淺談地鐵暖通空調系統的節能問題

汪先眾/中鐵五局集團電務工程有限責任公司

淺談地鐵暖通空調系統的節能問題

汪先眾/中鐵五局集團電務工程有限責任公司

目前，暖通空調在地鐵運行過程中，依舊存在很多的節能問題，而大量的資源能耗，必然會導致暖通空調的運行成本有所增加，同時還會造成能源浪費和不可再生等問題。因此，本文對地鐵暖通空調系統節能中存在的主要問題進行了具體分析，并提出了一些有效的改進和完善策略。

地鐵；暖通空調系統；節能；問題

一、工程概況

本文以北京地鐵4號線為例對地鐵暖通空調系統的節能問題進行具體分析，其是一條橫穿市區南北的快速軌道交通干線。在系統中，應用效應模擬和仿真計算等方法，給出設計選型的基礎數值，并按功能進行劃分。北京位于北方，冬季和夏季、日夜溫差較大，如果選擇屏蔽門系統，雖然能夠使空調負荷量減少大約1/3，但是由于車站站臺形成全封閉空間，機電設備、照明和乘客等散熱勢必會延長空調期。所以，北京地鐵4號線采用了開閉式系統，典型的閉式系統風量和風溫模擬圖，區間隧道風量約為89.3m3/s，其中大約65％左右的風量在區間上下行兩區間內循環，而僅有35％左右流入車站。區間隧道溫度控制在30℃左右。

二、地鐵暖通空調系統的節能問題

（一）空調系統有待改進

伴隨著地鐵技術的不斷完善，地鐵列車的相關設備也得以有所改善，暖通空調系統也應該隨之得到一定的改善，不僅要提高空調的運行效率，還要在很大程度上做到節能。但是，目前我國地鐵暖通空調系統仍舊有待改進，尤其是在空氣運輸和調控過程中，所消耗的能源非常大，不僅如此，還嚴重影響了地鐵暖通空調系統的運行效率，所以，改進暖通空調已為必然趨勢。

（二）節能設計管理的問題

暖通空調的系統設計對其節能效果有著非常重要的影響作用，但是在具體的操作過程中，很多設計部門和工作人員嚴重忽視了節能效果。與此同時，由于地鐵暖通空調是一個系統的、長期的工程，但是設計周期相對較短，這就使得很多技術性的問題無法及時有效地解決，再加上設計公司過于注重數量，而在一定程度上忽視了設計質量。地鐵暖通空調節能設計管理中存在一些實際性的問題，所以在運行過程中，不可避免地會造成能源消耗，而且就目前的狀況現實，能源消耗已經嚴重超過了國家的相關標準，尤其是地鐵中的暖通空調系統能耗占據了總能耗的較大比例。伴隨著各個行業的快速更新發展，對節能環保的要求也隨之提升，各種新技術和節能設計方案應運而生，但是其各有優勢和不足，因此在各種設計方案中尋找一個合理的節能方案，已經成為了節能設計管理中的一大主要問題。

（三）技術參數設置不合理

伴隨著城市化進程的不斷加速，地鐵已經發展成為了城市的一大主要交通工具，為了給人們的出行提供更多的便利和良好的環境，地鐵配置暖通空調系統，而且，地鐵的正常運行也無法與暖通空調系統相分離，暖通空調能夠為地鐵運行輸入新鮮空氣，起到凈化空氣的作用。地鐵暖通空調系統在運行過程中，應該切實結合實際情況進行技術參數設置，但是目前我國的地鐵暖通空調系統在設置技術參數的過程中，依舊缺乏一定的科學性和合理性，尤其是在溫度和濕度等方面，這會導致地鐵暖通空調系統消耗過多的能量，同時還會對乘客的身體造成不良的影響，對人體的健康形成嚴重的威脅。

（四）暖通空調系統運行管理不足

地鐵暖通空調系統在運行過程中華，都會進行一定的管理，并切實根據實際的情況，制定出及時性、有效性的應對策略，發現系統中存在的不足，加以改進，其不僅是節能的關鍵所在，同時也是有效提高地鐵暖通空調系統運行效率的重要途徑。但是，目前我國地鐵暖通空調系統的運行管理中依舊存在許多的不足，不僅對暖通空調系統的運行效率造成了影響，而且還在很大程度上加劇了能源消耗。這主要是由于對操作人員業務水平的管理不完善，崗位責任的落實不明確等造成。

三、地鐵暖通空調系統節能問題的改進措施

（一）合理調整技術參數，確定空調負荷取值

在地鐵車站和區間隧道內，列車是影響環境的主要干擾源，列車閘瓦摩擦發熱，列車空調產生熱量都是地鐵內的主要熱源。列車的往來導致地鐵站臺內熱環境周期性變化，這就要求深入了解其變化過程以及站臺內的溫度分布，應用效應模擬和仿真計算等方法，給出設計選型的基礎數值，適當降低空調負荷。地鐵內空調負荷主要來源于列車運行過程中散發的熱量，乘客人體的散熱量，照明等設備的散熱量，以及出入口帶來的新風負荷。北京地鐵4號線選用開關閉系統，根據STESS仿真模擬計算進行地鐵環境控制方案模擬論證，并應用美國SES4.0進行模擬，具體結果見表1和表2。

