浅谈地铁通风系统节能措施

黄文广

摘 要：随着城市交通建设的发展，地铁逐渐地走向每个城市，这给人民的生活和工作带来了极大的便利性。但是从地铁的运行来看，其能源消耗问题一直以来都是造成地铁运行成本较高的主要因素。据调查统计，地铁车站的通风系统能耗占到总能耗的3成左右。随着现在地铁数量的不断增加，如何实现地铁通风系统的节能优化，是迫在眉睫的一项工作。本文通过对地铁运行各阶段通风系统的影响分析，给出了相关的节能通风措施，以供参考。

关键词：地铁；通风系统；节能；策略

中图分类号：U231 文献标志码：A

0 引言

地铁的运行一般都是在地下隧道内进行，环境相对封闭，必须考虑到火灾等突发情况下，如何能够通过自身系统的运作来确保运营安全。这就要求地铁通风系统良好来维持地铁环境良好的温湿度和火灾时的排烟效果。通风系统虽然是地铁运行的辅助系统，但是其作为保障地铁运行环境良好的功能就显得非常重要。一套合理的地铁通风系统，必须具有良好的通风效果，同时还要具有较好的节能效果。所以，必须将节能原则贯穿在地铁通风系统的设计、采购、建设及后期运行全过程中，并结合系统的自动调节功能来实现地铁运行总体成本的降低。

1 目前常用的地铁通风系统节能策略

1.1 地铁通风系统的建设，必须优先考虑到满足地铁的运行基本功能要求，在此基础上合理地进行车站功能区域的空间设置。地下空间的设置也要讲究实用性，避免多余空间的浪费。高架站的通风以自然通风为主，降低通风设备数量的投入。各种前期建设的投资降低，也为后期的地铁运行节能提供了一定的基础条件。

1.2 设备的采购控制。首先对于地铁运行中大量的线缆采购上，要以合理的导体截面来控制电流密度。同时结合用电需求进行电气产品型号的准确把握。并通过灵活的设备布置和控制形式，取得系统运行中的最低电能消耗。目前在用的变频调节技术，不论是工业还是民用等各行业都已经有了非常良好的自动控制效果。对于地铁运行中的负荷不断变化和电机的频繁开启情况下，通过变频调节，可以实现最大限度的电能节约，同时能够有效地改善设备的运行工况。变频的使用要考虑实际要求，对于小系统的车站，如果一味地进行变频调节，反而意义不大。另外，地铁隧道通风系统中的TVF风机，只有在火灾发生时才进行全投入的运转，这时采用变频调节来实现节能的潜力还是比较小的。所以，变频调节技术主要考虑大系统的空调通风系统风量调节。

1.3 地铁通风系统的安装及运营中节能考虑。地铁的通风系统安装中，面对的几个主要问题是地铁的空间相对较小，涉及的专业较多，设备安装时间比较紧迫等。很多通风管道的安装无法按照期初的设计位置准确的实施。在通风管道的安装时，必须尽量地避免其绕梁或者其他的管槽，否则，很容易导致通风系统运行中，由于风压的增加而加大用电功率，造成电能的耗费。在地铁系统正常运营后，为避免风压的增加，运维工作人员应该及时地进行通风系统相关设备的过滤网清理，避免灰尘积压导致风压增加，从而带来用电负荷的增加。

2 基于地铁通风的智能调节实施

2.1 PID调节的智能控制实施

2.1.1 PID调节是进行闭环回路的动态控制技术，其实施工中以现场实际值与设定值的比较来确定推动控制器的输出，从而将偏差逐步降到零。考虑到地铁室内外的温度因环境气温的变化而改变，同时地铁内部的湿度及温度也会因乘客数量而发生变化，PID技术一方面能够实现地铁站内的最大温度湿度控制，避免资源浪费。还能结合人体舒适度要求，最大限度地提升站内温湿度的调节。

