地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題分析

鐘 坤

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶 401122）

地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題分析

鐘 坤

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶 401122）

近年來隨著地鐵建設快速發(fā)展，地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵建設的重要組成部分，其能耗也是地鐵車站主要能耗系統(tǒng)之一。地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能應站在使用者角度進行節(jié)能，從設計階段開始就綜合考慮運營管理方的組織架構(gòu)及管理方式，一套空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能與否，設計建設是關鍵，維護使用同樣重要，只有將兩者一并統(tǒng)籌考慮，才能真正發(fā)揮空調(diào)系統(tǒng)的最大價值。文章主要分析關于地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題。

地鐵；通風空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能問題

伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市現(xiàn)代化建設的快速進程，世界各國正面臨著城市人口的迅猛增長、地域面積的不斷擴大。因此，城市交通問題表現(xiàn)得愈加突出。作為城市主要軌道交通工具的地鐵，因其速度快、運量大、安全準點、環(huán)境友好等優(yōu)點越來越受到人們歡迎。地鐵快速發(fā)展為我們提供便利的同時，也帶來了很多問題，地鐵高能耗便是其中之一。因此，選擇合理的通風空調(diào)系統(tǒng)，采用有效的節(jié)能運行策略，是降低地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)能耗的關鍵。

1　概述

軌道交通系統(tǒng)是耗電量巨大、運行成本很高的行業(yè)，其用電量約占運營總成本的40%～48%。如何建設節(jié)能的系統(tǒng)成為系統(tǒng)規(guī)劃設計與建設管理中的一個重要研究課題，也是行業(yè)發(fā)展的方向和追求的目標。通風空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵運營系統(tǒng)的重要組成部分和用電大戶，消耗的能源約占軌道交通總能耗的1/3，對節(jié)能降耗有積極的影響，而其系統(tǒng)特點決定在設計、建設、運營等環(huán)節(jié)都大有降耗潛力。

2　地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的功能及組成

通風空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵中的重要設備系統(tǒng)之一，擔負著對地鐵內(nèi)部的空氣溫度、濕度、空氣流速、空氣壓力和空氣品質(zhì)進行控制的任務，平時為車站提供一個適宜的環(huán)境。當列車阻塞在區(qū)間隧道時，向阻塞區(qū)間提供一定的通風量，保證列車空調(diào)等設備正常工作，維持車廂內(nèi)乘客在短時間內(nèi)能接受的環(huán)境條件。當發(fā)生火災事故時，提供迅速有效地排煙手段和足夠的新鮮空氣，并形成一定的迎面風速，引導乘客安全迅速地撤離火災現(xiàn)場。也為各種設備提供必要的空氣溫度、濕度以及潔凈度等條件，保證其正常運轉(zhuǎn)。

地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)主要由以下四個子系統(tǒng)組成（其中前三個為風系統(tǒng)）：①公共區(qū)通風空調(diào)兼排煙系統(tǒng)；②設備管理用房通風空調(diào)兼排煙系統(tǒng)；③隧道通風兼排煙系統(tǒng)；④空調(diào)制冷循環(huán)水系統(tǒng)。

3　通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能策略

（1）軌道排熱風機節(jié)能。工程設計時均是按遠期最不利工況設計，在未達到最不利工況前，排熱風機具有很大的節(jié)能潛力，節(jié)能主要是變頻運行及運行時間的調(diào)整。可以通過以下方式來實現(xiàn)：①結(jié)合行車組織按初、近、遠期三種工況運行；②根據(jù)列車位置來改變排熱風機轉(zhuǎn)速，列車到站時高速運轉(zhuǎn)，列車離站時低速運轉(zhuǎn)；③在保證隧道溫度滿足運行的條件下，減少排熱風機每日運行的時間。

（2）變頻調(diào)速控制節(jié)能。變頻調(diào)速技術是當前應用非常廣泛的一種技術，這種技術在負荷變化及電機頻繁啟動的情況下應用能夠有效節(jié)省能源，同時對于設備運行工況也將能夠有極大改善。變頻調(diào)速技術對于進一步改善實際節(jié)能效果，也將能發(fā)揮非常重要的作用。

（3）風閥控制新風量節(jié)能。據(jù)統(tǒng)計，地鐵早晚高峰期客流量均已超過全天平均流量的50%，同時每天每個小時的客流量都在變化。空調(diào)設備裝機容量是按遠期最大小時客流量配備的，這樣裝機容量運行勢必會造成能源浪費。正因為如此，在今后工作中就可以從新風控制方面，通過風閥的開啟程度來調(diào)整環(huán)控系統(tǒng)新風量從而使其適應客流量變化，進而達到節(jié)能目的。