表1　北京地鐵4號線某車站熱和濕負荷統計表

表2　北京地鐵4號線遠期夏季模擬結果表

從表1中可以看出，計算結果對通風空調設備的容量大小有著直接性的影響，對于列車運行散熱量，還沒有公開性的計算公式，現有的列車參數也不齊全，因此只能參照國外資料的相關參數值，通過計算，所得結果有明顯差異，差異比約為12％。

（二）加強防火安全管理

地鐵設計主要是為了緩解交通壓力，因此其是一個人流量較大的封閉性空間。在地鐵安全事故中，防火安全隱患風險發生的紀律是非常高的，如果發生安全事故，安全逃生通道就會受到限制，因此，必須做好安全保護措施，同時還要進行檢查，并做好防范措施，避免發生危險。而地鐵采用開放式的系統設置，其隧道和區間是相通的，所以列車的數量、速度和參考技術都會對內部環境變化造成直接性的影響，進而直接影響軌道交通安全，引發安全事故。而采用封閉式的系統設置，車站和區間是單獨分開，自成體系的，因此在其中一方受到限制和威脅時，另一方可以及時進行處理，從而降低安全風險。但是，仍舊需要將安全事故風險降到最低，在地鐵暖通空調系統設置中，嚴格按照科學的方式方法進行設計和安裝。同時還要建立完善的防火系統裝置，適當增加通風口，在顯眼的地方標明逃生通道和滅火裝置設置，以此確保乘客安全疏散。

（三）調整地鐵內部溫度與濕度

暖通空調系統的舒適性主要是通過空氣的溫度和濕度，以及對人體的輻射而得以體現的。人體對空調的反應主要是通過環境因素共同作用所產生的結果。以前的空調只能夠對空氣的濕度和溫度進行測定，但是僅有環境的溫度是遠遠不夠的。空調系統輻射的強弱對人體而言有著致命的傷害，所以必須具備一定的檢測功能，一旦輻射超過標準，但人體并不知曉的情況，長期作用會直接導致人體的致癌率上升。但是如果沒有其他監測，在環境溫度的變化下，空調也不能夠進行適當地調節和控制，人自然就會感覺到不舒適，然后再調節空調溫度，就會凸顯出空調的不方便性。但是空調本身具有監測功能且能夠進行自動調控，那么人就不會感到不舒適，從而長期處于這樣舒適的環境下，這樣的暖通空調系統勢必會倍受社會各界和乘客的青睞。

（四）改善地鐵內部空調保溫功能

就暖通空調系統而言，必須要加強對空調負荷維護的高度重視，也就是積極維護結構的保溫性，應該做到空調設備使用導熱性能一般的材料，以此避免造成熱量損失，因此，不能使用劣質的材料，為了實現長遠發展，應該在購置空調時，既要切實考慮價格的差異，又要考慮空調的功耗、材料的優劣和質量的好壞，采取一些科學合理、行之有效的措施，有效改善地鐵內部溫度的適度性和平穩性。

（五）引用新型節能暖通空調系統

地鐵暖通空調系統的正常有序運行過程中，受傳統暖通空調系統陳舊性的影響，使得地鐵暖通空調系統的運行能源消耗損失太大，運行效率相對較低，同時還在很大程度上對空氣品質造成了一定的影響，因此，必須積極引進新型的節能暖通空調系統，全面促進暖通空調系統運行效率的提高，并有效降低暖通空調系統運行的能源消耗。多種運行形式可供選擇的暖通空調系統，能夠切實選擇不同的系統運行形式，有效降低熱源能源消耗和動力能源消耗等，尤其是能夠切實根據具體的環境改變空調方式，增加輻射熱，同時用低溫板輻射實現采暖。不僅如此，還能夠切實根據環境的質量控制，采用間歇式的供暖形式，這樣一來，不但能夠確保暖通空調系統的機械設備能過正常有序的運行，避免疲勞運行，從而有效降低地鐵暖通空調系統發生故障的頻率，并全面提升暖通空調系統機械設備的壽命。不過，新型的節能暖通空調系統應該加強對環境評價指標和設備指標的設置和選擇，確保設備標準設置的合理性，只有這樣，才能在實現節能的同時，有效促進地鐵暖通空調系統的運行效率。

（六）加強冷熱回收利用，最大限度地利用可再生能源

目前，地鐵暖通空調系統運行過程中的冷熱回收研究成果屢見不鮮，如空調系統中的排風全熱回收設備等，都是對地鐵暖通空調系統的冷熱回收的有效利用，在很大程度上提高了暖通空調系統能源的有效利用率。不僅如此們還應該在開發新能源和可再生能源上積極努力，推廣各種新能源。地鐵暖通空調系統利用的主要是不可再生能源，這樣無可避免地會導致不可再生資源的損耗，還會造成嚴重的生態環境破壞，所以必須積極開發系能源和可再生能源，以此有效減輕能源壓力。

四、結語

綜上所述，伴隨著我國社會經濟的快速發展，地鐵交通行業也得以迅速發展，并逐漸成為了城市的主要交通工具，不僅節省了城市空間，還在很大程度上為人們的出行提供了方便。而在地鐵交通運行過程中，暖通空調系統占據著非常重要的地位，其不但能夠為乘客提供完善的乘車條件，還能夠有效避免地鐵火災等帶來的排煙問題。不僅如此，地鐵節能問題備受社會各界關注，在未來的不斷發展過程中，必須堅持以節能為主進行改進和完善。

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