地鐵空調水系統運行節能研究

關鍵詞：地鐵空調;水系統;節能控制

地鐵通風空調系統的重要作用在于對地鐵內部的空氣溫濕度、流動速度和空氣質量等加以控制。在確保地鐵內部形成良好環境的基礎上，地鐵通風空調所付出的代價也是相對較高的。地鐵通風空調的設備投入較大，而且在實際運行期間會消耗大量的能源，為了響應國家對節能提效的號召，需要對地鐵空調水系統中的設備節能調節加以分析。

一、地鐵空調水系統概述

在我國地鐵工程的快速發展過程中，合理性的地鐵系統設計是十分重要的。地鐵通風系統是整體地鐵內部的“呼吸器官”，為人們創設一個舒適、可靠的地鐵環境。空調水系統是地鐵通風系統的重要分支，為車站通風空調系統提供足夠的冷源，其中冷卻水泵、冷水機組和冷卻塔等設備所消耗的電能相對較大。一般情況下，地鐵空調水系統的耗電量在整體地鐵通風空調系統的耗電量中占比例在30%-40%左右。地鐵車站主要特點在于人員流量大，尤其在上班高峰期和下班高峰期等時段的人員流動性比平常時段要高出一倍，再加上外界氣候條件的影響，往往會使得地鐵空調的負荷量發生變化，地鐵空調的負荷量正常的變化幅度維持在40%-50%之間，而空調系統的設備裝機容量需要充分滿足人流量較大時段的要求。所以，加強車站空調水系統節能的優化與完善是十分必要的。

二、地鐵空調水系統運行節能控制策略

（一）地鐵空調水冷機組的節能

現階段在地鐵空調系統中常用的水冷機組主要是螺桿式水冷機組，為了實現有效節能的目標就需要在水冷機組的正常運行狀態下進行負荷調節。其中，地鐵空調冷水機組中的螺桿式冷機組在操作方面較為簡便，而且制冷量相對較大，整體框架的組成簡單且設備自身運作期間產生的振動頻率較小，對其地基沒有過多的標準和要求。與此同時，可以根據制冷的要求進行10%-100%的制冷調節，通常狀態下，地鐵空調系統冷水機組均不會在負荷功率最高的情況下開始運作。針對地鐵空調冷水機組的制冷量調節，主要通過螺桿式冷水機組中放置的壓縮機滑閥來有效操控，滑閥自身具備自動化調節功能，可以根據控制手法實現精準性、安全性調節。在地鐵空調系統冷水機組的正常運行期間，主要借助壓縮機的動力發揮制冷功效，在其內部形成適當的壓力比，當內部壓力比與外壓力比無限接近或相同過程中，整個地鐵空調系統冷水機組的工作效率是最高的，所消耗的電能也是最低的[1]。因此，為了確保地鐵空調冷水機組可以維持最經濟節能的運行狀態，最重要的是根據實際情況調節機組內部壓力比，并使其達到或接近外壓力比。

（二）水泵的節能

水泵的運行性能曲線可以呈現出水泵在正常運轉速度下其自身流量與水泵其他性能系數之間的相互聯系，為了確保水泵可以呈現出良好的工作狀態，需要借助水泵的運行性能曲線對其各項功能進行深入探析，為了實現水泵的節能效果需要在水泵的閥門處于關閉狀態下使其功率達到最小值。水泵是地鐵空調系統中應用頻率最高的一項設備，水泵在實際運行期間所消耗的電能直接影響到整體地鐵空調系統的能耗情況，為了合理控制水泵的能耗，需要應用科學有效的調節措施對其能源消耗加以控制。其一，離心水泵主要借助圓盤的離心力將內部含有的水源甩出去來進行工作，所以要實現水泵的能源消耗最小化最重要的是安置運轉速度快且葉輪直徑較小的水泵，在揚程較高的情況下可以利用多級泵的解決措施，還要注意合理掌控葉輪表面的光滑程度，使其與水流之間的摩擦力度維持在最小范圍內。其二，可以從減少水泵內部的容積缺失角度考慮，利用相關措施不斷增加泄漏流道中產生的阻力。其三，有效減少地鐵空調系統中水流的流失量。以上三種控制方法均可以實現水泵的有效調節，實現地鐵空調水系統的節能運行。

（三）冷卻塔的節能

地鐵空調系統中采用的冷卻塔主要是通過水源實現冷卻的循環劑，進行空氣熱能與冷卻系統之間的轉換達到冷卻介質水溫下降的目標，在冷卻塔的設計環節中，其中各項指標如進出水溫度、濕球溫度和干球溫度等都對冷卻塔的造價和能源消耗程度起到決策性作用。當冷卻塔中的出入水溫度達到平衡狀態后，其自身的冷卻能力會根據外界溫度的變化而變化。在冷卻塔的正常作業期間，冷卻塔的出水溫度與外界氣候條件是有一定聯系的，也就是當冷卻塔外部溫度下降時，其出水口溫度也會出現降低現象，而整體冷卻塔的熱負荷量是始終不發生改變的。與之相反，當外部氣候條件降低后，熱負荷變小，其冷卻水溫度也不會驟然上升，對于冷卻水的溫度也不需要將其冷卻到比室外溫度更低的范圍內，最終是在標準溫度條件情況下實現了平衡，兩者間的溫度差距縮短，冷卻塔的局部負荷也比整體負荷更低。

冷卻塔是地鐵空調系統中的重要組成部分，為了做好冷卻塔節能控制工作，對其風機進行合理控制尤為重要，通過相關調查數據可以看出，通過變頻控制技術來有效掌控冷卻風機的運轉速度可以促使冷卻塔的出水溫度在超出標準溫度的情況下，其冷卻塔出水溫度仍然可以滿足冷卻所需的32℃范圍內，進而實現節約能耗的目的[2]。冷卻塔主要將水作為媒介物質實現熱交換對其水源進行降溫，而冷卻塔在長時間的工作后，其中會摻雜各種雜物堵塞空氣通道，嚴重降低其使用效率和質量，大大增加了能源的消耗。為了確保冷卻器的正常通風，需要定期做好冷卻塔的維修與保養管理，加大排污和處理工作力度。

三、結論

綜上所述，地鐵空調系統是現階段我國地鐵交通中最重要的冷卻及通風設備，也是地鐵實際運行期間關鍵的能耗設備，在城市化的發展進程中占據著至關重要的地位。隨著社會經濟的增長，針對客流量逐漸增大的問題，人們對地鐵空調系統提出了更多的標準和要求，因此對其地鐵空調水系統的運行節能加以分析十分重要。

參考文獻：

[1]陳體明.節能技術在地鐵空調水系統中的應用[J].中國高新科技，2020（10）：67-69.

[2]徐麗.地鐵空調水系統設備的節能運行[J].綠色環保建材，2018（11）：27-28.

作者簡介：

王瑜程（1993年7月），男，浙江紹興人，本科，助理工程師，地鐵通風空調方向.