地铁空调系统节能设计探讨

地铁空调系统节能设计探讨

王海燕

广东南海国际建筑设计有限公司

摘要：随着城市交通的不断发展，地铁的舒适快捷性能成为了现代社会交通工具的重要需求，而节能减排是当今社会研究的重要课题之一。地铁在运营过程当中的能源消耗巨大，随着我国轨道建设的不断发展与规模的不断扩大，能源消耗问题越发的凸显。根据调查显示，在我国南方城市地铁的空调系统耗能占到了地铁运营过程中总能源消耗的1/2，在北方的城市地铁系统当中，空调系统的能源消耗为地铁总运营耗能的1/3。所以在地铁运营的节能任务中，空调系统的节能是首要任务，在进行地铁空调系统设计时，要进行优化设计，从而找到地铁运营的节能减排的高效措施。

关键词：地铁空调系统；节能；设计

1地铁空调系统的组成分析

1.1隧道通风空调系统

隧道通风空调系统主要包括车站隧道通风系统和区间隧道通风系统。在列车正常运行过程中，列车的散热及地下区段的通风换气采用列车活塞空气和站间排热系统，保证区间温度，为乘客提供舒适的室外环境。地铁在设计标准范围内。每天早上地铁运营前，晚上地铁运营停止后，启动隧道风机，区间隧道采用单独的排风系统进行通风，保证区域内通风降温。列车段发生火灾时，可同时采用隧道通风系统作为排烟系统，方便人员疏散。车站及轨旁发生火灾时，应及时关闭下排热风，打开热风机，将上排热风管内的烟气排出。

1.2地铁站公共区域的空调系统

地铁站公共区域的空调系统主要由回排风机、排烟风机以及组合式空调机组构成。公共区域内的空调系统能够保证地铁在运行的过程当中，为地铁乘客提供一个良好舒适的乘车环境。当出现火灾情况时，可以通过大系统来启动排烟风机进行排烟，从而为乘客提供流通的空气，保证人员疏散工作的有效开展。

1.3地铁设备管理用房的空调系统

地铁设备管理用房的系统主要是根据房间功能、房间内温湿度需求及运营时间进行划分，包括27℃设备房间空调系统、管理用房空调系统以及36℃设备房间冷风降温系统等小系统。系统当中主要包括新风机、排风机、柜式空调回排风机、排烟风机等设备，小系统的主要工作任务是为地铁运营人员提供良好的工作环境，为地铁运营设备提供良好的运行环境。

2地铁空调系统的节能方向以及相应措施

2.1隧道通风空调系统

隧道通风空调系统主要包括车站隧道通风系统和区间隧道通风系统。在列车正常运行过程中，列车的散热及地下区段的通风换气，在正常运行时依靠列车活塞作用实现隧道与外界通风换气，同时，在隧道与其相对应的活塞风井之间还设置了一套隧道风机装置,该装置在无列车活塞作用时对隧道进行机械通风，保证区间温度，为乘客提供舒适的室外环境。

地铁在设计标准范围内，每天早上地铁运营前和晚上地铁运营停止后，启动隧道风机，区间隧道采用单独的排风系统进行通风，保证区域内通风降温。列车段发生火灾时，同时采用隧道通风系统作为排烟系统，方便人员疏散。车站及轨旁发生火灾时，应及时关闭下排热风，打开排热风机，将上排热风管内的烟气排出。

2.2可调通风型站台门系统

可调通风型站台门系统是将闭式系统与屏蔽门系统的优点集于一体，在我国当前的地铁系统当中，闭式系统以及屏蔽门系统应用较为成熟。可调通风型站台门系统在使用空调的季节，会依照屏蔽门系统进行工作，而在非空调季节则以闭式系统进行运转。可调通风型站台门在空调季节能够与区间车道区分开，从而减少车站内的热空气，并使得空调的冷负荷能够得到减轻。在非空调季节能够将隧道与车进行联通，通过列车的活塞风将室外的流通空气引入，从而实现自然通风并降低风机耗能。

