裝置吸收，當(dāng)儲(chǔ)能裝置吸收不了時(shí)，仍被轉(zhuǎn)化成熱量。這些熱量最終需要暖通空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)風(fēng)機(jī)排出。

2.出入口及室外空氣滲透耗熱量

建筑規(guī)模和形式對(duì)空調(diào)系統(tǒng)能耗會(huì)產(chǎn)生影響。面積過(guò)大，建筑形式過(guò)于復(fù)雜對(duì)空調(diào)系統(tǒng)而言，既增加了基本熱負(fù)荷又增加了傳輸能耗。出入口過(guò)多，截面積過(guò)大也會(huì)增加通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

3.設(shè)備散熱量

高低壓配電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、AFC 系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)、廣告、導(dǎo)向標(biāo)識(shí)等系統(tǒng)的機(jī)組平時(shí)的散熱量，在設(shè)備管理用房產(chǎn)生，由通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)排出到外界。

4.空調(diào)系統(tǒng)自身耗能

地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)包含的4個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)備本身也會(huì)產(chǎn)生巨大的能耗。空調(diào)部分主要包括冷熱源、輸配和末端、水系統(tǒng)。通風(fēng)部分包括風(fēng)機(jī)、輸配和末端。同時(shí)通風(fēng)空調(diào)的運(yùn)行模式對(duì)能耗的影響也很大，運(yùn)行模式主要受季節(jié)和客流量等因素的影響。

三、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備管理節(jié)能措施

1.節(jié)能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

隨著國(guó)家一系列有關(guān)空調(diào)設(shè)備能效限定值規(guī)范的發(fā)布，空調(diào)設(shè)備的能效要求日益清晰。相關(guān)節(jié)能評(píng)價(jià)值及限定值如下所示：表1

由上表可以看出，相關(guān)設(shè)備節(jié)能評(píng)價(jià)值較限定值能效要高，節(jié)能效果明顯。鑒于地鐵車(chē)站空調(diào)負(fù)荷大、設(shè)備運(yùn)行功率大、能耗高，因此，地鐵車(chē)站空調(diào)設(shè)備均應(yīng)考慮采用國(guó)家相關(guān)規(guī)范中能效大于限定值的節(jié)能評(píng)價(jià)值的設(shè)備。

2.隧道通風(fēng)系統(tǒng)

區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)主要由隧道風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、組合風(fēng)閥、消聲器組成。其主要功能為：正常運(yùn)營(yíng)期間，早晨列車(chē)運(yùn)營(yíng)前及夜間列車(chē)停運(yùn)后，隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全線機(jī)械通風(fēng);正常運(yùn)營(yíng)時(shí)主要利用活塞效應(yīng)，排除隧道內(nèi)的余熱余濕，確保隧道內(nèi)平均溫度不超標(biāo);列車(chē)阻塞在區(qū)間隧道時(shí)，向阻塞區(qū)間提供一定的通風(fēng)量，保證列車(chē)空調(diào)器等設(shè)備正常運(yùn)行;列車(chē)區(qū)間火災(zāi)時(shí)及時(shí)排除煙氣和控制煙氣流向，為乘客疏散和救援提供條件。

車(chē)站隧道排風(fēng)系統(tǒng)主要由排熱風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、組合風(fēng)閥、消聲器組成。其主要功能為：列車(chē)停站時(shí)，排除列車(chē)制動(dòng)和空調(diào)設(shè)備產(chǎn)生的余熱。站臺(tái)火災(zāi)時(shí)車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)輔助車(chē)站排煙。

3.地鐵車(chē)站大小系統(tǒng)的節(jié)能措施

（1）調(diào)整車(chē)站大系統(tǒng)開(kāi)關(guān)時(shí)間。車(chē)站大系統(tǒng)的作用是控制公共區(qū)的溫度和濕度，為乘客提供舒適的乘車(chē)環(huán)境。但個(gè)別車(chē)站客流量很小，運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)過(guò)早或過(guò)晚車(chē)站已基本無(wú)乘客，此時(shí)若大系統(tǒng)開(kāi)啟，會(huì)浪費(fèi)大量能源。

（2）車(chē)站小系統(tǒng)。車(chē)站小系統(tǒng)主要由空調(diào)器、送風(fēng)機(jī)、回 / 排煙風(fēng)機(jī)、閥門(mén)、風(fēng)道組成。其主要功能為：正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，為鐵工作人員提供舒適的工作環(huán)境;為設(shè)備提供良好的運(yùn)行環(huán)境條件;當(dāng)車(chē)站設(shè)備管理用房區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，小系統(tǒng)能排除煙氣或隔斷火源、煙氣。

