寧波地鐵地下站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方案探討

周穎

【摘要】本文分隧道通風(fēng)系統(tǒng)、排熱通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)大小系統(tǒng)及水系統(tǒng)五部分對(duì)各部分的節(jié)能潛力及方案進(jìn)行了介紹，方案實(shí)施后預(yù)計(jì)可降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)總耗電量30%，并提供更舒適穩(wěn)定的公共環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】通風(fēng)空調(diào)；節(jié)能

在城市規(guī)模高速發(fā)展的今天，軌道交通運(yùn)輸業(yè)作為城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展更是有著舉足輕重的影響。由于地鐵的快速發(fā)展，車次的增加和車速的提高，造成了地鐵中熱量的大幅增加。因此，隨著國家對(duì)節(jié)能減排工作的不斷重視，以及乘客對(duì)地鐵運(yùn)行環(huán)境舒適度要求的不斷提高，建議對(duì)現(xiàn)有地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改進(jìn)，顯得尤為重要。

1、寧波地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)介紹

1.1區(qū)間隧道（含輔助線）活塞/機(jī)械通風(fēng)兼排煙系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱隧道通風(fēng)系統(tǒng)）

常工況下利用列車活塞效應(yīng)進(jìn)行通風(fēng)換氣；區(qū)間事故時(shí)啟動(dòng)事故風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)散熱；火災(zāi)模式下啟動(dòng)隧道風(fēng)機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入排煙運(yùn)行，為人員疏散提供有利條件。

每座隧道通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置2臺(tái)事故通風(fēng)機(jī)及相關(guān)風(fēng)閥等設(shè)備，當(dāng)阻塞或火災(zāi)模式使用本系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，由于情況緊急，發(fā)生次數(shù)少，不考慮節(jié)能的情況。

當(dāng)作為早晚通風(fēng)使用本系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，運(yùn)營(yíng)單位一般采用早晚非運(yùn)營(yíng)時(shí)段，開啟隧道風(fēng)機(jī)一小時(shí)的運(yùn)營(yíng)模式。由于隧道風(fēng)機(jī)功率大，一般為定頻90kw/臺(tái)，每站4臺(tái)，可對(duì)早晚通風(fēng)模式進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，根據(jù)實(shí)際隧道溫度計(jì)算最優(yōu)通風(fēng)時(shí)間。對(duì)于隧道溫度較低的站，減少早晚通風(fēng)時(shí)間，同樣能保持隧道的低溫，保證列車運(yùn)行時(shí)列車空調(diào)的能效，同時(shí)打到節(jié)能的目的。

1.2車站軌區(qū)排熱通風(fēng)兼排煙系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱排熱通風(fēng)系統(tǒng)）

車站軌區(qū)排熱通風(fēng)兼排煙系統(tǒng)：地下車站兩端各設(shè)置一套軌區(qū)排熱通風(fēng)（兼排煙）系統(tǒng)，各由一臺(tái)單向運(yùn)轉(zhuǎn)耐高溫軸流排熱風(fēng)機(jī)、相關(guān)風(fēng)閥及管路及組成。排熱風(fēng)道設(shè)在車站車行道上部和站臺(tái)下部，均采用結(jié)構(gòu)風(fēng)道。

排熱風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)地下站一般為55kw/臺(tái)，每站2臺(tái)。考慮到初、近、遠(yuǎn)期列車車輛按4/4/6編組，排熱風(fēng)機(jī)一般為變頻風(fēng)機(jī)，采用變頻的目的是在初、近期非列車?？糠秶呐艧犸L(fēng)口應(yīng)能關(guān)閉，并調(diào)節(jié)排熱風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，以對(duì)應(yīng)不同的排熱需求。但這種運(yùn)行模式只考慮到了近期與遠(yuǎn)期的運(yùn)行頻率變化，并未考慮在同一個(gè)運(yùn)營(yíng)階段，一年四季的氣候變化及列車進(jìn)出站等不同模式對(duì)軌行區(qū)溫度的影響。因此，要做到排熱通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能，必須考慮到各種可能的影響因素，充分利用排熱風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)勢(shì)，根據(jù)軌行區(qū)的實(shí)際溫度靈活變化起運(yùn)行頻率。

南京地鐵已經(jīng)對(duì)排熱通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能改造，在列車進(jìn)入車站時(shí)，加大排熱風(fēng)機(jī)風(fēng)速，排出列車本身及剎車帶來的熱量，在列車出站時(shí)減小風(fēng)速，使用列車本身的活塞風(fēng)對(duì)軌行區(qū)進(jìn)行冷卻，同時(shí)還減小了排熱風(fēng)機(jī)風(fēng)量對(duì)活塞風(fēng)的干擾，實(shí)際投入運(yùn)營(yíng)后，使排熱通風(fēng)系統(tǒng)的能耗大大降低，對(duì)其他地鐵的設(shè)計(jì)及招標(biāo)要求具有一定的借鑒意義。

1.3車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)及排煙系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱大系統(tǒng)）

