地鐵通風空調系統節能問題分析

鐘 坤

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶 401122）

地鐵通風空調系統節能問題分析

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展，地鐵通風空調系統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之一。地鐵通風空調系統的節能應站在使用者角度進行節能，從設計階段開始就綜合考慮運營管理方的組織架構及管理方式，一套空調系統的節能與否，設計建設是關鍵，維護使用同樣重要，只有將兩者一并統籌考慮，才能真正發揮空調系統的最大價值。文章主要分析關于地鐵通風空調系統節能問題。

地鐵；通風空調系統；節能問題

伴隨著經濟的高速發展和城市現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、環境友好等優點越來越受到人們歡迎。地鐵快速發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系統，采用有效的節能運行策略，是降低地鐵通風空調系統能耗的關鍵。

1　概述

軌道交通系統是耗電量巨大、運行成本很高的行業，其用電量約占運營總成本的40%～48%。如何建設節能的系統成為系統規劃設計與建設管理中的一個重要研究課題，也是行業發展的方向和追求的目標。通風空調系統作為地鐵運營系統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，對節能降耗有積極的影響，而其系統特點決定在設計、建設、運營等環節都大有降耗潛力。

2　地鐵通風空調系統的功能及組成

通風空調系統作為地鐵中的重要設備系統之一，擔負著對地鐵內部的空氣溫度、濕度、空氣流速、空氣壓力和空氣品質進行控制的任務，平時為車站提供一個適宜的環境。當列車阻塞在區間隧道時，向阻塞區間提供一定的通風量，保證列車空調等設備正常工作，維持車廂內乘客在短時間內能接受的環境條件。當發生火災事故時，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。

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

3　通風空調系統節能策略

（1）軌道排熱風機節能。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能潛力，節能主要是變頻運行及運行時間的調整?？梢酝ㄟ^以下方式來實現：①結合行車組織按初、近、遠期三種工況運行；②根據列車位置來改變排熱風機轉速，列車到站時高速運轉，列車離站時低速運轉；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）變頻調速控制節能。變頻調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。變頻調速技術對于進一步改善實際節能效果，也將能發揮非常重要的作用。

（3）風閥控制新風量節能。據統計，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?？照{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整環控系統新風量從而使其適應客流量變化，進而達到節能目的。

（4）管道系統優化設計。管道系統的設計優劣決定了管網阻力大小，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化均可有效減少管網阻力：①設備及管理用房的空調應盡量根據需求特點模塊化布置，優化空調系統劃分方案，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風管系統中必要的防火閥、電動風閥、手動調節閥等是局部阻力的主要貢獻者。以防火閥為例，各地對規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范要求的前提下，宜盡量少設；③管路系統中盡量減少風箱、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對于公共區回排風兼排煙系統也可進行優化。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）設備配置優化。地鐵為百年工程，考慮到系統擴容困難，通風空調系統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，依靠空調設備臺數控制或采取變頻措施以適應低負荷狀態。在實際使用中，由于受自控系統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，在各系統專業設備的空調負荷計算、設備選型等環節中，各專業設計人員出于安全考慮，每個環節中都保守地考慮了一定的安全系數，最后廠家進行產品匹配時，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）空調與通風工況的轉換。從經濟性方面考慮，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，系統的能耗全部為風機能耗。根據常識判斷，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）設備配置優化。地鐵為百年工程，考慮到系統擴容困難，通風空調系統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，依靠空調設備臺數控制或采取變頻措施以適應低負荷狀態。在實際使用中，由于受自控系統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。組合式空調器在非空調季節（即無需制冷的過渡季節），由于新風不經過制冷熱交換器，直接經過旁通風道輸送，因此，空調器內部可減少約100Pa的阻力，從而可減少組合式空調器配電功率約10%的功耗，具有一定的節能效果。

4　結束語

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

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