地铁通风空调系统节能研究

地铁通风空调系统节能研究

童斌

深圳地铁物业管理发展有限公司广东深圳5180000

摘要：地铁通风系统是地铁自动化系统的重要组成部分。地铁通风空调系统的节能是地铁节能减排的重要环节，文中分析了地铁通风空调系统的组成，地铁通风空调系统的分类，通风空调系统的节能措施，对地铁设计和施工阶段提供一定的建议。

关键词：地铁；通风空调系统；节能

通风空调系统是地铁的重要组成部分，能耗约占整个地铁用电负荷的一半左右。通过对系统进行全面的分析，提出空调系统在设计运行环节切实可行的节能措施，对减少地铁能耗损失，节约国家能源具有重要意义。

1地铁通风空调系统的组成

1.1隧道通风系统

隧道通风系统分为区间隧道通风系统和车站隧道排风系统。区间隧道通风系统主要包含消声器、风道、组合风阀、隧道风机[1]。区间隧道通风系统的作用是早上地铁出发前和晚上地铁停运后，将线路内机械进行通风。地铁运行时，运用活塞反应散出隧道内由于地铁运行时产生多余的热气，保证隧道内处于适宜的温度。

当列车到站停车时，可以带来一定的风量到车站区域，保证列车的空调设备能够正常运行，车站隧道排风系统与区间隧道排风系统基本一致，主要工作设备是排热风机。排热风机的主要作用是列车进站时，消除空调设备运行时产生过多的热量。另外，火灾发生时排热风机可以协助车站排除浓烟。

1.2大系统

大系统主要包括小新风机、运风机、配合式空调机组、回/除烟风机、阀门和风道。在地铁运行时可以给乘客舒适的乘车环境[2]。火灾发生时大系统可以将隧道内的烟雾迅速排出，同时向乘客供给一定量的迎面风速，引导乘客迅速疏散，及时逃离火灾现场。

1.3小系统

小系统主要包括阀门、风道、回/除烟风机、空调器、运风机。在地铁运行时可以给列车人员提供舒适的环境，给设备提供良好的运作环境，如果发生火灾事故，小系统可以将烟雾和起火点隔离，然后将烟雾排出。

1.4蒸发式冷凝系统

蒸发式冷凝系统是将水和空气作为冷凝介质，通过水分蒸发将制冷剂冷凝的热量带走。水泵把冷凝水输送到冷凝管上部喷嘴，将冷凝水均匀的喷洒到冷凝排管外的表面，形成一层水膜。并且高温气态制冷剂在冷凝排管组上部进入，其热量被管外冷却水所吸收，从而冷凝为液体在排管组下部流出。除蒸发成水蒸气的部分水以外，剩下的均流到下部集水盘中，从而供水泵循环利用。

2地铁通风空调系统的分类

2.1开放式系统

开放式系统是指利用机器设备或活塞作用将外界和地铁内部的气体联通，保持空气清新，运用外部空气降低车站和隧道内的温度。开放式系统投资总费用较低，但是单纯依靠通风来调节地铁内部的空气质量效果不明显。

2.2封闭式系统

封闭式系统是指隔绝地铁内部和地铁外的空气，供给乘客有限风量。对比开放式系统，封闭系统可以更容易控制地铁内部环境，但是投资费用比开放式高很多，建筑面积广，范围比较大。

2.3屏蔽门系统

屏蔽门系统是指将车站和隧道通过屏蔽门分开，隧道内安装通风设备，车站内安装空调通风，车站和隧道通风分开进行。如果隧道内的通风设备控制隧道的温度效果不好，可以采用空调或者其他方法降低或调节隧道内的温度。

3通风空调系统的节能措施

从空调负荷分析，人员及新风负荷是系统节能的重点，这需要根据实际负荷需求对风量、水量进行调节。从系统运行耗电分析，风机、水泵等输配系统是车站节能的重点，也需要根据车站负荷变化调节风机、水泵等运行状态，降低运行费用。因此，空调系统的节能应综合考虑设计、运行的各个阶段。

3.1设计阶段节能策略

车站设计时，应积极配合建筑专业，优化风道、房间的布置。风井或机房位置应保证管路通畅，协调减少土建直角弯，最大限度的减少不合理的结构导致车站能耗加大的情况。通风空调系统的设计，应强化节能意识。设计师应充分结合地铁负荷特点，优化系统设置，尽量减小风管直角弯，合理科学选择空调设备，杜绝“大马拉小车”的现象。

对于设备管理用房，合理加大送风温差。因送风温差的增大，使送风量大大减小，可节省系统的一次投资费用和运行费用。对于车站变电所及发热量大的电气用房，保证在电气设备空载时不结露的情况下，适当提高送风温差，一般取△T≈15～19℃。

3.2运行阶段节能策略

3.2.1风机变频变风量调节

由于地铁通风空调系统的设计是根据预测的远期高峰客流运营条件来计算的，在客流量远未达到设计值时，最有效的节能措施就是采用变频器来调节流量、风量。实验表明，根据风机(水泵)负荷变化，在60%～90%转速范围内对其进行变频调速，其动态节能可达到27%～78%，节能效果显著。同时，使用变频调速控制，变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，减轻了对电网的冲击，延长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。

3.2.2空调水系统流量调节

在空调系统中冷冻水泵和冷却水泵的容量是按照车站最大设计负荷选定的，且留有余量。在实际使用中，空调系统大多处于低负荷运行状态，因此，采用变频器来调节水流量是减少能耗的有效途径。空调冷冻水泵的变频调速采用恒压差控制，可避免各空调系统之间的耦合关系，单个空调系统的调节不会影响其他空调系统。冷冻水泵的控制，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作为反馈值来调节冷冻水泵的运行频率。

(1)当旁通阀压差反馈值大于设定的压差参数，而此时系统冷冻水流量大于单台冷水机组允许的最小冷冻水流量，则保持关闭压差旁通阀不变，优先对频率进行调节，降低冷冻水泵的运行频率，保持系统压差恒定。

(2)当系统冷冻水流量降到机组允许的最小流量时，如压差反馈值还大于设定值时，则保持冷冻水泵运行频率不变，开启压差旁通阀，增加旁通阀的开度值，保持分水器和集水器间压差的恒定。如果旁通阀压差反馈值＜设定的压差参数，首先保持冷冻泵的运行频率不变，减小旁通阀的开度，当旁通阀开度达到关闭状态时，如压差反馈值还小于设定值，此时增加冷冻泵的运行频率，增加冷冻水的流量，直到旁通阀的压差反馈值等于设定值。

4结论

有效降低地铁通风空调系统的能耗是长期重要的工程，需要全面掌握地铁通风空调系统组成和运行方式，经过专业设计和专业施工，将节能减排工作运用在地铁建设的各个方面，需要继续加大优化地铁通风空调系统，从根本上提高地铁通风空调系统的节能效果。

参考文献

[1]张俊.地铁通风空调节能控制策略探讨[J].智能建筑与智慧城市,2018(03):75-76.

[2]吴彬彬.地铁通风与空调节能控制设计[J].产业与科技论坛,2011,10(18):46-47.