2.1.2 车站大系统的温湿度调节。车站大系统主要由温湿度传感器、空调及风机机组、风量调节阀及电动两通阀等组成。对于设有变频器的空调及风机，就可以通过变频变风量的调节，来实现能源的节约。根据電动机工况要求，适当调节变频器及变风量阀门。PLC控制器以设定值与现场温度采集数值进行PID的输出值计算，从而形成输出频率，来达到工况稳定及风机节能目的。变频调节中需要注意的是，变频变风量的调节主要在地下封闭空间，变频器必须设定频率下限来保证必要的通风条件。

2.1.3 地铁大空调系统的调节。大空调系统主要是进行站内站厅及公共区域的调节，通过变频调节可以让风机软启停，降低对设备的冲击，提升设备使用寿命，降低维护成本。变频风量对风机的控制，主要是以控制车站内部温度为主，以现场温度来调节风量大小，实现可变式风量运行。

2.1.4 空调工况的调整。空调工况的调整还应该考虑室内焓值实际测量数据。减载时以先风后水，加载时以先水后风形式进行变相运算调整。当系统内焓值浓度超过既定值时，以空调季正偏差模式来调节水阀开度，加大冷供应来降低室内温度。当焓值小于既定值时，通过空调季负偏差来降低风机频率和冷量供应，降低能耗。

2.2 焓值的合理控制

2.2.1 系统焓值的控制目标。车站内的大、小通风系统运营模式，分为小新风模式、全新风模式。通过温湿度传感器对室内外焓值的计算，可以得出室内外的热湿变化情况，从而形成合理的调节方案，车站的焓值控制主要是用于通风系统正常的自动控制模式中。

2.2.2 焓值在不同工况下的控制。（1）当室外的空气焓值高出车站内部系统平均值时，要充分的利用室内回风，同时通风系统以最小新风量来达到降温去湿的效果，从而也就提升了能源节约程度。这种工况下，站内空气一部分借助回风机从排风井排出，另一部分与新风一起通过混风室排至车站内，起到室内冷量的散失控制，合理保护室内环境。（2）当室外的焓值在室内焓值与机器露点焓值之间时，以全新风模式进行空调运行。在关闭回风机的同时，以温湿度较低的室外新风来实现室内降温，并借助正压进行室内各个通风口的自然排风，降低能耗。（3）当室外的焓值比机器露点低时，以通风工况运行。关闭回风机及冷水机组等阀门。同样借助室内各个自然通风口进行室内排风。

2.2.3 车站小系统的焓值控制。这类系统的工况转换还是要通过室内与室外的焓值比较来进行。但不同的是小系统没有独立的混风室，且与室外没有太多的通风道。这就要求小系统的回排风机最好与送风机保持相同频率，来降低风压。具体的调节方式有以下几种：（1）当车站小系统的室外焓值大于室内时，系统进行小新风的运行。同时开启小系统的小新风机与回排风机，通过回风阀将室内的部分冷空气与新风同时送回室内，降低室内冷气的散发量。（2）当车站小系统室外的焓值小于室内和设定值之间时，系统以全新风模式运行。这时要保持回风阀的关闭状态，并同时开启新风与回排风机，借助室外冷风来实现室内温湿度的降低。不管哪种工况的运行，要充分地考虑到工况之间的转换频度对设备的磨损影响。一般情况下，各工况的持续运行时间要大于设备的正常动作持续时间。

结语

总的来看，地铁的通风系统的能源消耗是非常大的，在进行地铁通风系统设计及施工中，必须将节能控制理念贯穿到系统设计、设备采购及施工和后期运营全过程中。通过严格控制各环节的衔接性，提升整体地铁通风系统的运行水平。并借助变频调测系统来实现风量的自动调节，从而达到节能的目的。节能控制需要全过程的大力配合和更加周全的技术措施实施，才能确保地铁通风系统的运行可靠性和节能高效性。

参考文献

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