地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)運(yùn)營節(jié)能措施探討

（哈地鐵集團(tuán)運(yùn)營分公司維修中心機(jī)電部，黑龍江 哈爾濱 150001）

地鐵環(huán)控系統(tǒng)，是地鐵運(yùn)營系統(tǒng)中一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，首先從修建位置來講，地鐵的修筑都位于地下，距離地表有一定的距離，因此可以說地鐵的運(yùn)行是在一個(gè)接近于完全封閉的環(huán)境內(nèi)，這樣的環(huán)境內(nèi)空氣質(zhì)量與安全系數(shù)必定不會(huì)太高，而地鐵本身就是以運(yùn)輸人口為主要任務(wù)的交通工具，這種職能導(dǎo)致地鐵中的人口數(shù)量巨大、人口密集程度和人口流動(dòng)性都很高，其內(nèi)部環(huán)境安全設(shè)施的損耗也相當(dāng)大，考慮到一些復(fù)雜地形，甚至潮濕程度都很高，以上幾點(diǎn)對(duì)于地鐵系統(tǒng)的正常、安全的運(yùn)營會(huì)造成相當(dāng)大的隱患，一旦事故發(fā)生，不能及時(shí)的進(jìn)行疏導(dǎo)與救援，就會(huì)釀成大禍，因此，地鐵中的環(huán)控系統(tǒng)便成了改善地下環(huán)境的唯一手段，如何把握運(yùn)營成本與安全系數(shù)之間的平衡，如何更加科學(xué)有效的進(jìn)行地鐵環(huán)控系統(tǒng)運(yùn)營中的能源節(jié)約具有極大的研究價(jià)值。

1 地鐵環(huán)控大系統(tǒng)

地鐵環(huán)控大系統(tǒng)指的是地鐵運(yùn)營中整體的環(huán)境控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)覆蓋了整個(gè)地鐵范圍，負(fù)責(zé)將地鐵站大環(huán)境內(nèi)的空氣、溫度等數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)成使乘客感覺舒適的大小，大系統(tǒng)需要在早上五點(diǎn)三十分到晚上二十三點(diǎn)三十分之間運(yùn)行，在地鐵建立的初期，大部分地鐵站都按照這個(gè)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)榈罔F站從早上六點(diǎn)三十分到晚上二十三點(diǎn)整這段時(shí)間開始運(yùn)營，提前半個(gè)小時(shí)開啟，延后半個(gè)小時(shí)關(guān)閉可以使工作時(shí)間的地鐵系統(tǒng)內(nèi)部永遠(yuǎn)舒適，但是經(jīng)過長時(shí)間的分析與研究，可以發(fā)現(xiàn)并不是所有的季節(jié)都需要如此做出緩沖，比如溫度適中的春秋兩季，夜間停運(yùn)后，地鐵內(nèi)外的溫度與濕度大致相似，并且客流量高峰期一般在早六點(diǎn)三十分到八點(diǎn)三十分，下班的高峰期是在下午十七點(diǎn)到十九點(diǎn)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以依照情況進(jìn)行大系統(tǒng)功率的調(diào)整，如高峰期進(jìn)行正常運(yùn)作，保持站臺(tái)溫度26攝氏度的控制要求，其他時(shí)間低功率運(yùn)作，或者早晚兩端開關(guān)時(shí)間向中間延伸，都可以節(jié)約能源，減少運(yùn)營成本。

2 地鐵環(huán)控小系統(tǒng)

地鐵環(huán)控小系統(tǒng)中最大的能源損耗是位于相對(duì)比較封閉的設(shè)備貯藏房間，對(duì)于設(shè)備放置房間進(jìn)行空氣交換排風(fēng)的能源消耗。例如通信機(jī)械室、高低壓室，值班室等運(yùn)行系統(tǒng)需要全天候開啟，相對(duì)于大系統(tǒng)來講，這種損耗比較穩(wěn)定，大致處于恒定狀態(tài)。因此只需根據(jù)各自情況一定程度的對(duì)此類控制室、機(jī)械室進(jìn)行改進(jìn)，調(diào)節(jié)其內(nèi)部通風(fēng)結(jié)構(gòu)，適當(dāng)將其內(nèi)部與大系統(tǒng)相連接，這樣不僅僅可以適當(dāng)降低機(jī)房內(nèi)機(jī)器的熱量，減少散熱設(shè)備的能源損耗，還可以增加地鐵站內(nèi)部大環(huán)境的回排風(fēng)量，通過冷熱空氣循環(huán)調(diào)節(jié)大系統(tǒng)溫度，減少大系統(tǒng)機(jī)器的能耗，同時(shí)可以將不必要的設(shè)備實(shí)行間斷運(yùn)行，可以將全天候運(yùn)作改為適應(yīng)普通工作日運(yùn)作，即每日六點(diǎn)三十分到二十三點(diǎn)三十分運(yùn)行，可以最大限度節(jié)約能源，減少浪費(fèi)。

3 地鐵水系統(tǒng)

冷水供冷機(jī)組在地鐵環(huán)控大系統(tǒng)停止運(yùn)行后接替其職能對(duì)小系統(tǒng)進(jìn)行冷水制冷，長時(shí)間的低負(fù)荷運(yùn)行極大的浪費(fèi)了能源。因此可以在每次車站停運(yùn)之后可以考慮適當(dāng)?shù)耐Ｖ顾到y(tǒng)的運(yùn)行，尤其是在空調(diào)季節(jié)的非運(yùn)營時(shí)間段內(nèi)，可以將小系統(tǒng)的運(yùn)行方式轉(zhuǎn)為自然通風(fēng)或者直接停止運(yùn)行，因?yàn)樵诘罔F停運(yùn)時(shí)段內(nèi)，機(jī)械設(shè)備的負(fù)荷量降至最小，其散熱量也大幅度降低，許多設(shè)備的穩(wěn)定性要求也將降低，這個(gè)時(shí)候運(yùn)行大量的高能耗設(shè)備顯然是不明智的，因此以上這種方式可以極大程度上的降低能耗。

