地鐵通風空調系統節能的實現研究與思考

陸健東

摘 要：隨著我國交通技術的不斷發展，對于地鐵這一公共交通工具的設計已經日趨完善，在能源需求比較緊張的階段，對于地鐵通風空調系統節能是需要更加認真思考和設計規劃的。在地鐵通風空調系統的設計中，節能是重要的設計內容之一，節能首先要從地鐵本身的實際出發，在詳細的了解系統的結構和整體情況之后，對所存在和出現的問題都進行相對應的分析，采取相對應的措施。為地鐵通風空調系統節能的實現做出進一步的推動和完善。

關鍵詞：地鐵；通風空調系統；節能研究；可行性建議

地鐵作為一種新型的交通工具有其獨有的特性，因此地鐵通風空調系統是地鐵系統的重要組成部分，并且在地鐵系統中占據地鐵系統總耗能的近一半，其實對于地鐵通風系統的節能控制是非常有必要的，不僅可以大大節省地鐵通風空調系統的耗能，也為優化地鐵系統打下了堅實的基礎，在日常工作和維護保養中，希望地鐵有關工作人員能夠從實際情況出發，對所出現的問題采取相應的解決措施，真正實現地鐵通風空調系統的節能，提高地鐵的運行效率。

1 地鐵通風空調系統

地鐵通風空調系統主要是由車站通風空調系統和隧道通風系統構成。其中車站通風空調系統主要是由車站公共區通風空調系統，設備管理用房通風空調系統，和制冷空調循環水系統，構成，這三部分分別稱為大系統，小系統和水系統。隧道通風系統則是由區間隧道通風系統和車站區間通風系統組成，通風空調的主要設備包括隧道風機，大系統空調機組，小系統空調機組，回排風機，排風機，冷水機組，水泵，冷卻塔等。

地鐵通風空調系統通過站臺和站廳的送風和回排風，在送風靜壓箱進行處理，通過組合式空調機組和回排風機進入到混風靜壓箱處理，最后通過空調新風機到新風井進行處理。

2 空調大系統節能優化控制

對空調大系統進行節能優化設計，主要是對空調系統進行節能優化控制，為了實現，對空調系統節能優化的有效控制，首先要引入可以進行預測的控制環節，對水量風量進行提前預測。

在預測模式中，空調的時候風量主要采用直接控制，冷水控制量則采用調節反饋控制。在實際過程中，對于這種反饋控制量上進行一定程度上的預測和反饋的，在實際過程中，采用對公共區域的溫度進行實際測量，然后對實際測量的溫度進行系統反饋，通過系統反饋控制量的有效整合幫助糾正誤差，將公共區域的溫度能夠穩定在系統所設置的范圍之內，前饋控制量主要是對人員流動造成的負荷，以及其他空氣流動改變的負荷，這兩種負荷的變化同時對冷水控質量造成影響。通過這兩種負荷，我們對冷水的控制量有一個具體范圍內的調節。在這里使用的閥門是一個二通閥門，二通閥門的兩個進出口有兩種負荷量決定和調節。

之所以采用這樣的控制模式，二通閥門并有兩種負荷量進行調節的主要原因就是，等控制模式對空調的變頻，從而調節空調風量能方便具體操作，首先在前端對溫度和其它環境自行測試，通過前端反饋將風量進行有效調節，由于人員流動的空氣流動造成的負荷量變化，能夠進行及時有效的系統處理，從而適應一定程度上的負荷波動。對冷水量的控制也可以通過前端反饋加冷水量進行有效調節，最終能縮短冷水量調節反應過程和時間，提高系統工作效率，對系統節能的進一步優化起到非常重要的作用。

從整個地鐵的運行狀況來看，地鐵通風空調系統的空調冷凝器的發熱量，在地鐵運行過程中占總體發熱量的比例很高，且和地鐵的運行頻率有關，頻率越高，發熱量越高，頻率越低含量越低，這是由于在地鐵的運行過程中產生的空氣流動，由于空氣流動所造成的氣壓變化，從而造成地下活塞風。當地鐵出現高峰時段時，由于客流量的突然增大，地鐵發車頻率和人員負荷都和普通時段差異非常大，因此系統接受及時有效的反饋后，要及時處理，及時調整排風機的運行工作量。從這一點這些情況可以看出，特點是在不同時段的人流量和發車頻率是不同的，這些差異很大，需要排風機及時進行工作量的調整，從而對整個地鐵系統進行有力支持。

