地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的探索

1.吳夢(mèng)泉 2.周世民

1.身份證號(hào)：320821199109016155 2.身份證號(hào)：341102198807022416

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的探索

1.吳夢(mèng)泉 2.周世民

1.身份證號(hào)：320821199109016155 2.身份證號(hào)：341102198807022416

地鐵作為一個(gè)城市的標(biāo)志性公共基礎(chǔ)建筑，憑借著強(qiáng)大人員分流能力，在緩解城市交通方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為各個(gè)大中城市重點(diǎn)發(fā)展的對(duì)象。但地鐵也因高耗能的特點(diǎn)，成為人們最迫切希望改觀的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，盡快找到大幅降低地鐵運(yùn)行能耗的方法、并進(jìn)行研究推廣，已成為保持地鐵健康可持續(xù)發(fā)展道路上必須解決的課題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗約為地下線(xiàn)能耗30%以上，僅次于車(chē)輛牽引用電能耗，節(jié)能潛力相對(duì)較大。

地鐵工程；通風(fēng)空調(diào)；節(jié)能

節(jié)能是地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，在能源形勢(shì)日益緊張的背景下，加強(qiáng)這方面的研究更具有非常重要的意義。對(duì)于地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能必須要從系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)和運(yùn)行情況入手來(lái)采取針對(duì)性措施。本文將結(jié)合地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)詳細(xì)分析節(jié)能措施。空調(diào)大系統(tǒng)節(jié)能控制、軌道排熱風(fēng)機(jī)節(jié)能、變頻調(diào)速控制、風(fēng)閥控制新風(fēng)量、空調(diào)水系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)以及加強(qiáng)隧道風(fēng)機(jī)運(yùn)行管理是其中非常典型的措施。這些措施的應(yīng)用將能夠有效起到節(jié)能目的。

1 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

了解地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是進(jìn)一步深入分析的重要前提。地下車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要是由車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和隧道通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成。車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)由3個(gè)系統(tǒng)組成：車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、制冷空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)，該三部分也分別稱(chēng)為大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、水系統(tǒng)；隧道通風(fēng)系統(tǒng)則是由區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)及車(chē)站區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)組成。通風(fēng)空調(diào)的主要設(shè)備有：隧道風(fēng)機(jī)、排熱風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組、回排風(fēng)機(jī)、小系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、水泵、冷機(jī)、冷卻塔等。

2 當(dāng)前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的形式

2.1 當(dāng)前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

目前我國(guó)的地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)主要有四個(gè)部分組成：(1)車(chē)站大廳內(nèi)以及地鐵站臺(tái)上的空調(diào)以及通風(fēng)排煙系統(tǒng)；(2)車(chē)站配套的設(shè)備管理房間的空調(diào)通風(fēng)排煙系統(tǒng)；(3)地鐵配套的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；(4)地鐵區(qū)間的隧道活塞通風(fēng)系統(tǒng)、機(jī)械性通風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)。

2.2 當(dāng)前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的主要形式

當(dāng)前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的主要形式有三種，分別是開(kāi)式、閉式以及屏蔽門(mén)系統(tǒng)變遷。

開(kāi)式系統(tǒng)主要是利用機(jī)械活塞的進(jìn)行地鐵內(nèi)部及外部的換氣操作，將外部空氣抽入冷卻地鐵隧道。該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是沒(méi)有加入傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，運(yùn)費(fèi)及初期投資較少。給種方式比較傳統(tǒng)，僅通過(guò)換風(fēng)作用難以滿(mǎn)足地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際需求，尤其是難以達(dá)到車(chē)站和地鐵內(nèi)部的環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)。

閉式系統(tǒng)主要通過(guò)將地鐵內(nèi)部空氣與外部空氣隔斷，僅向地鐵內(nèi)部提供足夠乘客需求的風(fēng)量，列車(chē)中的冷卻主要通過(guò)活塞效應(yīng)將車(chē)站內(nèi)部的冷風(fēng)攜帶到區(qū)域。該系統(tǒng)能夠在一定程度上滿(mǎn)足地鐵空間的實(shí)際需求，但該系統(tǒng)的占用空間較大，運(yùn)費(fèi)及初期投資較高。

屏蔽門(mén)系統(tǒng)主要通過(guò)在車(chē)站以及隧道之間安裝屏蔽門(mén)的方式，并在車(chē)站內(nèi)部安裝通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施難以達(dá)到地鐵空間需求的時(shí)候需要借助空調(diào)降溫通風(fēng)的方式達(dá)到預(yù)期結(jié)果。該種方式比較實(shí)用，能夠有效保持地鐵內(nèi)部的通風(fēng)降溫需求。

