地铁通风空调系统节能的新进展分析

地铁通风空调系统节能的新进展分析

张海

广州地铁集团有限公司运营事业总部广东省广州市510300

摘要：地铁是现代化城市交通体系的重要组成部分，在很多大城市得到了大规模建设和发展。地铁作为人们出行的常用交通工具，需要注意乘车环境的安全性和舒适性，因此，通风空调系统显得尤为重要。为了进一步提升地铁通风空调系统的运行性能，需要加强相关节能措施的探讨。本文对地铁通风空调系统的结构及功能进行了简单介绍，并探讨了地铁通风空调系统的节能措施。

关键词：地铁通风；空调系统；节能

引言

随着城市轨道交通网络化运营时代的到来，地铁的能耗问题同时引起了各个地铁城市的密切关注，因此地铁如何节能是需要迫切解决的实际问题，其中地铁车站通风空调系统是地铁运营的主要能耗之一。当车站的建筑结构和空调工艺确定后，则需要根据建筑结构和空调工艺以及车站冷负荷的规律通过控制系统来实现节能，因此对地铁车站通风空调系统进行节能控制，对地铁节能具有重要意义。

1地铁通风空调系统的结构及功能

1.1地铁通风空调系统的结构

地铁通风空调系统的两大组成部分是车站通风空调系统和隧道通风空调系统。在站外空气参数和站内湿热负荷发生变化时，利用变频调节空气处理机组调整转速，改变送风量和回风量。车站通风空调系统还可以分为公共区通风空调系统（大系统）、制冷空调循环水系统（水系统）、设备管理用房通风空调系统（小系统）等。隧道通风空调系统主要分为车站区间通风系统和区间隧道通风系统等[1]。此外，地铁通风空调系统涉及到很多的设备，例如空调机组、水泵、冷水机组、冷却塔、隧道风机、排风机、回排风机等，在系统运行过程中，站台和站厅通过送风静压箱实现送风和回排风，并且在混风静压箱处理中需要利用组合式空调机组和回排风机，此外新风井进行通风控制还要利用空调新风机。

1.2地铁空调系统的功能

在不同情况下，地铁空调系统的运行状态存在差异，其发挥的功能也有所不同：第一，正常运行时的功能，地铁正常运行状态下，车厢与隧道的内部空气处于隔绝状态，地铁运行中产生的空气压力和热量全部集中在隧道内，这时通风空调系统的主要作用就是排除多余热量，确保隧道内部空气流通，为列车及其设备的安全、稳定运行提供良好条件；第二，列车阻塞运行时的功能，地铁运行过程中，如果列车发生意外，可能停止在隧道上，形成阻塞，进而影响隧道内部空气的流通，列车侧壁与气流的摩擦阻力减小，列车周围温度快速提升，列车内部温度也较高，为了确保乘客的舒适度，就需要利用通风空调系统进行温度、气流的快速调节[2]；第三，地铁发生火灾时的功能，地铁所处的地下环境较为闭塞，一旦发生火灾，会产生大量烟雾，同时，乘客要通过隧道紧急撤离，为了保障逃生线路的空气质量，地铁通风空调系统需要快速抽离烟雾，阻止火灾烟气蔓延，减少不必要的损失。

2目前常用的地铁通风系统节能策略

2.1设备的采购控制

首先对于地铁运行中大量的线缆采购上，要以合理的导体截面来控制电流密度。同时结合用电需求进行电气产品型号的准确把握。并通过灵活的设备布置和控制形式，取得系统运行中的最低电能消耗。目前在用的变频调节技术，不论是工业还是民用等各行业都已经有了非常良好的自动控制效果。对于地铁运行中的负荷不断变化和电机的频繁开启情况下，通过变频调节，可以实现最大限度的电能节约，同时能够有效地改善设备的运行工况。变频的使用要考虑实际要求，对于小系统的车站，如果一味地进行变频调节，反而意义不大。

