地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制

陳宜漢　姜林月

摘 要：地鐵的通風(fēng)空調(diào)是地鐵運行的重要組成部分，是保障地鐵正常運行以及顧客滿意度和舒適度的重要指標(biāo)。文章從地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的概述出發(fā)，研究了相應(yīng)的功能、原理等，對于當(dāng)前地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)計的模式進(jìn)行詳細(xì)的剖析，在問題導(dǎo)向下進(jìn)行了相應(yīng)的措施優(yōu)化探索。

關(guān)鍵詞：地鐵；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；優(yōu)化控制

引言

隨著經(jīng)濟社會的進(jìn)一步發(fā)展，以及城市化城鎮(zhèn)化的加速，城市交通尤其是地鐵成為人們出行的重要方式和途徑。地鐵承載著大量的運輸任務(wù)，地鐵的設(shè)計以及相關(guān)服務(wù)意義重大。地鐵通風(fēng)空調(diào)便是其中最為重要的設(shè)計和相關(guān)的配套設(shè)施之一。

1 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)概述

地鐵通風(fēng)空調(diào)的概述將從地鐵通風(fēng)空調(diào)的功能、組成、原理和特點幾方面入手進(jìn)行詳細(xì)的闡述和了解，以及全面的認(rèn)知，為進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。

1.1 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的功能

地鐵空調(diào)是地鐵內(nèi)部的重要設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著地鐵內(nèi)部環(huán)境的調(diào)節(jié)地鐵內(nèi)部環(huán)境，包括空氣的溫度、空氣的適度、空氣流速以及空氣的壓力和再平衡的重要作用。當(dāng)列車被阻塞在一定的區(qū)間時，地鐵空調(diào)系統(tǒng)會為其提供相應(yīng)的通風(fēng)量，保證列車在區(qū)間的正常運行，并保持較好的外部和內(nèi)部的環(huán)境。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時會及時進(jìn)行環(huán)境的預(yù)警，為地鐵的內(nèi)環(huán)境提供適宜的循環(huán)平衡，補給新鮮的空氣等。同時，也為其他設(shè)備的保養(yǎng)和運行提供較好的溫度、濕度和空氣壓力和流速等條件。

1.2 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的組成

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要是由四個部分組成，這四個部分中的前三個系統(tǒng)為風(fēng)的系統(tǒng)，主要是進(jìn)行相應(yīng)的氣體置換和流動。一是公共區(qū)域空調(diào)兼排煙系統(tǒng)，這個系統(tǒng)主要公共區(qū)域進(jìn)行日常的空氣流轉(zhuǎn)置換，以及應(yīng)急情況下尤其是發(fā)生火災(zāi)時進(jìn)行煙氣的排放等。二是設(shè)備管理用房空調(diào)兼排煙系統(tǒng)，這個主要地鐵的主要控制室和設(shè)備管理用房的空氣管理調(diào)節(jié)以及排煙的系統(tǒng)設(shè)置。三是隧道通風(fēng)空調(diào)兼排煙系統(tǒng)，這個主要指的是在運行的隧道以及管道里進(jìn)行的空氣調(diào)節(jié)和排煙的系統(tǒng)設(shè)置等。四是空調(diào)冷水循環(huán)系統(tǒng)，這個主要是地鐵空調(diào)支持系統(tǒng)。

1.3 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的原理

地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)由大系統(tǒng)、小系統(tǒng)和水系統(tǒng)構(gòu)成，大系統(tǒng)和小系統(tǒng)負(fù)責(zé)車站公共區(qū)和設(shè)備管理用房的通風(fēng)、排風(fēng)以及車站溫濕度的控制等。水系統(tǒng)為車站空調(diào)系統(tǒng)提供冷源，使組合空調(diào)機組完成熱交換過程，從而實現(xiàn)地鐵車站溫度調(diào)節(jié)。

2 常見的地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)分析

2.1 閉式系統(tǒng)

20世紀(jì)70年代以來隨著科學(xué)技術(shù)和人們生活水平的逐漸提高，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)引入了空調(diào)制冷模式。閉式系統(tǒng)是一種常見的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)主要有兩種實現(xiàn)的途徑。一種途徑指的是集成模式，就是沿用傳統(tǒng)的開放式風(fēng)道系統(tǒng)，在排風(fēng)道加入一個空氣處理設(shè)備，也就是表冷器和過濾器，這種模式不需要專門的空調(diào)機房，所有的設(shè)備都設(shè)計在風(fēng)道里。一種是常規(guī)模式，常規(guī)模式套用地面建筑空調(diào)設(shè)計原理，將地鐵車站和區(qū)間環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行分割，區(qū)間采用的是機械通風(fēng)系統(tǒng)，而地鐵車站采用的是空調(diào)系統(tǒng)，這樣就會使得降溫和保溫設(shè)計得到更大的優(yōu)化。

2.2 開式系統(tǒng)

