通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的新進展探討

魏嘉成

摘要：地鐵作為當(dāng)前許多城市大力發(fā)展的公共交通工具，如何更好的發(fā)揮其作用，提升其環(huán)保性能，對地鐵系統(tǒng)中采用的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施進行研究，具有重要的現(xiàn)實意義。筆者首先對地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進行分析，然后提出幾點節(jié)能措施，希望能促進地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的水平上升。

關(guān)鍵詞：地鐵；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能措施

地鐵作為一類新型的公共交通工具，給人們的生活出行提供方便的同時，也節(jié)約了更多的資源能源。但是，目前在地鐵系統(tǒng)中，由于通風(fēng)需要空調(diào)系統(tǒng)有效運行，這一過程也存在著一定資源能源的浪費，為了最大限度的節(jié)約資源能源，對地鐵系統(tǒng)的通風(fēng)空調(diào)設(shè)施進行研究，提出有效的節(jié)能措施，是一件意義重大的事。

一、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)概述

地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一般有三個組成部分，分別是大系統(tǒng)、小系統(tǒng)以及水系統(tǒng)，這三個部分有機組成一個整體，在地鐵車站中共同操作。大、小系統(tǒng)這兩個部分的作用是保持車站公共區(qū)具有良好的通風(fēng)環(huán)境，保障設(shè)備管理用房的排風(fēng)，控制地鐵車站的溫度和濕度等。水系統(tǒng)的主要功能則是為車站空調(diào)系統(tǒng)提供充足的冷源，供給車站大、小空調(diào)系統(tǒng)。一般由冷水機組、水泵和冷卻塔組成。總之，通過這三大組成部分的功能，調(diào)節(jié)地鐵車站環(huán)境參數(shù)，為乘客提供愜意的乘車環(huán)境。地鐵處于運行階段時，空調(diào)新風(fēng)機要向地鐵車站內(nèi)輸送新風(fēng)，排風(fēng)的工作則由回排風(fēng)機來負責(zé)。此外，當(dāng)?shù)罔F列車處于進、出站或是停站階段時，列車會消耗大量的能源，隨之產(chǎn)生大量的熱量，進而危害隧道設(shè)備的安全，損害列車車體等。因此，這部分的熱量必須要排出，這方面的工作可以借助列車運行時產(chǎn)生的活塞風(fēng)，也可以通過軌道頂?shù)呐艧犸L(fēng)機來進行排熱。

二、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)存在的主要問題

現(xiàn)有地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)存在的主要問題，一是投資巨大。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)投資巨大成為制約地鐵發(fā)展的因素之一。一方面是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備投資大，另一方面是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的占地面積和使用空間大。二是運行費用高。據(jù)統(tǒng)計地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的實際運行能耗占地鐵總能耗的50%左右。三是能源利用不合理。

其中有自然冷源利用不充分。冬季室外的天然冷源得不到利用；過渡季，地鐵站通常采用通風(fēng)換氣的方式來消除站內(nèi)空間的余熱余濕，然而在室內(nèi)外存在小溫差的條件下，巨大的風(fēng)機能耗與引入的有限冷量相比得不償失。另外，高品位熱能利用不合理。地鐵站內(nèi)部具有顯著的內(nèi)熱源，一方面存在來自列車牽引、剎車系統(tǒng)散熱和列車空調(diào)散熱等的穩(wěn)定熱；另一方面還存在站內(nèi)客流量變化引起的動態(tài)熱源。隨著煤炭、石油等價格的大幅攀升，導(dǎo)致了地鐵運行成本的不斷升高，這也嚴重影響地鐵的經(jīng)濟和社會效益。因而，通過技術(shù)改造等措施，提高能源的利用率，進行地鐵通風(fēng)空調(diào)節(jié)能，對于節(jié)約地鐵經(jīng)營成本，促進地鐵行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展意義重大。