2.3水蓄冷空调系统

水蓄冷空调系统利用夜间谷段电力的低电价，夜间使制冷机在满负荷条件下运行，将空调系统所需的制冷量以显热或潜热的形式部分或全部地储存于蓄冷池中，并在白天地铁运营时，水池释放制冷量给主机避峰运行的节能空调方式，满足空调系统运行需求。从而达到降低系统运行费用的目的。水蓄冷空调系统制冷效果好，经济效益明显，能节省可观的中央空调年运行费用，还可实现大温差送水和应急冷源。

2.4高效机房

中央空调系统是车站内的第一大能耗系统。据统计，制冷机房能耗占到整个中央空调系统能耗的 60-70%左右，所以打造高效制冷机房，控制好冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔的能耗，让制冷设备高效运行是节能的重点。

高效机房，重点在于EER指标在工程每个环节中认真推行，全程确保各环节聚焦于节能目标，采用标准设备，在标准功况运行，从机房方案设计到系统调试及竣工后运行，保证投资回收期满足预期目标EER不小于5.0。

2.5地铁站公共区域的空调系统运营优化

在地铁站的公共区域进行空调系统的运用时，根据车站当日的客流量的变化进行空调的变量调节。公共区采用全空气一次回风系统，大系统组合空调器、回排风机及小新风机采用变频控制，由于风机的变频调节，具有较大的调节范围，并且调节过程较为灵活，从而能够使得风量的控制更加精准，不会由于风量降低而导致风机的工作效率受到额外的影响。在保证车站卫生要求的前提下，设计有效的运行模式，分析计算能耗，实现综合节能。

在过渡季，室外新风温度小于空调送风点温度时，室外新风不经冷却处理，利用各系统的组合式空调器或柜式空调器直接送入车站公共区或设备区，这样能够有效地满足乘客对于新风量的需要，又能达到高效节能目的。

2.6优化空调系统管路，精细化设计

车站通风空调系统的设计直接决定着管网的阻力，如沿线阻力和局部阻力。为了克服管网阻力，空调机组和风机的总压力与设备功率成正比，在一定程度上决定了空调系统的运作能耗。因此，贯彻执行精细化设计标准，总冷量≤2326kW的车站和集中冷站的制冷机房全年平均综合制冷性能系数（COP）不应低于5.0，总冷量＞2326kW的车站制冷机房全年制冷性能系数（COP）不应低于5.2，空调系统制冷性能系数（COP）不应低于3.5。合理加大空调冷冻水系统温差，采取有效措施，有效降低管网阻力，合理减少防火阀、空气调节阀、减少管路弯头等局部阻力元件的使用，合理加大管径，减小管内介质流速，严格按照技术要求进行设备选型，可减小系统阻力，降低设备功率，从而减少运行能耗。

3结论

城市轨道交通是交通系统的能耗大户，其中通风空调系统的能耗占比很高，仅次于牵引系统。车站内空气温湿度还受到敞开的车站出入口及列车活塞风效应的影响，空气调节设施的装机容量选择通常裕量较大，不利于能源节约。随着我国碳达峰、碳中和目标的制定，各行各业均在开展提高能源利用率、降低能耗的改造研究工作。风水控制工艺节能方法通过深挖已有设备的潜力提升设备的运行效率，是一种投资不高、效果明显的增效方法。

参考文献：

[1]赵月.地铁暖通空调系统的节能控制[J].设备管理与维修,2020(22):157-158.

[2]王羿.地铁车站空调系统的节能控制[D].湖南大学,2020.

[3]陈体明.节能技术在地铁空调水系统中的应用[J].中国高新科技,2020(10):67-69.

[4]张永超,赵录怀,陈永恒.地铁车站空调水系统自动控制和节能控制系统设计[J].工业仪表与自动化装置,2020(02):102-104.王海燕15989246681广东省佛山市南海区桂城夏西佛山民间金融街城市动力联盟大楼东区五楼503室对面（1本）