4.空調(diào)水系統(tǒng)

冷水機(jī)組的能效比（COP 值）隨著冷水出水溫度的提高而提高，因此在滿足工藝要求的前提下，在機(jī)組電機(jī)允許范圍內(nèi)盡量采用較高的出水溫度，對(duì)于節(jié)約主機(jī)運(yùn)行能耗具有重要意義。冷水機(jī)組的出水溫度會(huì)影響主機(jī)能耗，在相同工況下，出水溫度每提高1 ℃，機(jī)組可節(jié)能約4%。

冷源系統(tǒng)能耗占通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗的50%，保持冷水機(jī)組高效運(yùn)行是降低機(jī)組能耗的最好方法。冷凝器是冷水機(jī)組的主要換熱設(shè)備，其換熱效果的好壞將直接影響空調(diào)主機(jī)的制冷效率。尤其是冷凝器的循環(huán)冷卻水，由于與大氣相通及補(bǔ)充水水質(zhì)等問(wèn)題，在冷凝器的換熱管內(nèi)壁會(huì)形成結(jié)垢和粘膜，使冷凝器的換熱效果惡化、系統(tǒng)制冷效率降低、運(yùn)行能耗增加。因此，定期清洗換熱器污垢至關(guān)重要。在設(shè)備維保管理過(guò)程中，主要可采取以下措施：

（1）冷水機(jī)組每年會(huì)檢修1 次，年檢作業(yè)時(shí)，維保人員應(yīng)徹底清洗冷凝器，確保換熱效率。

（2）在空調(diào)季，冷源系統(tǒng)運(yùn)行，設(shè)備管理人員在巡檢時(shí)應(yīng)分析機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，適時(shí)清洗冷凝器，確保冷水機(jī)組高效運(yùn)行;

（3）在空調(diào)季，也可定期向冷卻水系統(tǒng)投放藥劑阻垢劑、除藻殺菌劑等），減緩冷凝器結(jié)垢。

5.通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)其他創(chuàng)新

（1）空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，負(fù)荷變化時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)冷水流量，同

時(shí)減少管網(wǎng)特性變化對(duì)其他末端產(chǎn)生的影響。

（2）車(chē)站公共區(qū)衛(wèi)生間人流量大，設(shè)置空氣凈化除臭裝置，清除異味，清潔空氣，殺滅細(xì)菌。

（3）為保證使用壽命，集中供冷系統(tǒng)區(qū)間冷凍水管使用內(nèi)外涂環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合鋼管?？照{(diào)水管管徑大于DN300且線路為直線隧道，采用法蘭連接;管徑小于DN250（含）采用柔性卡箍連接，保證水管在隧道內(nèi)不被腐蝕，不易脫落，且柔性卡箍可吸收列車(chē)帶來(lái)的隧道振動(dòng)。解決運(yùn)營(yíng)后期在隧道內(nèi)維修不便的問(wèn)題。

（4地鐵風(fēng)亭內(nèi)的消聲器采用陣列式消聲器，吸聲體可有效提升低頻和高頻段降噪效果、減小系統(tǒng)阻力損失，同時(shí)可在消聲器寬度和高度方面靈活調(diào)整，大大縮短地鐵供貨周期，還可提高生產(chǎn)效率，方便運(yùn)輸、安裝;在保證降噪效果更優(yōu)的情況下，降低通風(fēng)系統(tǒng)阻力，節(jié)能節(jié)電。

（5）地鐵管線密集區(qū)采用綜合（成品）支吊架，具有良好的兼容性，各專業(yè)可共用一支吊架，有效利用空間，密集管線設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理，同時(shí)拆改調(diào)整方便，運(yùn)營(yíng)后期維護(hù)捷。

結(jié)束語(yǔ)：總之，地鐵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能不能拋開(kāi)功能和安全談節(jié)能，應(yīng)有更加切合實(shí)際的節(jié)能：不能因節(jié)能而降低使用水平和抑制合理需求，應(yīng)從提高能源利用率及優(yōu)化工藝模式等多方面入手，更多研究部分負(fù)荷工況下系統(tǒng)的運(yùn)行效率，設(shè)計(jì)經(jīng)得起時(shí)間和歷史檢驗(yàn)的地鐵工程;希望引起同行共同探討，促進(jìn)行業(yè)的更大進(jìn)步。

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（作者單位：成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司）