地鐵通風空調系統的優化控制分析

摘要：本文闡述了地鐵通風空調系統組成及原理，分析了目前地鐵通風空調系統的幾種形式及普遍存在的能耗高、噪音高、溫度控制不精確等問題，有針對性的提出了優化設計方案，為減少地鐵通風空調系統的能耗，降低通風空調系統的運維成本提供參考。

關鍵詞：地鐵；通風空調系統；能耗；優化設計

0引言

地鐵通風空調系統主要作用是調節地鐵內部環境，可以將環境的溫度、濕度、風量等因素控制在設定的范圍內，有效的保障良好的乘車環境，提升地鐵站形象。在地鐵運營中發揮著重要的作用。但目前地鐵通風空調系統能耗在地鐵運營總能耗中所占比較大，甚至大于列車牽引能耗。因此，地鐵站通風空調系統能耗問題成了須要解決的重要問題。本文對地鐵通風空調系統的優化控制方法及應用效果進行分析。

1 地鐵通風空調系統組成及原理

如圖1所示，地鐵通風空調由大系統、小系統及水系統組成一個有機的整體，自動調節車站各項環境參數。大系統和小系統的主要作用是負責設備管理用房及車站公共區濕度、通風及排風的控制。水系統作為空調系統的冷源，實現組合空調機組熱交換過程，調節環境溫度。

空調新風機的主要作用是向站內輸送新風；回排風機的主要作用是排出站內熱風；組合空調將制冷后的冷凍水經過冷凍泵輸送到冷水機組進行熱交換，通過冷卻塔和冷卻水回路將交換后的熱量釋放到大氣中。同時，冷水機組將不帶熱負荷的冷凍水回饋到組合空調進行再循環制冷。組合空調還兼顧往送風室送風功能。另外，列車在進站、停站、出站產生的熱量，可利用軌道頂及站臺下的排熱風機及列車運行時產生的活塞風排出。

2 地鐵車站空調系統類型及存在的問題

2.1 開式系統

開式系統一般在夏季平均溫度不大于25℃且客流量較小的地鐵系統中使用。開式系統分為帶空調通風的系統和不帶空調通風的系統。不帶空調通風系統可通過機械動力實現車站內的通風，也可通過列車行駛產生的“活塞效應”帶動空氣流動，降低車站內的溫度；帶空調系統利用空調與與通風井實現空氣交換，帶走站內溫度。開式系統雖然能消低但不能有效的控制車站內溫度。

2.2 閉式系統

閉式空調系統是將車站與外部空氣斷絕，閉式空調系統有兩種實現方法。一種是沿用傳統的開放式風道系統，不需要專門的空調機房，在排風道加入表冷器和過濾器。一種是套用地面建筑空調設計原理，將站內和區間環控制系統分開，地鐵車站采用空調系統，區間采用機械通風系統，有利于地鐵車站降溫和保溫。在夏季溫度較高的地區或者是運量較大的地鐵站采用這種閉式空調系統。

2.3 屏蔽門式系統

屏蔽門式系統是在整個車站、站臺及隧道之間安裝屏蔽門，有利于實現車站環境的通風制冷要求，安全性能高，噪音低，節能效果良好，是目前常用的地鐵站空調系統。但是屏蔽門的存在使地鐵站不能利用自然通風，只能使用機械通風。

2.4存在的問題

目前地鐵通風空調系統設計復雜，不便于運行控制；通風空調系統結構組成龐大、占地面積大，輔助設備種類較多、運行能耗較高，能耗占比40%左右；建在市區的通風口，在美觀及噪音處理方面存在不足。

3 地鐵車站通風空調系統優化方案

3.1大系統、小系統分設冷源

小系統采用變頻多聯機方式，變頻系統占地面積小、空間利用率高，運行費用低、控制精確、可實現智能化管理、工程設計靈活、安裝簡單、施工周期短、操作簡單、維護方便、使用壽命長。充分發揮其變頻特性，降低設備運行能耗，有效彌補因熱量揮發所造成的溫度變化，自主協調室內與其他空間溫度。

