地鐵空調(diào)通風環(huán)境控制系統(tǒng)的節(jié)能探討

吳晨

摘 要：地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占運行總能耗的50%。因此，通風空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化對節(jié)能至關重要。本文重點分析地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的特點和普遍存在的缺陷，合理提出各個系統(tǒng)的改進措施和建議，降低地鐵初投資和后期的運行費用。

關鍵詞：地鐵；暖通空調(diào)；系統(tǒng)；優(yōu)化

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0246-01

1 地鐵空調(diào)通風環(huán)境控制系統(tǒng)存在問題

1.1 隧道通風兼排煙系統(tǒng)

隧道通風系統(tǒng)是區(qū)間隧道活塞風不能運行、事故以及火災時啟動，完成其通風和防災的目的。目前隧道通風系統(tǒng)的設計都是按照經(jīng)驗去選取設備，然后利用地鐵熱環(huán)境模擬軟件SES或STESS驗證。設計過程中往往擴大富裕量，增加設備投資和運行費用，且會造成土建規(guī)模增大。

隧道通風系統(tǒng)設置排熱風機：①解決列車進站后空調(diào)冷凝熱的排放；②將列車剎車產(chǎn)生的熱能帶走。但根據(jù)研究，排熱系統(tǒng)的設置未達到其預期效果。目前地鐵多選擇雙活塞風井，造成很多規(guī)劃的不協(xié)調(diào)和用地的浪費。在地鐵車站設置單活塞風井，完全可以滿足其通風和排煙要求，尤其是北方地區(qū)。

1.2 公共區(qū)通風空調(diào)兼排煙系統(tǒng)

地鐵公共區(qū)體量大，其冷負荷的計算大都基于經(jīng)驗值，選取的設備型號往往超過功能需要，不僅要求機房面積特別大，而且增加土建規(guī)模。公共區(qū)大、小里程端分別獨立設置2臺空調(diào)機組、回排風機和排煙風機，設備設置冗雜多余，造成土建、設備投資和運營的浪費。

設備應按照近遠期分期設置，設計院為避免麻煩，一次設計到位，按照遠期的冷負荷選用設備。不但近期造成能源的浪費，而且到了遠期設備也都達到了使用壽命，造成了設備初投資的浪費。

地鐵全部設置屏蔽門，不考慮地域差異。造成大量投入設備的浪費，而且限制了活塞風天然的通風模式利用，使自然冷源的效果得不到發(fā)揮。

1.3 設備管理用房通風空調(diào)兼排煙系統(tǒng)

目前，對于所有的設備管理用房都設置全空氣一次回風空調(diào)系統(tǒng)，極不合理。設備管理用房的發(fā)熱量都是按照超出實際散熱量提資，造成暖通專業(yè)的計算負荷和設備選型都很大。根據(jù)國內(nèi)各民用建筑設計院多年的實際經(jīng)驗，絕大部分的設備房間無需設置空調(diào)，設置通風系統(tǒng)足夠滿足房間功能需求，因為全國大部分地方全年的通風溫度都是很低的。

設備管理用房在設置全空氣一次回風空調(diào)系統(tǒng)的情況下，同時設置備用變頻多聯(lián)機系統(tǒng)，且設置的房間特別多，造成設備投資增加和后期管線綜合施工難度增大。設備房間還存在引入新風的情況，也是能源的浪費。

1.4 空調(diào)制冷循環(huán)水系統(tǒng)

基于公共區(qū)和設備管理用房區(qū)空調(diào)負荷的計算值過大，導致機組選型也是超過實際用量，且未按照近遠期的設計原則進行設置。

水系統(tǒng)的節(jié)能主要體現(xiàn)在控制上，目今地鐵的控制系統(tǒng)形同虛設，只是簡單提出一次泵變流量控制，實際的綜合監(jiān)控和運行根本達不到節(jié)能的目的，各設備承包商也是按照最簡單、最便宜的控制系統(tǒng)安裝，對于節(jié)能起不到任何作用。

2 地鐵空調(diào)通風環(huán)境控制系統(tǒng)優(yōu)化建議

2.1 隧道通風兼排煙系統(tǒng)

根據(jù)多年的研究經(jīng)驗和成果，建議取消排熱系統(tǒng)，取消軌頂、軌底排風道，直接降低土建造價和設備投資，由隧道風機兼做排煙、排熱功效。

提高風道風速、降低風道截面積，降低土建造價和出地面風井對周圍建筑和景觀的影響。

盡量采用設置單活塞風井，降低地鐵建設用地的協(xié)調(diào)難度和投資成本。

2.2 公共區(qū)通風空調(diào)兼排煙系統(tǒng)

