地铁通风空调系统节能运行策略研究

闫 言

中铁上海设计院集团有限公司天津分院

地铁通风空调系统节能运行策略研究

闫 言

中铁上海设计院集团有限公司天津分院

地铁做为现代化的地下轨道交通工具，与传统公共交通相比，具有运客量大、速度快、低污染、低能耗、运行安全快捷、舒适等优势，已成为城市公共交通中的中流砥柱。地铁通风空调系统是地铁系统的重要组成部分，地铁通风空调系统较为复杂，耗能设备众多，在今后工作中必须要从实际出发采取专门的措施将节能减排意识融入到整体通风空调系统中，并且还需加大对地铁通风空调系统控制方案的优化力度，从根本上提升地铁通风空调系统的节能效果。基于此本文分析了地铁通风空调系统节能运行策略。

地铁通风空调系统；节能运行；策略

1 地铁通风空调系统的功能及组成

通风空调系统作为地铁中的重要设备系统之一，担负着对地铁内部的空气温度﹑湿度﹑空气流速﹑空气压力和空气品质进行控制的任务，平时为车站提供一个适宜的环境。当列车阻塞在区间隧道时，向阻塞区间提供一定的通风量，保证列车空调等设备正常工作，维持车厢内乘客在短时间内能接受的环境条件。当发生火灾事故时，提供迅速有效地排烟手段和足够的新鲜空气，并形成一定的迎面风速，引导乘客安全迅速地撤离火灾现场。也为各种设备提供必要的空气温度﹑湿度以及洁净度等条件，保证其正常运转。

地铁通风空调系统主要由以下四个子系统组成(其中前三个为风系统)：①公共区通风空调兼排烟系统；②设备管理用房通风空调兼排烟系统；③隧道通风兼排烟系统；④空调制冷循环水系统。

2 地铁通风空调系统的主要形式

2.1 开放式系统

开放式系统指的是利用活塞反应或是机器设备来连通外界与地铁内部的气体，利用外部空气来冷却隧道和车站。该系统投资费用低，但仅通过通风来控制地铁内部环境效果不太明显。

2.2 封闭式系统

封闭式系统指将地铁内部空气与外界空气隔离，仅供给乘客所需新风量。相较于开放式系统而言，该系统能更好地满足地铁环境控制需求，但其投资费用较大，且建设面积较广。

2.3 屏蔽门系统

屏蔽门系统即将隧道与车站相分离，在隧道安装通风设备，在车站内安装空调系统。如若通风设备无法有效控制隧道温度，则需要采用空调或是其他方式来降低隧道温度。

3 地铁通风空调系统节能运行策略

3.1 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：①结合行车组织按初﹑近﹑远期三种工况运行；②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；③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。

3.2 风阀控制新风量节能

据统计，地铁早晚高峰期客流量均已超过全天平均流量的50%，同时每天每个小时的客流量都在变化。空调设备装机容量是按远期最大小时客流量配备的，这样装机容量运行势必会造成能源浪费。正因为如此，在今后工作中就可以从新风控制方面，通过风阀的开启程度来调整环控系统新风量从而使其适应客流量变化，进而达到节能目的。

3.3 风机变频节能控制

地铁专用轴流风机有变频﹑调速的工作。传统的风机调节往往是利用阀门来对风机风量进行调节，并通过更改系统阻力来对风量进行调节。从节能角度，该种方式极为浪费。因为其在无形中加大了一部分功。就现阶段而言，该种方式仍在小型风机中使用。而风机功率较大的，则可以通过更改风机性能曲线来对其风机风量进行调节。

一般情况下，改变风机性能缺陷的方式主要有进口导流器调节﹑改变风机的转速﹑动叶可调﹑改变叶片的宽度等。由于进口导流器调节﹑动叶可调﹑改变叶片的宽度这几种方式对机械部件有较高要求，而改变风机转速的方式仅需将电机输入的电压和电流进行改变即可起到调节作用。

3.4 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藕合关系。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。

3.5 设备配置优化

在实际使用中，由于受自控系统的完善性及运营管理水平的制约，运行模式不合理﹑设备运行无秩序所造成的“大马拉小车”﹑设备效率低下等能源浪费情况较为普遍。组合式空调器在非空调季节(即无需制冷的过渡季节)，由于新风不经过制冷热交换器，直接经过旁通风道输送，因此，空调器内部可减少约100Pa的阻力，从而可减少组合式空调器配电功率约10%的功耗，具有一定的节能效果。

4 地铁通风空调未来发展方向

通过前文对我国现有通风空调系统的总结并结合我国地铁建设现状能够总结出以下几个节能发展方向：(1)减少初期的投资金额，降低设备占用空间；(2)降低冷却过程中的成本消耗，将风送方式改进为水送方式；(3)合理使用分散系统以及集中冷却系统，根据实际情况选择最佳方案；(4)充分利用自然资源；(5)提高地铁通风空调系统的运行效率。

总之，近几年，我国城市化进程不断深入，城市轨道交通网络作为我国城市公共交通网络的重要组成部分之一也得到了快速发展，进行地铁通风空调系统的节能减排能有效降低运行成本，因此需要进一步加强研究。

[1]王峰.地铁通风空调系统变频节能研究[D].西南交通大学，2007.

[2]杨昭，余龙清，马锋，邵敏.地铁通风空调系统的逐时优化节能控制策略[J].天津大学学报，2012，07：599-603.