早期的地鐵車站規(guī)模小、自動化程度低，一般采用開式地鐵通風(fēng)系統(tǒng)，而且區(qū)間和地鐵站之間往往沒有相應(yīng)的機械通風(fēng)系統(tǒng)。隨著人們生活水平的提高，以及科學(xué)技術(shù)尤其是自動化技術(shù)的提升，單純的活塞環(huán)通風(fēng)技術(shù)已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前空調(diào)通風(fēng)的要求地鐵空調(diào)逐漸要求設(shè)置機械通風(fēng)。在車站的兩端設(shè)置風(fēng)機，在正常運行情況下對于車站進(jìn)行通風(fēng)置換，在特殊情況下，對于空氣調(diào)節(jié)進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案和緊急處置。機械通風(fēng)可以滿足不同狀況和不同通風(fēng)置換的需要，使得通風(fēng)系統(tǒng)的運行不留死角，但是機械通風(fēng)系統(tǒng)需要進(jìn)行風(fēng)道的建設(shè)，因此土建的成本比較大。

2.3 屏蔽門系統(tǒng)

從國內(nèi)外地鐵線路和車站的建設(shè)經(jīng)驗出發(fā)，進(jìn)一步優(yōu)化和設(shè)計了屏蔽門系統(tǒng)，這就使得整個空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入了新時代，在整個車站、站臺以及隧道之間進(jìn)行了區(qū)隔。屏蔽門系統(tǒng)適應(yīng)了空調(diào)依賴季節(jié)地鐵狀態(tài)下，區(qū)間活塞風(fēng)對于地鐵區(qū)間溫度和速度的干擾，有效降低空調(diào)的冷負(fù)荷，對于空調(diào)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)還是比較有利的。但是屏蔽門系統(tǒng)將空調(diào)通風(fēng)，系統(tǒng)中車站和隧道、站臺之間進(jìn)行人為的區(qū)隔，使得系統(tǒng)不能利用自然通風(fēng)，只能使用機械通風(fēng)。

3 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計措施

目前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計還存在以下問題，一是系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜繁瑣，在運行控制上還存在諸多不便；二是系統(tǒng)較為龐大、設(shè)備較多、占地面積較大，運行中存在實際的困難；三是系統(tǒng)的能耗較高，一般占到地鐵運行總能耗的40%左右；四是在市區(qū)的通風(fēng)進(jìn)出口，在噪音處理、美觀設(shè)計等方面存在協(xié)調(diào)難度較大的問題。

3.1 采用冷水機群群控系統(tǒng)

冷水機群群控指的是在運行的過程中，利用自動化控制技術(shù)，對于制冷站內(nèi)部的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的自動化設(shè)備處理，使得制冷站內(nèi)部的設(shè)備能夠達(dá)到高效運行。系統(tǒng)會采集各類的進(jìn)出信號，實現(xiàn)交互式的遠(yuǎn)程控制，并根據(jù)實際的需要進(jìn)行空調(diào)的調(diào)節(jié)和監(jiān)控，使得整個系統(tǒng)處于低能耗、高效率的運行狀態(tài)。近幾年的北京地鐵站使用了冷水機群群控系統(tǒng)，實現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)的智能化監(jiān)控，車站溫度調(diào)節(jié)在適當(dāng)?shù)奈恢茫淖兞藗鹘y(tǒng)模式帶來的資源耗費。

3.2 采用合適的空氣凈化器

在地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中，空氣凈化器主要功能是進(jìn)行空氣的過濾和凈化。當(dāng)空氣凈化采的是空調(diào)靜電凈化技術(shù)時，一般采用的是電暈帶電技術(shù)，使得空氣的粉塵帶上靜電，利用庫侖力的作用粉塵捕捉到集塵器上，通過粉塵的清降和清灰等達(dá)到除塵和凈化空氣的作用。靜電凈化技術(shù)對于可吸入微小顆粒、有機化物體、細(xì)菌微生物等一些雜質(zhì)灰塵等有較好的凈化作用，因為粉塵是細(xì)菌微生物的載體，因此變相具有除塵殺菌的作用，非常適用于灰塵較大的地鐵中央空調(diào)中。

3.3 采用新型通風(fēng)可調(diào)屏蔽門

屏蔽門系統(tǒng)適應(yīng)了空調(diào)依賴季節(jié)地鐵狀態(tài)下，區(qū)間活塞風(fēng)對于地鐵區(qū)間溫度和速度的干擾，有效降低空調(diào)的冷負(fù)荷，對于空調(diào)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)還是比較有利的。由于傳統(tǒng)系統(tǒng)模式將區(qū)間進(jìn)行人為的分割，占地面積較大，所以可以采取新型通風(fēng)可調(diào)屏蔽門，使得區(qū)間和車站進(jìn)行風(fēng)機合用，滿足不同風(fēng)量和風(fēng)壓的需要，將兩者的設(shè)備完全設(shè)置在風(fēng)道里。

4 結(jié)束語

現(xiàn)有的地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)置理念、資源利用和運營管理上可以采取相應(yīng)的措施，進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計，已達(dá)到相應(yīng)的完善地步。但由于受到地鐵空間的相應(yīng)技術(shù)的局限，一些地上建筑和空調(diào)自動化技術(shù)的結(jié)合還有待進(jìn)一步開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊昭，余龍清，馬鋒，等.地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的逐時優(yōu)化節(jié)能控制策略[J].天津大學(xué)學(xué)報，2012，7：599-603.

[2]唐敏.基于負(fù)荷預(yù)測的地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方案[J].都市快軌交通，2008，4：74-78.

[3]莊煒茜.武漢地區(qū)地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制研究[J].暖通空調(diào)，2010，5：39-43.

[4]王鋒.地鐵車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)智能控制的研究[D].北京建筑工程學(xué)院，2012.