但是很快這種節(jié)能手段便被廢棄了，因?yàn)殚L時(shí)間的采用這種方法便會(huì)發(fā)現(xiàn)由于冷水存在于機(jī)器中導(dǎo)致房間內(nèi)外溫差較大，設(shè)備表面由于冷水的原因容易凝結(jié)水汽產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，長此以往，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生銹蝕作用，導(dǎo)致機(jī)器的損壞甚至報(bào)廢。于是有人提出了水系統(tǒng)變頻節(jié)能方式。

這種方式在我國的深圳地鐵中測(cè)試實(shí)行，即小系統(tǒng)采用變頻式多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，簡稱BRB系統(tǒng)作為冗余，經(jīng)過測(cè)試，這種VRV系統(tǒng)地鐵夜間停運(yùn)后，其對(duì)小系統(tǒng)供冷比開啟冷水機(jī)組對(duì)小系統(tǒng)供冷更能夠達(dá)到節(jié)能的目的，實(shí)測(cè)節(jié)能率達(dá)到百分之二十，但VRV系統(tǒng)也并不能適應(yīng)全年的季節(jié)，僅僅在氣候適中的春秋兩季并沒有產(chǎn)生傳統(tǒng)關(guān)閉小系統(tǒng)的結(jié)露現(xiàn)象，但其冬夏兩季的節(jié)能效果并不明顯，依然會(huì)產(chǎn)生水汽。

4 地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)

地鐵大部分的運(yùn)行都是在隧道中，因此隧道的環(huán)控系統(tǒng)尤為重要，以往的早起隧道TVF風(fēng)機(jī)一般在運(yùn)營前后半個(gè)小時(shí)進(jìn)行開啟和關(guān)閉，通過大功率的空氣交換機(jī)對(duì)隧道進(jìn)行通風(fēng)和喚起，以保證隧道內(nèi)空氣的暢通，同時(shí)還可以轉(zhuǎn)換隧道內(nèi)外的溫度差異，減少隧道內(nèi)部的悶熱溫度。其設(shè)計(jì)初衷為列車的運(yùn)營時(shí)段地鐵站UO風(fēng)機(jī)開啟進(jìn)行對(duì)列車剎車時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱量以及車內(nèi)部熱量的排放，以此來抑制車站屏蔽門外隧道內(nèi)空氣的溫度升高。

但這只是風(fēng)機(jī)運(yùn)行的理想狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際考察，很多地鐵站由于建筑位置原因，比如靠近地下水層、建立位置氣候寒冷干燥，同時(shí)很多時(shí)候列車進(jìn)站時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生活塞風(fēng)，這些原因都會(huì)一定程度的降低隧道內(nèi)的溫度，導(dǎo)致很多大功率的風(fēng)機(jī)在做無用功，產(chǎn)生大量的能源浪費(fèi)，因此隧道通風(fēng)降低能耗的原則就是因地制宜，根據(jù)不同的情況對(duì)風(fēng)機(jī)的開啟時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，取消全天候的溫度調(diào)節(jié)，設(shè)立自動(dòng)控溫設(shè)備對(duì)隧道內(nèi)部的溫度與空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)行隨熱隨排的運(yùn)行方式，不單保持列車運(yùn)行的安全，更大程度上的進(jìn)行節(jié)能運(yùn)做。

5 其他方面節(jié)能

除以上幾種運(yùn)行方式外，設(shè)備的改造也是一個(gè)十分可行的節(jié)能措施，根據(jù)流體力學(xué)的原理我們可以知道風(fēng)機(jī)和水泵采用變頻運(yùn)行方式之后，其電機(jī)的功率消耗與流量的比的三次方成正比，而大部分地鐵站的設(shè)備均為定額運(yùn)行，改變頻率后具有很大的節(jié)能空間。例如可以將大系統(tǒng)組合式空調(diào)箱、回排風(fēng)交換機(jī)、小系統(tǒng)制冷水泵機(jī)組等空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造，根據(jù)適當(dāng)?shù)男枨筮M(jìn)行變頻控制，將機(jī)器的最大負(fù)荷留在運(yùn)行高峰期，其他時(shí)間采用小頻率低負(fù)荷的運(yùn)行方式。深圳市2009年一期工程中曾采用變頻改造方法進(jìn)行節(jié)能測(cè)試，結(jié)果為項(xiàng)目改造費(fèi)用95.6萬元，全年共節(jié)省電力382823千瓦，節(jié)電率為百分之二十八點(diǎn)八，僅三年便可回收成本，具備十分可觀的成長性，因此這種方式十分可取。

當(dāng)然到目前為止，大多數(shù)方法只是單純的在地鐵站運(yùn)營管理方面進(jìn)行規(guī)劃節(jié)能，隨著科技的不斷進(jìn)步，相信更多的節(jié)能方式會(huì)不斷出現(xiàn)，因?yàn)楣?jié)能就意味著節(jié)約成本，每一項(xiàng)工程都需要成本的回收，因此我們期待著更加科學(xué)的節(jié)能方式的出現(xiàn)。

[1]匡江紅，余斌.地鐵空調(diào)通風(fēng)環(huán)境控制系統(tǒng)的節(jié)能探討[J].能源研究與信息，2003.19（4）18-21.

[2]白樺.流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.