對地鐵環控系統的探索

摘要：隨著經濟的快速發展，地鐵交通已慢慢被廣大城市所青瞇。由于地鐵位于地下，與其它交通工具不同，為了吸引更多的乘客，必須營造出一個良好人工環境系統，來滿足乘客對環境的要求。于是，致力于控制地鐵環境這一工程的專業人員不斷探索，經過不斷發展，更加關注局部通風空調、變量調節控制及緊急情況下的通風，于是概念也得到更新，地鐵環控就這樣出現了。

關鍵詞：地鐵 環控系統 節能 通風空調

1 地鐵環控系統分類

地鐵環控系統的通風形式可分為開式系統、閉式系統和屏蔽門系統。

1.1 隧道空氣與周圍空氣的自由交換稱之為開式系統，它應用于機械通風或列車的“活塞效應”將空氣由隧道中間通風井引入隧道內，當列車快要到達車站時打開的排風減壓井排出，車站通過站臺底部排風系統排風。這樣的排風系統的主要優點是節省費用，缺點是車站的舒適性較差，開式通風系統在早期城市地鐵系統普遍常見。

1.2 地鐵內部與外界空氣的隔絕屬于閉式系統，它是通過有關閉閥門的隧道風井來實現，只給能滿足乘客所需的空氣量。這種閉式的通風系統主要是通過站臺的排風系統將行車站臺里的熱空氣帶入站臺的空調中，以達到冷卻空氣的目的。而行車隧道里面的空氣冷卻方法是列車啟動車從站臺內帶入的冷空氣到隧道里面，來達到冷卻隧道的目的。它的主要優點和缺點與開式系統剛好相反，車站的舒適性較好，但費用很高，閉式通風系統多為早期的發達城市地鐵系統所采用。

1.3 在車站站臺與行車隧道之間安裝一道帶門的透明屏障所組成的一個系統簡稱屏蔽門系統，這道屏蔽門隔絕了行車隧道與車站站臺的空氣，導致列車從外部帶來的熱空氣進入不了車站站臺，減少站臺內空調的負荷運行，而列車通道的通風是由站臺底部的排風系統通過隧道風井抽進新鮮室外空氣，并且通過列車的活塞作用引起隧道空氣與由站臺底部排風系統吸進的室外空氣進行交換以實現隧道的冷卻來實現的。但是這樣的行車通道所產生的熱量會大大的增加，所以應該核算行車通道的溫度是否達到允許設計的溫度，如需要用機械通風和空調降溫的方法時，應該綜合比較總能耗。它的主要優點是安全性和舒適性都較好，主要缺點就是費用十分昂貴，屏蔽門系統技術要求高，這種高科技系統一般存在于當今的發達城市的地鐵中。

2 地鐵的空調通風

地鐵中的通風空調系統由于其特殊的應用場合，與地面建筑物空調系統相比有很大不同：

2.1 隧道風機的應用

列車在行車通道運行時，通道內的熱量主要來源于列車的頂部冷凝器放熱和底部的機械制動，由于活塞風的作用，所以列車在正常的運行情況下所產生的熱量都得以冷卻，而當列車由于特殊的原因停在行車通道內時，此時的活塞風不能夠形成，導致通道內的熱量冷卻不了，加上車頂的冷凝器繼續放熱，會使得行車通道內的溫度迅速升高。當冷凝器進風大于46℃，則部分壓縮機卸載，當進風溫度大于56℃時，壓縮機停止工作。壓縮機一停止工作，列車內的空調系統就停止了工作，導致車內的熱量散不出去，溫度慢慢升高，使的乘客無法忍受。為了避免這一情況的發生，此時，可以啟動列車后方車站一臺事故風機和列車前方車站一臺事故風機，做到后方站臺的事故風機送風，前方站臺的事故風機排風，構成推挽型縱向通風方式以達到快速冷卻行車通道的效果，來保障乘客與列車的安全。

