地铁通风空调系统节能优化的探索

1.吴梦泉 2.周世民

1.身份证号：320821199109016155 2.身份证号：341102198807022416

地铁通风空调系统节能优化的探索

1.吴梦泉 2.周世民

1.身份证号：320821199109016155 2.身份证号：341102198807022416

地铁作为一个城市的标志性公共基础建筑，凭借着强大人员分流能力，在缓解城市交通方面有着得天独厚的优势，已经成为各个大中城市重点发展的对象。但地铁也因高耗能的特点，成为人们最迫切希望改观的现实问题，尽快找到大幅降低地铁运行能耗的方法、并进行研究推广，已成为保持地铁健康可持续发展道路上必须解决的课题之一。据统计，通风空调系统的能耗约为地下线能耗30%以上，仅次于车辆牵引用电能耗，节能潜力相对较大。

地铁工程；通风空调；节能

节能是地铁通风空调系统设计的重要内容，在能源形势日益紧张的背景下，加强这方面的研究更具有非常重要的意义。对于地铁通风空调系统的节能必须要从系统自身结构和运行情况入手来采取针对性措施。本文将结合地铁通风空调系统的实际情况来详细分析节能措施。空调大系统节能控制、轨道排热风机节能、变频调速控制、风阀控制新风量、空调水系统流量调节以及加强隧道风机运行管理是其中非常典型的措施。这些措施的应用将能够有效起到节能目的。

1 地铁通风空调系统

了解地铁通风空调系统是进一步深入分析的重要前提。地下车站通风空调系统主要是由车站通风空调系统和隧道通风系统构成。车站通风空调系统由3个系统组成：车站公共区通风空调系统、设备管理用房通风空调系统、制冷空调循环水系统，该三部分也分别称为大系统、小系统、水系统；隧道通风系统则是由区间隧道通风系统及车站区间通风系统组成。通风空调的主要设备有：隧道风机、排热风机、空调机组、回排风机、小系统风机、水泵、冷机、冷却塔等。

2 当前地铁通风空调系统的形式

2.1 当前地铁通风空调系统结构组成

目前我国的地铁空调通风系统主要有四个部分组成：(1)车站大厅内以及地铁站台上的空调以及通风排烟系统；(2)车站配套的设备管理房间的空调通风排烟系统；(3)地铁配套的水循环冷却系统；(4)地铁区间的隧道活塞通风系统、机械性通风系统、排烟系统。

2.2 当前地铁通风空调系统的主要形式

当前地铁通风空调系统的主要形式有三种，分别是开式、闭式以及屏蔽门系统变迁。

开式系统主要是利用机械活塞的进行地铁内部及外部的换气操作，将外部空气抽入冷却地铁隧道。该系统最大的特点就是没有加入传统的空调系统，运费及初期投资较少。给种方式比较传统，仅通过换风作用难以满足地铁通风空调系统的实际需求，尤其是难以达到车站和地铁内部的环境控制标准。

闭式系统主要通过将地铁内部空气与外部空气隔断，仅向地铁内部提供足够乘客需求的风量，列车中的冷却主要通过活塞效应将车站内部的冷风携带到区域。该系统能够在一定程度上满足地铁空间的实际需求，但该系统的占用空间较大，运费及初期投资较高。

屏蔽门系统主要通过在车站以及隧道之间安装屏蔽门的方式，并在车站内部安装通风空调系统，当基础设施难以达到地铁空间需求的时候需要借助空调降温通风的方式达到预期结果。该种方式比较实用，能够有效保持地铁内部的通风降温需求。

3 地铁通风空调系统节能优化

3.1 排风方式的选择

全新风(通风)模式和全新风(空调)模式的区别仅在于表冷器的开启与关闭，全新风(通风)模式下，门式表冷器处于开启状态，风机无需克服表冷器的阻力，表现在测试数据上，则是送风机的功率下降了1.1kW，约为4.5%，节省了运行能耗。对比全新风(通风)模式、送风(单送，通风)和排风(单排，通风)模式的测试数据，发现其送、排风机的实际运行功率有所区别，但区别很小，考虑到其中的记录误差，可以认为由于出入口的面积较大，公共区采用机械送风、机械排风的方式，与采用机械排风、出入口自然进风或者机械送风、出入口自然排风两种方式产生的实际通风量差别不大，所以，采用后两种单排、单送的方式替代送、排的方式是很好的节能选择，而由于排风机的功率比送风机的功率有较大幅度的下降，所以，机械排风、出入口自然进风的方式是最为节能的方式。

3.2 轨道排热风机节能

工程设计时均是按远期最不利工况设计，在未达到最不利工况前，排热风机具有很大的节能潜力，节能主要是变频运行及运行时间的调整。可以通过以下方式来实现，一是结合行车组织按初、近、远期三种工况运行；二是根据列车位置来改变排热风机转速，列车到站时高速运转，列车离站时低速运转；三是在保证隧道温度满足运行的条件下，减少排热风机每日运行的时间。

3.3 空调水系统流量调节

对于空调水系统的流量主要是利用变频器来调节，这是减少能耗的重要措施。在变速调节的时候采用恒压差控制，这样有助于避免各空调系统之间耦合关系。对于冷冻水泵的控制主要是采用集水器和分水器之间的旁通阀压差或最不利回路压差来作为反馈值从而来调节冷冻水泵运行频率。为了实现有效控制，首先需要设定1个压差参数，该参数可以作为集水器和分水器间旁通阀压差反馈值的参照对象。在旁通阀压差反馈值大于设定压差参数的时候，冷冻水流量大于单台冷水机组允许最小冷水流量，此时应保持关闭压差旁通阀不变，尽量对频率进行有限调节，降低冷冻水泵运行频率。在系统冷冻水流量降到机组允许最小流量的时候，此时如果压差反馈值还大于设定值就应该保持冷冻水泵运行频率不变，开启压差旁通阀，增加旁通阀开度值，从而保持分水器同集水器压差恒定。

综上所述，地铁通风空调系统的节能应站在使用者角度进行节能，从设计阶段开始就综合考虑运营管理方的组织架构及管理方式，一套空调系统的节能与否，设计建设是关键，维护使用同样重要，只有将两者一并统筹考虑，才能真正发挥空调系统的最大价值。

[1]朱培根，田义龙，何志康，涂江峰.地铁通风空调系统节能分析[J].解放军理工大学学报(自然科学版)，2012，05：589-592.

[2]林晓伟，王侠.地铁通风空调系统的优化控制[设计无锡经济方面[J].城市轨道交通研究，2012，11：100-104.

[3]罗佳.地铁通风空调系统节能运行策略研究[D].广州大学，2015.