淺談地鐵環控系統節能措施

王丹梅

摘要：地鐵通風空調系統又叫環控系統，是城市軌道交通中一個重要組成部分，承擔著通風、制冷、排煙等功能，直接影響乘客舒適度。地鐵通風空調系統作為耗能大戶，其節能問題越來越受到重視。文章謹對地鐵環控系統的耗能現狀及節能措施進行研究，提出設計和維保階段的節能建議。

關鍵詞：地鐵環控系統;通風空調;節能;維保

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）19-0261-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

0 地鐵通風空調系統簡介

地鐵通風空調系統分為車站通風空調系統和隧道通風系統，車站通風空調系統又分為大系統、小系統及冷源系統。涉及風機、風閥、冷源、空調末端、多聯機、消聲器六大類設備。為滿足運營需要，為乘客及工作人員營造安全良好的空氣環境，需對站內空氣濕度、溫度、潔凈度、空氣流速、壓力等環境因素進行控制。地鐵通風空調系統具有系統多、設備多、模式多、控制復雜的特點。

1 能耗現狀

地鐵電能消耗主要分為牽引能耗、車站耗能及包括商業、車輛段在內的其他能耗。而地鐵通風空調系統作為能耗大戶，其電力能源消耗可達到地鐵總能耗的40%-60%[1]。地鐵空調系統能耗主要由環控用電和冷源用電組成，其中冷源的主要能耗來源為制冷機組、冷卻塔與水泵，環控用電的主要能耗來源為風機。

2 原因分析

2.1 系統設備多、運行時間長

環控系統多、設備多，運行時間長。地鐵通風空調系統包括大系統、小系統及冷源系統和隧道通風系統[2]，涉及的設備主要有風機、風閥、冷源、空調末端、多聯機、消聲器六大類。在機電系統中，通風空調專業的設備最多，體量最大。為滿足運營需要，為乘客及工作人員營造安全良好的空氣環境，需對站內空氣濕度、溫度、潔凈度、空氣流速、壓力等環境因素進行控制。成都地鐵的通風空調系統不論是空調季還是非空調季都要參與模式聯動運行，以小系統空調器為例，幾乎全天24小時運行。大量設備的長時間運行造成系統能耗高。

2.2 設計不合理、施工不規范

1.為了通風空調系統環境設計參數達到要求，工程設計時的新風量、負荷、設備容量按地鐵運行遠期最大需求進行選擇，并預留一定的設計余量。然而在設備實際運行過程中，所需空調負荷往往達不到最大負荷，甚至會小很多，存在“大馬拉小車”現象。通風空調系統按設計容量長期運行，造成很大的能源浪費。部分設備選型遠遠超出實際需求，導致前期造價高，運營耗能高。

2.設計階段缺乏節能理念，一是采用習慣性的做法開展設計，直接采用老線的設計，只要能滿足設計要求不考慮節能措施;二是未將節能方案聯系實際，如某站采用冰蓄冷，想利用低谷段電價夜間蓄冷，達到節能目的，但市電并無峰谷電價，采用冰蓄冷不僅不能達到節約電費的目的，反而因系統龐雜、占地大，增加了維保難度和建設投入。

3.施工不規范：環控系統是地下車站機電工程施工中體量最大（大體量風管、水管）、工序最復雜（原材料加工、安裝、試壓、調試）、施工難度最大的分項工程，一直處于機電工程建造施工的關鍵工期路徑上。傳統施工作業，特別是空調水系統管路施工作業，現場施工隨機性大，難以保證設計理念的完整落實，節能目標實現困難。

2.3 委外常更換，管理需提升

節能工作在線路開通時僅完成一半，節能效果評估是長期的過程，需要運營期在實踐中不斷完善。環控系統設備多，運行時間長，相應地設備故障就多，而地鐵環控系統采用委外單位維保，因此委外維保水平及管理水平對設備運行尤為重要。另外委外單位進場和退場的交接期，管理有所松懈，一般會出現故障率增加、維保質量下降等現象。設備故障多、處理不及時、管理不規范都會造成資源的浪費，甚至影響地鐵正常運營。

3 節能措施建議

3.1 設計及施工階段

在設計階段，結合既有線運營問題、技術改造的經驗以及新線路的特點，在保證符合設計標準的前提下，合理進行節能設計。

比如設備合理布局，減小冷量輸送距離以減小能耗，既能減少冷量輸送距離，降低能耗，又能減少地鐵空間，節省建造費用;采用BIM技術，精細化設計，既能實現管道更合理的布局，也能減少施工不規范，布管亂的情況;對節能的方案、設備選型從實際使用出發，綜合考慮設備耗能及維保難度。

一旦施工完成，后期改造難度大，甚至可能影響運營，耗能大無可避免。設計及施工階段直接影響到環控系統長期運行，因此在設計階段就應充分考慮和貫徹節能理念。

3.2 維保管理階段

空調節能是一項貫穿地鐵建設-運營全生命周期的工作。在運營階段，最主要是保證設備正常運行。

1）委外過渡期管理難度增大，需要重點卡控委外單位人員的巡檢、維保計劃、施工作業的落實情況，督促委外單位及時掌握換件情況和現場設備情況。

2）加強人員技能培訓，定期開展核心技能培訓、典型故障總結學習交流會等。并開展委外人員能力測試、實操演練，提高現場問題處理能力，減少故障率。

3）依照空調季、非空調季設備運行時間規律及運行特性，總結設備運行規律：夏季高溫高濕條件下，板卡容易發生故障、電路易短路、凝露易引起配電箱起火冒煙。空調季結束后的停機到下一次空調季的再次開機，其400V饋線、接線端子等易虛接致通電情況下電流增加、溫度升高。屏蔽門玻璃會因站臺內外溫差大而破裂。對于規律性的故障，要做好提前預防，及早處理隱患，避免被動。

4）空調能耗受多種因素影響，包括地域氣候、天氣、客流、車流、舒適性標準、運行控制、設備類型、維護狀態等等，很多因素實時變化，無法復現，不能進行直接、客觀的單變量評估。前期的路線并沒有對環控系統精確的電度計量，在管理上無法做到精細控制。還需依照實際的管理需求，建立可評價的能耗指標。設置相應分級評定標準，完成對能耗的目標管理。

5）積極采用新技術、新設備。隨著技術的發展，一些新設備不僅能提高設備穩定性，并且可以做到減少用電量、減少維保人力等，對新技術可以在論證其合理性后試點推廣。

4 總結

目前地鐵環控系統雖然采用了一些節能方案，如采用變頻技術、模式控制等，并且選用了一流的空調設備和控制器，但還有較大的節能潛力。環控系統節能應體現在地鐵設計、施工和運營的各個階段，在技術層面和管理層面都有改進的空間。本文所提出的節能建議減少能源損耗的同時還可以減少成本的投入，為能源節約起到更好的效果。

參考文獻：

[1] 李國慶.城市軌道交通通風空調系統的現狀及發展趨勢[J].暖通空調，2011，41（6）：1-6.

[2] 程遠維.地鐵通風空調系統設計及節能研究[J].建材與裝飾.2018（40）：274-275.

【通聯編輯：光文玲】