2.2地铁通风系统的安装及运营中节能考虑

地铁的通风系统安装中，面对的几个主要问题是地铁的空间相对较小，涉及的专业较多，设备安装时间比较紧迫等。很多通风管道的安装无法按照期初的设计位置准确的实施。在通风管道的安装时，必须尽量地避免其绕梁或者其他的管槽，否则，很容易导致通风系统运行中，由于风压的增加而加大用电功率，造成电能的耗费。在地铁系统正常运营后，为避免风压的增加，运维工作人员应该及时地进行通风系统相关设备的过滤网清理，避免灰尘积压导致风压增加，从而带来用电负荷的增加。

2.3空调水系统节能

在地铁通风空调系统中，水系统涉及到冷水泵以及冷却水泵的容量设计，这需要根据最大负荷情况进行设计。在实际运行过程中，水系统一般为低负荷运行状态，可以借助变频器等设备进行水流量的调节，从而有效实现节能。此外，空调水系统流量调节的基本原理是恒压差数据分析，这就需要在系统设计过程中，对恒压差参数进行有效设计，这个参数是固定的，能够为前端反馈的数据提供对比的参考，当前端反馈数据大于恒压差设计的参数时，水系统的水流量大于最大允许的水流量，这就需要对反馈数据进行及时的调节，具体措施是，对压差旁通阀进行关闭操作，调节系统的运行频率，从而使得排风机运作效率降低，空调送水量下降，使得压差数据接近设定的

3地铁通风空调设备的进展

3.1变频调速控制节能

变频调速技术是一种节能控制技术，在自动化控制领域领用较多，比较适用于负荷变化较快的情况。由于地铁通风空调系统较为复杂，电机频繁启动情况明显，不仅会对电机本身形成伤害，还会导致能量消耗。地铁通风空调系统中，变频调速技术主要是根据空气质量确定风机开启数量，在满足地铁内部环境控制要求的前提下，尽量减少风机开启台数，从而实现良好的节能效果[3]。在通风空调系统中应用变频调速技术，能够有效改善负荷不确定以及运行工况不确定情况下的控制工作，能够对回风机、排风机、组合式空调机组等设备进行灵活地控制。

3.2轨道排风机节能

地铁工程建设中进行通风空调系统的设计，需要根据远期最不利工况进行计算和设计，在没有达到最不利工况的情况下，轨道排风机能够实现最优的节能效果。轨道排风机的节能要点在于变频运行时间和运行频率的调节，其调节的基本依据包括以下几点：第一，根据地铁列车不同的运行工况进行调节，例如初、近、远期三种工况；第二，以列车的具体位置为依据，对隧道排风机的运转速度进行调节，列车进站时提高转速，列车出站时降低转速；第三，要确保隧道内部温度符合地铁运行要求，根据温度对排风机的运行时间进行调整，减小排风机运行负荷，实现节能效果。

3.3隧道通风系统节能控制

隧道通风系统在早间启运和晚间停运时，可定时控制或以区间温湿度和二氧化碳浓度作为控制依据，执行区间隧道通风。正常运营时，结合地铁列车运行对数并根据隧道温度控制对排热风机进行变频调节控制，

结束语

综上所述，随着地铁的快速发展，地铁空调系统的使用节能效果将成为设计人员重点关注的问题。地铁站空调设备在运行过程中，能够通过水量状况来达到对其运行频率操控的目的，同时在不同的季节内能够选择不同的工作方式对于节能都有良好的效果。当然，在地铁空调系统的设计之初，结合地铁所处位置以及通风要求进行有效地射界改进，也是能够达到良好节能目的的。不过，怎样尽可能地减少地铁系统的能源消耗对于我国地铁发展来说依旧是一个重要的难题，关系到我国众多地铁的日常耗能。笔者相信，随着社会的快速发展和信息技术的不断进步，地铁站的通风空调系统节能效果将会更加突出。

参考文献

[1]贺杜.地铁通风空调系统节能优化措施研究概述[J].江西建材,2017(17):22+29.

[2]陆健东.地铁通风空调系统节能的实现研究与思考[J].科技创新与应用,2017(18):155-156.

[3]徐文兵.地铁通风空调系统节能的新进展分析[J].金属材料与冶金工程,2015,43(03):57-58.

[4]罗佳.地铁通风空调系统节能运行策略研究[D].广州大学,2015.

[5]张浩.地铁车站通风空调大系统节能控制的设计与实践[D].华北电力大学(北京),2015.