三、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施研究

（一）做好前期規(guī)劃設(shè)計

在地鐵隧道通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能措施中，做好前期的規(guī)劃和設(shè)計，是從源頭上就能開始進行節(jié)能的。例如，在設(shè)計時，將機房的排風(fēng)系統(tǒng)、機房的位置、排風(fēng)口等都設(shè)置在通風(fēng)流暢的地區(qū)，能夠顯著降低通風(fēng)系統(tǒng)運行的能耗。另外，在設(shè)計時，空調(diào)系統(tǒng)的選型必須要依據(jù)地鐵的負荷情況，采用適宜馬力的空調(diào)。空調(diào)系統(tǒng)中盡量少的設(shè)置直角彎。

（二）變頻調(diào)速控制節(jié)能

變頻調(diào)速技術(shù)是一種節(jié)能控制技術(shù)，在自動化控制領(lǐng)域領(lǐng)用較多，比較適用于負荷變化較快的情況。由于地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)較為復(fù)雜，電機頻繁啟動情況明顯，不僅會對電機本身形成傷害，還會導(dǎo)致能量消耗。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，變頻調(diào)速技術(shù)主要是根據(jù)空氣質(zhì)量確定風(fēng)機開啟數(shù)量，在滿足地鐵內(nèi)部環(huán)境控制要求的前提下，盡量減少風(fēng)機開啟臺數(shù)，從而實現(xiàn)良好的節(jié)能效果。在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，能夠有效改善負荷不確定以及運行工況不確定情況下的控制工作，能夠?qū)仫L(fēng)機、排風(fēng)機、組合式空調(diào)機組等設(shè)備進行靈活地控制。

（三）軌道排風(fēng)機節(jié)能

地鐵工程建設(shè)中進行通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，需要根據(jù)遠期最不利工況進行計算和設(shè)計，在沒有達到最不利工況的情況下，軌道排風(fēng)機能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果。軌道排風(fēng)機的節(jié)能要點在于變頻運行時間和運行頻率的調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)的基本依據(jù)包括以下幾點：第一，根據(jù)地鐵列車不同的運行工況進行調(diào)節(jié)，例如初、 近、 遠期三種工況；第二，以列車的具體位置為依據(jù)，對隧道排風(fēng)機的運轉(zhuǎn)速度進行調(diào)節(jié)，列車進站時提高轉(zhuǎn)速，列車出站時降低轉(zhuǎn)速；第三，要確保隧道內(nèi)部溫度符合地鐵運行要求，根據(jù)溫度對排風(fēng)機的運行時間進行調(diào)整，減小排風(fēng)機運行負荷，實現(xiàn)節(jié)能效果。

（四）控制好空調(diào)水系統(tǒng)水量

在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，對空調(diào)水系統(tǒng)水量進行合理控制，是能夠顯著的降低空調(diào)能耗的。因為當(dāng)前設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng)，其中采用到的冷卻水泵是依據(jù)設(shè)計的空調(diào)的最大負荷決定的，而且這些水泵的功率和容積率還留有一定的余地，在實際的運行中，空調(diào)系統(tǒng)基本處于低負荷狀態(tài)運行，因此，控制冷卻水用量，能夠節(jié)約能耗。

結(jié)束語：

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗主要與設(shè)備的使用情況相關(guān)，因此，合理的設(shè)計好設(shè)備的位置，設(shè)備的容量以及設(shè)備的使用方式，就能使整個系統(tǒng)的能耗下降。由于地鐵內(nèi)部空間的局限性和特殊性，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展緩慢，許多適用于地上建筑的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝在地鐵中的適用性研究尚進行得不夠充分，結(jié)合地鐵環(huán)境特殊性的技術(shù)有待于進一步研發(fā)。未來地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在以下幾個方面還會有一定的發(fā)展空間：減少設(shè)備和占用空間，從而減少初投資；在條件合適時宜采用分散式系統(tǒng)（占地面積小、末端易控制）；充分利用自然能源，重點利用低品位能源，兼顧熱回收；關(guān)注部分負荷工況下系統(tǒng)的運行效率。相信未來更多新技術(shù)新方法的更新，會有更加節(jié)能的措施提升整個地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗水平下降程度。

參考文獻：

[1]高波，李先庭，韓宗偉，郜義軍.地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的新進展[J].暖通空調(diào)，2011（08）

[2]周進遠.李赫.淺談地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].鐵道工程學(xué)報，2013

[3]劉佳喜.地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的新進展[J].2013

[4]馬旭，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能研究[J].2013