大系統采用空調水系統，與小系統獨立運行，白天為公共區提供支持，夜間水系統停止運行。有利于降低能耗，降低夜間噪音，保證設備使用性能，延長使用壽命，大、小系統的分開使用，使同冷冷卻系統空間布置更合理，系統操控簡單，運維成本極低。有效提高了系統的穩定及系統的服務質量。

3.2 新型屏蔽門裝置

①優化屏蔽門結構，采用調節裝置使區間和車站合用風機，在一些季節達到良好的通風。或加上開關裝置實現大系統、小系統的開合，也可在渡季節利用活塞風及自然風通風。有利于減少系統能耗。降低通風空調系統運行成本。

②通過屏蔽門特殊設計便于站臺公共區排煙。讓中部滑動門及首尾滑動門開啟，利用隧道風機及輔助排煙設備排出公共區產生的煙霧。可有效解決公共區排煙效果差的問題，提高空氣質量。一旦發生事故，也可將鐵站火災產生的煙霧及泄露的有害氣體，最短的時間內排除，降低危害。

3.3 采用自然通風、排煙

對通風空調系統的機械通風、排煙系統進行優化設計，更改為利用采光通孔及吊裝孔進行自然通風、排煙。采用自然通風、排煙方式應用效果良好，輔助設備少，可有效降低系統能耗及運維成本。

3.4 采用智能化控制

在空調系統運行的過程中，對制冷站內部的相關設備進行智能化控制，使設備達到高效運行狀態。控制系統通過采集各類信號，實現遠程交互式控制，監控和調節站內溫度，使得整個系統處于低能耗、高效率的運行狀態。

4經濟效益

相對于采用閉式系統的同規模地鐵站，采用屏蔽門系統建設費用及運行費用可節省1000多萬元。與單活塞模式對比，采用雙活塞通風模式可節省運行費用大約700萬。采用大、小系統冷源分開設置及智能化控制措施后，每年可節省運行費用將近400萬元。

5結論

地鐵站通風空調系統的合理化設計是確保車站環境質量的重要路徑，是為乘客提供舒適的乘車環境的必要保障。本文針對當前地鐵車站空調系統存在的能耗大、噪聲高及不便于溫度控制等問題，制定了一些列優化設計方案，在實際運行中可靠的保證了地鐵站環境溫度、濕度及潔凈程度等重要指標，有效的降低通風空調系統建設及運行成本。

參考文獻：

[1]馬宏劍，黃圣.探究地鐵通風空調系統的優化控制[J].中國設備工程，2018（06）：61-62.

[2]武翠霞.地鐵站空調系統送回風溫度節能優化控制模擬研究[D].北京工業大學，2017.

[3]鄧海濤.地鐵車站通風空調系統優化分析[J].工程技術研究，2017（03）：122-123.

[4]劉超偉，徐帥，戚迪.地鐵通風空調系統的優化控制[J].城市建設理論研究（電子版），2016（21）：161-162.

[5]陳宜漢，姜林月.地鐵通風空調系統的優化控制[J].科技創新與應用，2016（04）：38.

[6]張浩.地鐵車站通風空調大系統節能控制的設計與實踐[D].華北電力大學（北京），2015.

[7]林曉偉，王俠.地鐵通風空調系統的優化控制[J].城市軌道交通研究，2012，15（11）：100-104.

[8]劉成剛，黃海峰，張維佳.實驗室建筑通風空調系統優化控制與節能分析[J].廣州大學學報（自然科學版），2011，10（02）：50-53.

作者簡介：姜振（1989.09--）；性別：男，民族：漢 籍貫：浙江衢州人，學歷：本科，畢業于浙江工業大學之江學院；現有職稱：助理工程師，研究方向：機械工程及自動化。