公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱大系統(tǒng)），采用一次回風(fēng)的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，由風(fēng)亭、組合式空調(diào)風(fēng)柜、新風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、電動(dòng)風(fēng)閥、風(fēng)道、消聲器等組成，主要作用是對(duì)站廳、站臺(tái)進(jìn)行通風(fēng)空調(diào)、火災(zāi)時(shí)進(jìn)行排煙。

公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)直接面對(duì)乘客，這套系統(tǒng)的空氣處理能力是否優(yōu)秀，系統(tǒng)是否穩(wěn)定，是檢驗(yàn)整個(gè)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是否協(xié)調(diào)的關(guān)鍵。同時(shí)，這套系統(tǒng)也是受外界環(huán)境影響最大的一套系統(tǒng)，因此，根據(jù)實(shí)時(shí)的外界空氣焓濕度及站內(nèi)空氣情況，實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，不但能增加乘客舒適度，也能最大程度上節(jié)約能源，避免浪費(fèi)。

車站公共區(qū)采用全空氣一次回風(fēng)集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，熱季采用空調(diào)，其余季節(jié)通風(fēng)換氣。 組合式空調(diào)機(jī)組帶初效過濾+空氣凈化消毒裝置，空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)、回/排風(fēng)機(jī)采用變頻，其余風(fēng)機(jī)采用定頻。寧波地鐵采用的節(jié)能方式為：

在站廳、站臺(tái)設(shè)置溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)反饋站廳站臺(tái)溫濕度，按照實(shí)測(cè)值空調(diào)機(jī)組的頻率自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，保證舒適性。

在站廳、站臺(tái)設(shè)置溫二氧化碳傳感器，在符合規(guī)范的基礎(chǔ)上，可根據(jù)二氧化碳的實(shí)測(cè)值調(diào)整新風(fēng)量，盡量降低新風(fēng)負(fù)荷，從而達(dá)到節(jié)能的目的。由于新風(fēng)機(jī)為定頻，不利于風(fēng)量調(diào)節(jié)，因此對(duì)新風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造，使新風(fēng)調(diào)節(jié)更加靈活。

根據(jù)風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)。

1.4設(shè)備管理用房（含車站、車輛基地用房）通風(fēng)、空調(diào)及排煙系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱小系統(tǒng)）

設(shè)備及管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱小系統(tǒng)）：由空調(diào)風(fēng)柜、送/排風(fēng)機(jī)、各類風(fēng)閥及管道等部件組成，對(duì)設(shè)備機(jī)房、管理用房進(jìn)行通風(fēng)空調(diào)，火災(zāi)時(shí)進(jìn)行排煙。

原則上強(qiáng)電機(jī)房、弱電機(jī)房、管理用房及各類通風(fēng)機(jī)房等分設(shè)系統(tǒng)。由于各機(jī)房設(shè)備及管理人員用房的最佳使用溫度不同，應(yīng)在調(diào)試完成后，對(duì)各個(gè)房間溫度進(jìn)行微調(diào)，以滿足最佳工作溫度。調(diào)節(jié)完成后，保持穩(wěn)定，節(jié)能空間不大，此系統(tǒng)未專門進(jìn)行節(jié)能改造。

1.5空調(diào)冷源及水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱水系統(tǒng)）

制冷空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)由冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、分集水器、膨脹水箱、各類水閥等設(shè)備部件組成，為空調(diào)系統(tǒng)提供7/12℃冷凍水。主要可控制設(shè)備包括制冷機(jī)組、冷卻泵、冷凍泵、冷卻塔、電動(dòng)蝶閥、壓差式旁通閥、補(bǔ)水泵、水處理設(shè)備等。

在寧波地鐵的現(xiàn)有線路中，水泵均采用定頻水泵?？筛鶕?jù)實(shí)際負(fù)荷，通過調(diào)節(jié)電動(dòng)二通閥，達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)水量的目的，也可通過調(diào)節(jié)冷水機(jī)組進(jìn)出水溫度來進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化。同時(shí)冷水機(jī)組本身具有較大的冷量調(diào)節(jié)范圍。

其他各風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能效果，最終都體現(xiàn)到水系統(tǒng)，因此，水系統(tǒng)節(jié)能空間最大。

結(jié)論：

按照上述方案對(duì)寧波地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，改進(jìn)后的系統(tǒng)可達(dá)到以下功能：

1.優(yōu)化方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度自動(dòng)調(diào)整制冷系統(tǒng)，提高使用舒適度，在實(shí)施區(qū)域達(dá)到恒溫恒濕恒氧的使用效果，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)及水系統(tǒng)進(jìn)行整合，通過計(jì)算得出最優(yōu)化運(yùn)行方案，且系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化，達(dá)到節(jié)能效果。預(yù)計(jì)系統(tǒng)每年節(jié)能量約為40萬kWh（約為車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)總耗電量30%）。

改進(jìn)工作包含前期環(huán)境檢測(cè)、方案完善、新風(fēng)機(jī)變頻改造、系統(tǒng)調(diào)試、根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行系統(tǒng)再優(yōu)化等幾個(gè)階段，如測(cè)試效果節(jié)能效應(yīng)明顯，將應(yīng)用于寧波地鐵的新線中。

參考文獻(xiàn)：

[1]莊煒茜.地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制研究[J].暖通空調(diào)，2010，40（5）：40