對公共區(qū)負荷計算應結(jié)合地鐵特點進行優(yōu)化，嚴禁按照經(jīng)驗值計算。建議結(jié)合監(jiān)測CO2濃度控制新風電動閥開度，盡量減少新風引入，降低新風負荷。

結(jié)合建筑特點，地鐵作為與外界直接連通的大空間，可考慮取消回排風機，無論是最小新風還是全新風運行，地鐵車站會設置2～4個出入口直接與室外相通，出入口的截面積風速足以滿足舒適要求，所以完全可以優(yōu)化為單風機形式。另外，常規(guī)系統(tǒng)設計未從實際運行效果考慮，空調(diào)小新風機的設置基本起不到作用，且增加了控制復雜程度，建議取消。系統(tǒng)簡化為一方面可以節(jié)省土建投資，也可以降低能耗和控制的復雜性。

基于空調(diào)系統(tǒng)的高能耗和規(guī)范要求，空調(diào)機組必須按照近遠期分期設置。以節(jié)省設備投資和運行費用。

屏蔽門應盡可能采用可開閉式，可通風屏蔽門制式集成了屏蔽門系統(tǒng)和開閉式系統(tǒng)的優(yōu)點，基本適合各種溫度區(qū)，具有明顯的優(yōu)勢和可行性，應大力推廣。

2.3 設備管理用房通風空調(diào)兼排煙系統(tǒng)

設備管理用房僅有人房間考慮設置新風空調(diào)系統(tǒng)，其余設備房間應該盡量使用通風系統(tǒng)。配備變頻多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)，每個房間盡量設置偶數(shù)臺室內(nèi)機，且分系統(tǒng)設置，保證其相應的備用功能。通風加變頻多聯(lián)機系統(tǒng)合理設計完全可以滿足設備管理用房區(qū)的溫度、濕度要求。

2.4 空調(diào)制冷循環(huán)水系統(tǒng)

對于空調(diào)冷熱源系統(tǒng)，建議對風系統(tǒng)和水系統(tǒng)進行聯(lián)合控制。根據(jù)客流負荷調(diào)節(jié)循環(huán)風量和新風量，根據(jù)環(huán)境溫度負荷調(diào)節(jié)水量，以便達到降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能調(diào)節(jié)控制的目標。如果相對變化量水系統(tǒng)能耗降低的多，則原則上優(yōu)先調(diào)降水系統(tǒng)；負荷增加時則優(yōu)先調(diào)增風量。

3 結(jié)束語

地鐵的通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能空間巨大，通過對每個子系統(tǒng)的剖析，得出結(jié)論以下。

（1）目前地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的設置普遍富裕系數(shù)過大，且系統(tǒng)的設置形式也是不計成本。作為舒適性空調(diào)，人流短暫停留區(qū)域，通風空調(diào)的設計標準應該適當放寬，以期降低車站規(guī)模、設備投資和后期的運營費用。

（2）地鐵作為人流的大量集散地，事故或者火災發(fā)生時，容易造成較大的人員傷亡，因此地鐵的通風和防排煙設施應該嚴格按照規(guī)范標準執(zhí)行。

（3）地鐵通風空調(diào)的設計局限于業(yè)內(nèi)，阻礙其系統(tǒng)的改進和優(yōu)化，應該加強與工業(yè)建筑和民用建筑等其他行業(yè)的設計交流。作為能耗大戶，應該積極地進行革新和優(yōu)化。

參考文獻

[1]匡江紅，余 斌.地鐵空調(diào)通風環(huán)境控制系統(tǒng)的節(jié)能探討[J].能源研究與信息，2003（04）：218～222.

[2]張 浩.地鐵車站通風空調(diào)大系統(tǒng)節(jié)能控制的設計與實踐[D].華北電力大學（北京），2015.

[3]常 莉.地鐵環(huán)控系統(tǒng)區(qū)域適用與節(jié)能性研究[D].西南交通大學，2009.

[4]楊 櫻.利用變頻風機進行地鐵環(huán)控空調(diào)通風的節(jié)能運行方案研究[D].天津大學，2006.

[5]趙 杰.地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)能耗分析與研究[D].武漢理工大學，2014.

收稿日期：2018-6-3