對于地鐵出入口和外界造成的熱量差異造成的熱負荷，和人流量的變化基本是有一定聯系的。這種熱負荷也是一個變量，主要受人員流動和室內外溫度濕度的差異與影響。在不同時期，不同時段，人員流動和室內外溫度濕度的變化使得地鐵通風空調系統的負荷變化增大，需要地鐵空調冷凝器及時地鐵內溫度進行調整，從而和地鐵風機有一定的聯系。功率提高，那必然需要地鐵風機的轉速提升，也就提升了整體地鐵通風空調系統的能耗，但考慮到不同時期差異較大，可以考慮基礎上使用變頻器系統，變頻系統可以有效提升風機工作效率，避免風機長時間高速運轉的負荷，也避免電機的突然啟動或暫停對電網功率的影響。

此外包括對系統照明設備，車站照明設備，地鐵內部照明設備等照明設備，這些數量是不變的。至于地鐵大廳的廣告牌和售票機，以及電梯，自動扶梯等設備，數量也是不變的。這些總體運行功率是穩定的數值，所以這方面的負荷可以當作在設計中當作定值去考慮。注意這些是和人流量，新風負荷這些變量不同的地方。

綜上所述，地鐵通風空調系統需要的排風量和冷水量的變化在不同時期，不同時段差異是非常大的，需要采用變頻運行模式，及時對系統前端收集到的數據進行反饋，從而對整體運行系統進行調整并達到相應目的。因此在采用變頻運行的模式下，是可以對地鐵通風空調系統進行節能優化和有效控制的，考慮到地鐵通風空調系統的高度不確定性和反應滯后性，因此加入前端數據導入和及時反饋是可以進一步優化地鐵通風空調系統的，從而真正實現地鐵通風空調系統的整體運行節能優化。

3 地鐵通風空調系統節能優化措施

對地鐵通風空調系統的節能措施有以下幾個方面：

3.1 軌道排風機節能

首先在工程項目上的最不利原則來計算設計，考慮在最不利原則的場景下，系統的整體情況和優化情況。在還未到達最不利工作狀況前，軌道的排風機是在很大程度上可以進行節能優化的，主要是通過對地鐵運行時間運行頻率的不同的調節做到節能方面的措施，首先對地鐵的不同工況進行分類，根據具不同工況來進行調節。然后根據地鐵離車站的具體位置的不同，來改變臺風機的轉速，地鐵即將靠近車站時需要高速運轉，地鐵離開車站時或不在車站時需要低速運轉，要么就需要系統及時對地鐵的所在情況進行反饋，從而對地鐵和排風機的相關要求作出響應，第三是在保證整體運行系統的溫度條件下，盡可能減少排風機每天所運轉時間，這樣不僅可以減少排風機每天的運行負擔，也大大提高了系統運行效率。

3.2 空調大系統的節能優化

在系統前端收集新風量數據時，系統通過溫度濕度可以測算出新風負荷大小，經過數據端的數據處理，例如在某一時段持票進站人數，站臺等待人數等相關數據，系統前端作出人員負荷的估算，新風負荷和人員負荷兩個較大變化量在系統前端就有了相應的反饋，系統可以直接對這兩種復合干擾進行測算，直接參與前端控制的冷水量和空氣量調節。這種前端反饋比系統整體反饋更有效，更及時，可能在數據測算上存在一定誤差，但提高了整體地鐵通風系統的節能優化，在一定程度上減少了系統負荷的波動，提升了系統整體運行效率和響應速度。