（4）管道系統(tǒng)優(yōu)化設計。管道系統(tǒng)的設計優(yōu)劣決定了管網(wǎng)阻力大小，為克服阻力所選的風機等設備，其全壓與設備功率成正比，也直接決定了輸送能耗。管網(wǎng)阻力主要為沿程阻力和局部阻力，房間布局、管道附件設置、管線布置等方面的優(yōu)化均可有效減少管網(wǎng)阻力：①設備及管理用房的空調(diào)應盡量根據(jù)需求特點模塊化布置，優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)劃分方案，使管路短、簡、直，從根本上減少管路的復雜程度，降低管道阻力；②風管系統(tǒng)中必要的防火閥、電動風閥、手動調(diào)節(jié)閥等是局部阻力的主要貢獻者。以防火閥為例，各地對規(guī)范的理解及做法不同，設置標準也不一致，在滿足工藝要求和規(guī)范要求的前提下，宜盡量少設；③管路系統(tǒng)中盡量減少風箱、土建風室的使用，風機出入口應有一定的直管段長度，對于氣流偏轉(zhuǎn)角較大的應設置導流措施等減少局部阻力，以減少設備運行能耗；④對于公共區(qū)回排風兼排煙系統(tǒng)也可進行優(yōu)化。若按排煙需要，需設置多個風口并均勻布置，管路較長，而在正常通風情況下，回排風口對于氣流組織的影響較小。因此，可以在當前的排風兼排煙風口的做法上進行改進，近端增設集中排風口，平時常開，排煙時關閉。集中排風或回風，可有效減少沿程阻力和局部阻力，從而減少風機運行功率。

（5）設備配置優(yōu)化。地鐵為百年工程，考慮到系統(tǒng)擴容困難，通風空調(diào)系統(tǒng)設計及負荷一般按遠期夏季晚高峰運營條件計算，設備配置也按滿足遠期需求設計，近期負荷較小時，依靠空調(diào)設備臺數(shù)控制或采取變頻措施以適應低負荷狀態(tài)。在實際使用中，由于受自控系統(tǒng)的完善性及運營管理水平的制約，運行模式不合理、設備運行無秩序所造成的“大馬拉小車”、設備效率低下等能源浪費情況較為普遍。另外，在各系統(tǒng)專業(yè)設備的空調(diào)負荷計算、設備選型等環(huán)節(jié)中，各專業(yè)設計人員出于安全考慮，每個環(huán)節(jié)中都保守地考慮了一定的安全系數(shù)，最后廠家進行產(chǎn)品匹配時，也往往“只許大不許小”，導致設備容量被層層擴大，超出實際需求，造成資源的浪費。

（6）空調(diào)與通風工況的轉(zhuǎn)換。從經(jīng)濟性方面考慮，啟動冷機的條件是：啟動冷機后的總耗電量小于不啟用冷機時的通風耗電量。冷機啟動后，系統(tǒng)能耗為風機能耗、冷機能耗、水泵能耗、冷卻塔能耗之和；不啟動冷機時，系統(tǒng)的能耗全部為風機能耗。根據(jù)常識判斷，冷機啟停臨界點附近，應該在過渡季，此時室外溫度低于室內(nèi)設定溫度，隨著送風溫度的降低，風機功率下降很快，而冷機功率則逐漸上升。

（7）設備配置優(yōu)化。地鐵為百年工程，考慮到系統(tǒng)擴容困難，通風空調(diào)系統(tǒng)設計及負荷一般按遠期夏季晚高峰運營條件計算，設備配置也按滿足遠期需求設計，近期負荷較小時，依靠空調(diào)設備臺數(shù)控制或采取變頻措施以適應低負荷狀態(tài)。在實際使用中，由于受自控系統(tǒng)的完善性及運營管理水平的制約，運行模式不合理、設備運行無秩序所造成的“大馬拉小車”、設備效率低下等能源浪費情況較為普遍。組合式空調(diào)器在非空調(diào)季節(jié)（即無需制冷的過渡季節(jié)），由于新風不經(jīng)過制冷熱交換器，直接經(jīng)過旁通風道輸送，因此，空調(diào)器內(nèi)部可減少約100Pa的阻力，從而可減少組合式空調(diào)器配電功率約10%的功耗，具有一定的節(jié)能效果。

4　結(jié)束語

總的來說，地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)是地鐵系統(tǒng)的重要組成部分，從耗能來看，通風空調(diào)系統(tǒng)所耗電量占到了總耗電量的40%～50%，從這一數(shù)據(jù)中就可以看出通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的必要性。地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)較為復雜，耗能設備眾多，在今后工作中必須要從實際出發(fā)采取專門的措施，從而達到節(jié)能目的。

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