2.2 地鐵火災狀況

為了防止火災的發生而造成不必要的人員傷亡，地鐵可以根據不同的區間劃分不同的防火區，根據不同的防火區可以利用不同的防火模式。當行車隧道內發生火災時，為了防止應火災產生的煙霧散不出去，應向乘客以及消防隊員提供不少于2m/s的迎面風速，防止煙霧向乘客和消防隊員蔓延，造成不必要的人員傷亡。為了達到上述風速的要求，在火災發生的行車通道內，運行通道兩端的事故風機，送風端車站排/回風機減半運作，以形成正壓；排風端車站另一端的事故風機和排/回風機全速運作排煙，形成負壓。由于兩端壓力差，則可確保行車隧道所需要的風速。當車站發生火災時，根據不同的防火區域可分為站廳層火災、站臺層火災、設備區火災。站廳層發生火災時，站廳排煙系統進行排煙，關閉站廳層送風及站臺層送、排風，新風通過出站口進入站廳。站臺層發生火災時，關閉站廳排風管和站廳、站臺送風系統，利用站臺排煙系統將煙氣經風井排至地面，為保證站廳站臺連通口處有一定向下≥1.5m/s的風速，尚需打開屏蔽門利用隧道通風系統加強排煙。設備區發生火災時，設備房間根據防火等級不同分別進行氣滅或其他消防滅火，設備區走廊和車站控制室開啟加壓風機，使該區域相對火災發生區域正壓。

3 地鐵運行與節能

地鐵的環控系統的用電量十分驚人，它的用電量約占整個地鐵用電量的百分之四十，因此，對環控系統裝置用電量的改進意義重大。

地鐵環控分兩個部分，即車站和區間。前者無論站廳層還是站臺層都需要空調系統，而后者主要靠通風來降低隧道內的空氣溫度。早期的地鐵通風系統都是車站與行車隧道聯系在一起的，車站空調通風系統冷負荷主要來源于地鐵列車的加速、勻速運行、制動、空調、接觸網等，占地鐵得熱量的三分之二?，F在許多國家的城市地鐵通風系統都是屏蔽門系統，將車站站臺與行車通道隔開，只有當列車進站時，屏蔽門才打開供乘客進出。與早期的城市地鐵通風系統相比，屏蔽門系統的車站站臺內的空調用電量就很低，早期的車站站臺內的空調不僅用于站臺內行人以及各個用電器，還有大部分都用于列車所產生的熱量，而采用了屏蔽門系統之后，車站內的空調只用于車站內的某些用電器以及行人，不需要用于列車所產生的熱量。所以采用屏蔽門可以達到運行時節電的目的。

除了靠空調來冷卻列車的行車通道外，還可以用事故風機對區間通道進行通風，簡稱區間通風。所謂的區間通風就是兩站臺的事故風機在列車不運行的時候進行推挽型縱向通風，來降低行車通道的溫度；另一方面就是列車在運行時所產生的活塞風來降低行車通道的溫度。由地面上的風亭排出區間內的空氣和吸入外界的溫度較低的空氣，對隧道內進行通風。為了避免和減少活塞風進入站臺層和站廳層，在站臺與列車通道之間設立了屏蔽門系統，將車站與區間隔離開來。在此過程中我們發現，在絕大多數時間內室外空氣焓值小于隧道內空氣焓值，所以設置一個獨立的隧道排熱系統，直接利用室外新風，以節約大量電能。

由于地鐵建設的特殊性，它具有一定的密封性和空調負荷的特殊性，地鐵在初始運行時，隧道土壤溫度較低，列車活塞風對站臺和區間有降溫作用，可承擔一部分空調負荷；而長期運營中，由于區間周圍土壤溫度升高，會加大空調冷負荷。因此，合理選擇和適時安裝冷凍機和風管系統顯得尤其重要，這種節能措施在當今的地鐵運行中也顯得尤為重要。

除了以上提到的屏蔽門的應用、活塞風的利用、合理選擇和適時安裝冷凍機和風管系統有利于地鐵節能外，變頻技術的應用使得地鐵運行的節能效果更為顯著。由于溫差以及客流量的變化，采用變頻調速在地鐵環控系統中將是節能的最有效措施。在地鐵環控系統中采用交流變頻技術，不但操作簡單、方便、維護量小，而且有顯著的節能效果。因此在地鐵環控系統中采用變頻技術是應該倡導和大力推廣的。

4 結束語

如今，地鐵在擁擠的大都市中的作用可謂舉足輕重，于是越來越多的城市開始修建地鐵。一方面給我們從事暖通工作的人員提供了機遇，但隨著全世界對環境的重視，人們環保意識的增強，乘坐地鐵舒適度要求的提高，也給我們廣大暖通設計人員提出了更大的挑戰。我們應當本著節能、舒適的原則，勇于創新，刻苦鉆研，發揮自己的聰明才智回報社會，造福人類。

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