3 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

3.1 排風(fēng)方式的選擇

全新風(fēng)(通風(fēng))模式和全新風(fēng)(空調(diào))模式的區(qū)別僅在于表冷器的開(kāi)啟與關(guān)閉，全新風(fēng)(通風(fēng))模式下，門(mén)式表冷器處于開(kāi)啟狀態(tài)，風(fēng)機(jī)無(wú)需克服表冷器的阻力，表現(xiàn)在測(cè)試數(shù)據(jù)上，則是送風(fēng)機(jī)的功率下降了1.1kW，約為4.5%，節(jié)省了運(yùn)行能耗。對(duì)比全新風(fēng)(通風(fēng))模式、送風(fēng)(單送，通風(fēng))和排風(fēng)(單排，通風(fēng))模式的測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其送、排風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行功率有所區(qū)別，但區(qū)別很小，考慮到其中的記錄誤差，可以認(rèn)為由于出入口的面積較大，公共區(qū)采用機(jī)械送風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的方式，與采用機(jī)械排風(fēng)、出入口自然進(jìn)風(fēng)或者機(jī)械送風(fēng)、出入口自然排風(fēng)兩種方式產(chǎn)生的實(shí)際通風(fēng)量差別不大，所以，采用后兩種單排、單送的方式替代送、排的方式是很好的節(jié)能選擇，而由于排風(fēng)機(jī)的功率比送風(fēng)機(jī)的功率有較大幅度的下降，所以，機(jī)械排風(fēng)、出入口自然進(jìn)風(fēng)的方式是最為節(jié)能的方式。

3.2 軌道排熱風(fēng)機(jī)節(jié)能

工程設(shè)計(jì)時(shí)均是按遠(yuǎn)期最不利工況設(shè)計(jì)，在未達(dá)到最不利工況前，排熱風(fēng)機(jī)具有很大的節(jié)能潛力，節(jié)能主要是變頻運(yùn)行及運(yùn)行時(shí)間的調(diào)整?？梢酝ㄟ^(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，一是結(jié)合行車(chē)組織按初、近、遠(yuǎn)期三種工況運(yùn)行；二是根據(jù)列車(chē)位置來(lái)改變排熱風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，列車(chē)到站時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，列車(chē)離站時(shí)低速運(yùn)轉(zhuǎn)；三是在保證隧道溫度滿(mǎn)足運(yùn)行的條件下，減少排熱風(fēng)機(jī)每日運(yùn)行的時(shí)間。

3.3 空調(diào)水系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)

對(duì)于空調(diào)水系統(tǒng)的流量主要是利用變頻器來(lái)調(diào)節(jié)，這是減少能耗的重要措施。在變速調(diào)節(jié)的時(shí)候采用恒壓差控制，這樣有助于避免各空調(diào)系統(tǒng)之間耦合關(guān)系。對(duì)于冷凍水泵的控制主要是采用集水器和分水器之間的旁通閥壓差或最不利回路壓差來(lái)作為反饋值從而來(lái)調(diào)節(jié)冷凍水泵運(yùn)行頻率。為了實(shí)現(xiàn)有效控制，首先需要設(shè)定1個(gè)壓差參數(shù)，該參數(shù)可以作為集水器和分水器間旁通閥壓差反饋值的參照對(duì)象。在旁通閥壓差反饋值大于設(shè)定壓差參數(shù)的時(shí)候，冷凍水流量大于單臺(tái)冷水機(jī)組允許最小冷水流量，此時(shí)應(yīng)保持關(guān)閉壓差旁通閥不變，盡量對(duì)頻率進(jìn)行有限調(diào)節(jié)，降低冷凍水泵運(yùn)行頻率。在系統(tǒng)冷凍水流量降到機(jī)組允許最小流量的時(shí)候，此時(shí)如果壓差反饋值還大于設(shè)定值就應(yīng)該保持冷凍水泵運(yùn)行頻率不變，開(kāi)啟壓差旁通閥，增加旁通閥開(kāi)度值，從而保持分水器同集水器壓差恒定。

綜上所述，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)站在使用者角度進(jìn)行節(jié)能，從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始就綜合考慮運(yùn)營(yíng)管理方的組織架構(gòu)及管理方式，一套空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能與否，設(shè)計(jì)建設(shè)是關(guān)鍵，維護(hù)使用同樣重要，只有將兩者一并統(tǒng)籌考慮，才能真正發(fā)揮空調(diào)系統(tǒng)的最大價(jià)值。

[1]朱培根，田義龍，何志康，涂江峰.地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能分析[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，05：589-592.

[2]林曉偉，王俠.地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制[設(shè)計(jì)無(wú)錫經(jīng)濟(jì)方面[J].城市軌道交通研究，2012，11：100-104.

[3]羅佳.地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行策略研究[D].廣州大學(xué)，2015.