地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備管理節(jié)能分析

溫小波

摘要：通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵中的重要設(shè)備系統(tǒng)之一，擔(dān)負(fù)著對地下空間的空氣溫度、濕度、空氣流速和空氣品質(zhì)進(jìn)行控制的任務(wù)，據(jù)統(tǒng)計，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗約為地下線能耗30%以上，僅次于車輛牽引用電能耗，節(jié)能潛力相對較大。本文對空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計運行環(huán)節(jié)切實可行的節(jié)能措施，對減少地鐵能耗損失，節(jié)約國家能源具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地鐵;通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng);設(shè)備;節(jié)能

一、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的組成

主要由隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（簡稱“大系統(tǒng)”）、車站設(shè)備及管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（簡稱“小系統(tǒng)”）、車站空調(diào)水系統(tǒng)（簡稱“水系統(tǒng)”）、多聯(lián)機系統(tǒng)組成。隧道通風(fēng)系統(tǒng)主要為區(qū)間隧道進(jìn)行通風(fēng)換氣，隧道風(fēng)機設(shè)置于兩端車站，根據(jù)運營需求在每月早晚通風(fēng)時開啟，平時通過列車運行時產(chǎn)生的活塞風(fēng)來降低隧道內(nèi)的溫度。大系統(tǒng)的服務(wù)對象為車站公共區(qū)，包含組合式空調(diào)機組、回/排風(fēng)機等大功率設(shè)備，能耗較大。小系統(tǒng)的服務(wù)對象為車站設(shè)備區(qū)，設(shè)備功率較小，運行狀態(tài)穩(wěn)定。水系統(tǒng)含冷水機組、冷卻塔、水泵等設(shè)備。

二、通風(fēng)空調(diào)能耗影響因素

1.列車制動散熱量

列車在停車和人為減速時需要制動力，而制動產(chǎn)生的能量首先被反饋到電網(wǎng)，多余能量要么被固定安裝的電阻轉(zhuǎn)為熱能消耗，要么被儲能裝置吸收，當(dāng)儲能裝置吸收不了時，仍被轉(zhuǎn)化成熱量。這些熱量最終需要暖通空調(diào)系統(tǒng)通過風(fēng)機排出。

2.出入口及室外空氣滲透耗熱量

建筑規(guī)模和形式對空調(diào)系統(tǒng)能耗會產(chǎn)生影響。面積過大，建筑形式過于復(fù)雜對空調(diào)系統(tǒng)而言，既增加了基本熱負(fù)荷又增加了傳輸能耗。出入口過多，截面積過大也會增加通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

3.設(shè)備散熱量

高低壓配電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、AFC 系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)、廣告、導(dǎo)向標(biāo)識等系統(tǒng)的機組平時的散熱量，在設(shè)備管理用房產(chǎn)生，由通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)排出到外界。

4.空調(diào)系統(tǒng)自身耗能

地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)包含的4個子系統(tǒng)的設(shè)備本身也會產(chǎn)生巨大的能耗。空調(diào)部分主要包括冷熱源、輸配和末端、水系統(tǒng)。通風(fēng)部分包括風(fēng)機、輸配和末端。同時通風(fēng)空調(diào)的運行模式對能耗的影響也很大，運行模式主要受季節(jié)和客流量等因素的影響。

三、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備管理節(jié)能措施

1.節(jié)能評價標(biāo)準(zhǔn)

隨著國家一系列有關(guān)空調(diào)設(shè)備能效限定值規(guī)范的發(fā)布，空調(diào)設(shè)備的能效要求日益清晰。相關(guān)節(jié)能評價值及限定值如下所示：表1

由上表可以看出，相關(guān)設(shè)備節(jié)能評價值較限定值能效要高，節(jié)能效果明顯。鑒于地鐵車站空調(diào)負(fù)荷大、設(shè)備運行功率大、能耗高，因此，地鐵車站空調(diào)設(shè)備均應(yīng)考慮采用國家相關(guān)規(guī)范中能效大于限定值的節(jié)能評價值的設(shè)備。

2.隧道通風(fēng)系統(tǒng)

區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)主要由隧道風(fēng)機、風(fēng)道、組合風(fēng)閥、消聲器組成。其主要功能為：正常運營期間，早晨列車運營前及夜間列車停運后，隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全線機械通風(fēng);正常運營時主要利用活塞效應(yīng)，排除隧道內(nèi)的余熱余濕，確保隧道內(nèi)平均溫度不超標(biāo);列車阻塞在區(qū)間隧道時，向阻塞區(qū)間提供一定的通風(fēng)量，保證列車空調(diào)器等設(shè)備正常運行;列車區(qū)間火災(zāi)時及時排除煙氣和控制煙氣流向，為乘客疏散和救援提供條件。

車站隧道排風(fēng)系統(tǒng)主要由排熱風(fēng)機、風(fēng)道、組合風(fēng)閥、消聲器組成。其主要功能為：列車停站時，排除列車制動和空調(diào)設(shè)備產(chǎn)生的余熱。站臺火災(zāi)時車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)輔助車站排煙。