3.3 變頻調速控制節能

由于經濟社會的不斷發展，技術的不斷完善，地鐵通風空調系統中引入變頻空調技術，變頻調速技術在目前工程領域中應用非常廣泛。由于地鐵的特殊性需要對負荷變化進行調節，但由于電機頻繁啟動在過去的一般系統中對電機造成損害非常大，且頻繁啟動耗能較高。因此在引入變頻調速控制系統后，這種問題將得到大大的改善，對于地鐵負荷的不確定性以及設備運行工況對不確定性的及時反饋的工作效率將有效提升。主要實現對組合式空調機組，和回風機排風機的變頻調速，根據新風負荷和人員負荷對空調運作進行調整。

3.4 風閥控制新風量節能

根據相關數據統計，地鐵在早高峰晚高峰的上下班時間，客流量可超過地鐵全天的數據的一半以上，因此在早晚高峰時段，地鐵的負荷量還是很大的。其他時段的人流客流量也在不斷進行調整，因此很多數據都是不確定的。那么如果根據地鐵客流量的最大量和最小量來設計空調機組，這是非常不科學且浪費資源的做法。因此對于全天的平均數據進行統計，引入前端反饋系統和變頻調速系統，通過前段對數據的收集及時調整風閥的開啟程度大小，從而控制整個地鐵系統的新風量，也可以及時引入新風負荷的數據，從而為后續工作的展開進行了有效和扎實的鋪墊。因此通過前端的風閥開啟程度，從而調節整個系統的新風負荷，進一步提升地鐵通風空調系統的節能優化。

3.5 空調水系統流量調節

引入空調變頻系統可以有效調節空調水系統的冷水量，在一定程度上減少能耗損失。經過變頻調節之后，可以幫助個空調系統組成的整個系統的運行進行調節，提升系統整體運行效率。空調水系統流量調節主要利用恒壓差的數據進行及時反饋，首先在系統內設置恒壓叉的相關參數，這個參數可以作為前端數據的參照比對，及時進行前端反饋和調節。

例如在壓差反饋數據大于恒壓差設定參數時，水流量大于最小允許水流量時，系統前端對數據可以進行及時反饋并做出及時調整，例如關閉壓差旁通閥等有效措施哪個系統頻率進行調節，降低空調送水量和排風機的運作，保證壓差數據幾近接近設定參數。

3.6 對地鐵隧道空調系統的風壓控制

根據地鐵相關數據，地鐵隧道空調的費用控制也是非常重要的，在很多時候，忽略了地鐵隧道空調系統的風險控制，往往對地鐵運行造成極大的危害。對于地鐵隧道系統的空調的風向控制主要是，根據空調大系統先進行節能優化控制，然后采取針對性的地鐵隧道，空調系統的風壓控制，在定時定期對于隧道溫度進行實際記錄，采用前端反饋系統及時對數據進行處理，對隧道風機進行及時調整，這樣可以有效節約用電，還可減少風機損耗，進一步優化了地鐵通風空調系統的節能情況。

4 結束語

綜上所述，對于地鐵通風空調系統的節能優化，我希望對于地鐵通風空調系統目前所存在的問題，然后根據問題進行有效探討，并根據具體問題具體分析提出具體的調節措施，主要包含六個方面，首先是空調軌道排風機的節能，接著是空調大系統的結論，然后是變頻調速控制節能以及風閥控制新風量節能，接著是空調水系統流量的調節和對地鐵隧道空調系統的風壓控制。這六個方面的節能優化措施可以有效提升地鐵通風空調系統的節能效率，也在一定程度上提高了地鐵的通風空調系統的工作效率。對于這些針對性的措施的真正落實還需要相關工作人員的認真負責的工作態度才可以有效實現。在當前能源形勢日益緊張的情況下，對于節能措施，我們需要做的還有很多，本文由于技術的局限性，對于分析問題還不夠透徹，需要進一步的加強對地鐵通風空調系統的節能研究并和有關技術人員進行進一步探討和分析。希望本文能對地鐵通風空調系統的節能優化做技術上的參考，貢獻自己對地鐵通風空調系統節能優化的一份力量，為我國節約資源走可持續發展道路貢獻自己的綿薄之力。

參考文獻

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