淺談地鐵環(huán)控軌道通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能

范志鋒

摘要：軌道排風(fēng)機(jī)作為列車進(jìn)入車站隧道內(nèi)?？繒r的內(nèi)熱源排走，滿足列車散熱及車站站臺上人員的安全和舒適性。但在地鐵運營設(shè)計中是以遠(yuǎn)期需求設(shè)計，在要針對目前地鐵的特點，仍未達(dá)到遠(yuǎn)期需求的情況下，在滿足現(xiàn)有系統(tǒng)需求，通過優(yōu)化環(huán)控系統(tǒng)模式，采用合理的系統(tǒng)設(shè)計并進(jìn)行科學(xué)的運行控制，調(diào)整減少隧道通風(fēng)設(shè)備的開啟數(shù)量和方式，實現(xiàn)達(dá)到節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：軌道排風(fēng)機(jī)；優(yōu)化；運行控制；節(jié)能

引言

地鐵是一類特殊的建筑，是由多個車站通過隧道連接成的一個整體。地鐵系統(tǒng)整體位于地下，車站和隧道被數(shù)米至數(shù)十米厚的土層覆蓋，是一個相對封閉的場所。內(nèi)部空間（包括隧道和站臺，站廳等）較大，但與外界連通的開口相對較少，只有少量的通風(fēng)井和車站的出入口與外界直接連通。由于功能上的要求，地鐵一般是全年運行的，在車站和隧道內(nèi)有大量的人流和車流。而且流量在不斷地變化。同時，受地鐵內(nèi)部的內(nèi)熱源影響，比如列車牽引系統(tǒng)，車站照明等這些設(shè)備都會產(chǎn)生巨大的熱源，另外每天大量的乘客和工作人員的新陳代謝也產(chǎn)生大量的熱濕負(fù)荷和二氧化碳，僅靠空氣的自然流動和擴(kuò)散，是無法排滿足的，需要在地鐵環(huán)境內(nèi)維持一個舒適的乘車環(huán)境，無疑就是靠環(huán)控系統(tǒng)的運作。其中負(fù)責(zé)車站區(qū)間排熱風(fēng)的車站軌道排風(fēng)機(jī)，采用單向運轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)，一般設(shè)置在車站兩端的排熱風(fēng)道內(nèi)，每端設(shè)置2臺，各自承擔(dān)半座一半車站的軌頂排風(fēng)和站臺下排風(fēng)，以排除車站區(qū)間的余熱，減少列車發(fā)熱量對車站區(qū)間影響。

目前三號線車站軌道排風(fēng)機(jī)采用的型號為NXT-17№12.5A、NXT-17№14A（15KW）、NXT-17№16A型號的耐高溫軸流通風(fēng)機(jī)。全線共有三號線軌道排風(fēng)機(jī)共有72臺，其中功率為15KW的有18臺，功率為18.5KW的有32臺，功率為22KW的有22臺，車站軌道排風(fēng)系統(tǒng)由四臺軌道風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的風(fēng)閥組合而成。運營期間，根據(jù)現(xiàn)有的系統(tǒng)正常模式運行，每日全線各站開啟四臺軌道風(fēng)機(jī)對車站隧道進(jìn)行通風(fēng)，排除客運列車停站產(chǎn)生的廢氣、廢熱。按每天每臺運行17小時。則每年軌道排風(fēng)系統(tǒng)用電量為835萬千瓦。

在地鐵設(shè)計的原有的軌道排風(fēng)模式中正常情況下是開啟4臺軌道排風(fēng)機(jī)，由于該模式是根據(jù)遠(yuǎn)期系統(tǒng)負(fù)荷需求設(shè)計的，在目前運營工況下存在一定的設(shè)計余量，根據(jù)地鐵機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計以及運行優(yōu)化模式等案例經(jīng)驗，通過對類似隧道內(nèi)溫度的模擬計算，在開啟目前一半軌道排風(fēng)機(jī)的工況下，遠(yuǎn)期隧道內(nèi)溫度就不會超過地鐵設(shè)計規(guī)范中隧道允許最高干球溫度40℃的要求，因此可采用車站兩端各開啟一臺軌道排風(fēng)機(jī)的模式。

在制定實施節(jié)能模式的過程中，首先要保障原有系統(tǒng)設(shè)計功能和參數(shù)要求，不能低于系統(tǒng)功能的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在保障運營服務(wù)水平的基礎(chǔ)進(jìn)行運行模式的優(yōu)化。在保障系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，通過模式的優(yōu)化，降低系統(tǒng)能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排和降低運營成本的目的。在同等運行條件下，保證站臺隧道區(qū)溫度滿足設(shè)計要求（不超過40度）。

根據(jù)形成優(yōu)化后的新模式表，每個車站A、B端各開啟一臺軌道排風(fēng)機(jī)，根據(jù)單雙月進(jìn)行單雙號設(shè)備的切換，以均衡設(shè)備的運行時間，并明確相關(guān)風(fēng)機(jī)風(fēng)閥的開啟模式，編制相應(yīng)的系統(tǒng)運行模式表。

在隧道溫度的檢測點統(tǒng)一定為進(jìn)站端隧道，測量方法為用紅外線測溫儀測量隧道壁溫度，從空調(diào)季節(jié)來進(jìn)行測量，每月測量兩次，測量時間間隔約為15天。并跟蹤隧道溫度狀況。

表2 軌道排風(fēng)模式優(yōu)化調(diào)整電耗分析表

若三號線實施軌道排風(fēng)節(jié)能模式的18個站點，根據(jù)測試情況，估算實施節(jié)能模式后減少系統(tǒng)設(shè)備運行功率619kw，按目前每天運行17小時計算，全年節(jié)約電量384.4萬千瓦時。

（1）因電機(jī)的運行功率（kw）=運行電流（A）×運行電壓（V）×1.732×cosφ（電機(jī)功率因數(shù)）/1000（w和kw的單位換算），根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備參數(shù)，運行電壓為380V，電機(jī)功率因數(shù)為0.83，故：減少運行功率=兩種模式的運行電流差值×380×1.732×0.83/1000。

（2）因目前軌道排風(fēng)機(jī)每天開啟17小時，每年356天運行，故：采用單臺風(fēng)機(jī)的模式每年減少風(fēng)機(jī)運行電量為：減少運行功率619kw×17小時×365天=3844001千瓦時。

結(jié)論

（1）在執(zhí)行軌道排風(fēng)節(jié)能優(yōu)化模式后，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)軟件和環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備運行穩(wěn)定，且根據(jù)（表1）的隧道溫度跟蹤檢測結(jié)果，車站隧道區(qū)的溫度均在30℃以內(nèi)，維持在較低的溫度水平，沒有升高的情況和趨勢，能滿足設(shè)計和系統(tǒng)運行要求（不超過40℃），而軌道排風(fēng)機(jī)運行功率較原有模式降低了40kw（表2）。

若全線軌道排風(fēng)節(jié)能優(yōu)化后，則全年節(jié)約電量384.4萬千瓦時。

（2）在降低軌道排風(fēng)系統(tǒng)能耗的同時，也減少了站臺的屏蔽門漏風(fēng)量，降低了車站空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)冷負(fù)荷造成間接節(jié)能效益鏈。

（3）實行軌道排風(fēng)節(jié)能優(yōu)化模式后，軌道排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備平均運行時間減少了一半，軌道排風(fēng)機(jī)和風(fēng)閥等設(shè)備運行損耗降低。

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