3.地鐵車站大小系統(tǒng)的節(jié)能措施

（1）調(diào)整車站大系統(tǒng)開關(guān)時間。車站大系統(tǒng)的作用是控制公共區(qū)的溫度和濕度，為乘客提供舒適的乘車環(huán)境。但個別車站客流量很小，運營時間內(nèi)過早或過晚車站已基本無乘客，此時若大系統(tǒng)開啟，會浪費大量能源。

（2）車站小系統(tǒng)。車站小系統(tǒng)主要由空調(diào)器、送風(fēng)機、回 / 排煙風(fēng)機、閥門、風(fēng)道組成。其主要功能為：正常運營時，為鐵工作人員提供舒適的工作環(huán)境;為設(shè)備提供良好的運行環(huán)境條件;當(dāng)車站設(shè)備管理用房區(qū)發(fā)生火災(zāi)時，小系統(tǒng)能排除煙氣或隔斷火源、煙氣。

4.空調(diào)水系統(tǒng)

冷水機組的能效比（COP 值）隨著冷水出水溫度的提高而提高，因此在滿足工藝要求的前提下，在機組電機允許范圍內(nèi)盡量采用較高的出水溫度，對于節(jié)約主機運行能耗具有重要意義。冷水機組的出水溫度會影響主機能耗，在相同工況下，出水溫度每提高1 ℃，機組可節(jié)能約4%。

冷源系統(tǒng)能耗占通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗的50%，保持冷水機組高效運行是降低機組能耗的最好方法。冷凝器是冷水機組的主要換熱設(shè)備，其換熱效果的好壞將直接影響空調(diào)主機的制冷效率。尤其是冷凝器的循環(huán)冷卻水，由于與大氣相通及補充水水質(zhì)等問題，在冷凝器的換熱管內(nèi)壁會形成結(jié)垢和粘膜，使冷凝器的換熱效果惡化、系統(tǒng)制冷效率降低、運行能耗增加。因此，定期清洗換熱器污垢至關(guān)重要。在設(shè)備維保管理過程中，主要可采取以下措施：

（1）冷水機組每年會檢修1 次，年檢作業(yè)時，維保人員應(yīng)徹底清洗冷凝器，確保換熱效率。

（2）在空調(diào)季，冷源系統(tǒng)運行，設(shè)備管理人員在巡檢時應(yīng)分析機組運行參數(shù)，適時清洗冷凝器，確保冷水機組高效運行;

（3）在空調(diào)季，也可定期向冷卻水系統(tǒng)投放藥劑阻垢劑、除藻殺菌劑等），減緩冷凝器結(jié)垢。

5.通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)其他創(chuàng)新

（1）空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)置動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥，負(fù)荷變化時自動調(diào)節(jié)冷水流量，同

時減少管網(wǎng)特性變化對其他末端產(chǎn)生的影響。

（2）車站公共區(qū)衛(wèi)生間人流量大，設(shè)置空氣凈化除臭裝置，清除異味，清潔空氣，殺滅細(xì)菌。

（3）為保證使用壽命，集中供冷系統(tǒng)區(qū)間冷凍水管使用內(nèi)外涂環(huán)氧樹脂的復(fù)合鋼管。空調(diào)水管管徑大于DN300且線路為直線隧道，采用法蘭連接;管徑小于DN250（含）采用柔性卡箍連接，保證水管在隧道內(nèi)不被腐蝕，不易脫落，且柔性卡箍可吸收列車帶來的隧道振動。解決運營后期在隧道內(nèi)維修不便的問題。

（4地鐵風(fēng)亭內(nèi)的消聲器采用陣列式消聲器，吸聲體可有效提升低頻和高頻段降噪效果、減小系統(tǒng)阻力損失，同時可在消聲器寬度和高度方面靈活調(diào)整，大大縮短地鐵供貨周期，還可提高生產(chǎn)效率，方便運輸、安裝;在保證降噪效果更優(yōu)的情況下，降低通風(fēng)系統(tǒng)阻力，節(jié)能節(jié)電。

（5）地鐵管線密集區(qū)采用綜合（成品）支吊架，具有良好的兼容性，各專業(yè)可共用一支吊架，有效利用空間，密集管線設(shè)計更加科學(xué)合理，同時拆改調(diào)整方便，運營后期維護(hù)捷。

結(jié)束語：總之，地鐵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能不能拋開功能和安全談節(jié)能，應(yīng)有更加切合實際的節(jié)能：不能因節(jié)能而降低使用水平和抑制合理需求，應(yīng)從提高能源利用率及優(yōu)化工藝模式等多方面入手，更多研究部分負(fù)荷工況下系統(tǒng)的運行效率，設(shè)計經(jīng)得起時間和歷史檢驗的地鐵工程;希望引起同行共同探討，促進(jìn)行業(yè)的更大進(jìn)步。

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（作者單位：成都地鐵運營有限公司）