地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行策略研究

閆 言

中鐵上海設計院集團有限公司天津分院

地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行策略研究

閆 言

中鐵上海設計院集團有限公司天津分院

地鐵做為現(xiàn)代化的地下軌道交通工具，與傳統(tǒng)公共交通相比，具有運客量大、速度快、低污染、低能耗、運行安全快捷、舒適等優(yōu)勢，已成為城市公共交通中的中流砥柱。地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)是地鐵系統(tǒng)的重要組成部分，地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)較為復雜，耗能設備眾多，在今后工作中必須要從實際出發(fā)采取專門的措施將節(jié)能減排意識融入到整體通風空調(diào)系統(tǒng)中，并且還需加大對地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)控制方案的優(yōu)化力度，從根本上提升地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。基于此本文分析了地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行策略。

地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能運行；策略

1 地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的功能及組成

通風空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵中的重要設備系統(tǒng)之一，擔負著對地鐵內(nèi)部的空氣溫度﹑濕度﹑空氣流速﹑空氣壓力和空氣品質(zhì)進行控制的任務，平時為車站提供一個適宜的環(huán)境。當列車阻塞在區(qū)間隧道時，向阻塞區(qū)間提供一定的通風量，保證列車空調(diào)等設備正常工作，維持車廂內(nèi)乘客在短時間內(nèi)能接受的環(huán)境條件。當發(fā)生火災事故時，提供迅速有效地排煙手段和足夠的新鮮空氣，并形成一定的迎面風速，引導乘客安全迅速地撤離火災現(xiàn)場。也為各種設備提供必要的空氣溫度﹑濕度以及潔凈度等條件，保證其正常運轉(zhuǎn)。

地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)主要由以下四個子系統(tǒng)組成(其中前三個為風系統(tǒng))：①公共區(qū)通風空調(diào)兼排煙系統(tǒng)；②設備管理用房通風空調(diào)兼排煙系統(tǒng)；③隧道通風兼排煙系統(tǒng)；④空調(diào)制冷循環(huán)水系統(tǒng)。

2 地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的主要形式

2.1 開放式系統(tǒng)

開放式系統(tǒng)指的是利用活塞反應或是機器設備來連通外界與地鐵內(nèi)部的氣體，利用外部空氣來冷卻隧道和車站。該系統(tǒng)投資費用低，但僅通過通風來控制地鐵內(nèi)部環(huán)境效果不太明顯。

2.2 封閉式系統(tǒng)

封閉式系統(tǒng)指將地鐵內(nèi)部空氣與外界空氣隔離，僅供給乘客所需新風量。相較于開放式系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)能更好地滿足地鐵環(huán)境控制需求，但其投資費用較大，且建設面積較廣。

2.3 屏蔽門系統(tǒng)

屏蔽門系統(tǒng)即將隧道與車站相分離，在隧道安裝通風設備，在車站內(nèi)安裝空調(diào)系統(tǒng)。如若通風設備無法有效控制隧道溫度，則需要采用空調(diào)或是其他方式來降低隧道溫度。

3 地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行策略

3.1 軌道排熱風機節(jié)能

工程設計時均是按遠期最不利工況設計，在未達到最不利工況前，排熱風機具有很大的節(jié)能潛力，節(jié)能主要是變頻運行及運行時間的調(diào)整?？梢酝ㄟ^以下方式來實現(xiàn)：①結(jié)合行車組織按初﹑近﹑遠期三種工況運行；②根據(jù)列車位置來改變排熱風機轉(zhuǎn)速，列車到站時高速運轉(zhuǎn)，列車離站時低速運轉(zhuǎn)；③在保證隧道溫度滿足運行的條件下，減少排熱風機每日運行的時間。

3.2 風閥控制新風量節(jié)能

據(jù)統(tǒng)計，地鐵早晚高峰期客流量均已超過全天平均流量的50%，同時每天每個小時的客流量都在變化?？照{(diào)設備裝機容量是按遠期最大小時客流量配備的，這樣裝機容量運行勢必會造成能源浪費。正因為如此，在今后工作中就可以從新風控制方面，通過風閥的開啟程度來調(diào)整環(huán)控系統(tǒng)新風量從而使其適應客流量變化，進而達到節(jié)能目的。

3.3 風機變頻節(jié)能控制

地鐵專用軸流風機有變頻﹑調(diào)速的工作。傳統(tǒng)的風機調(diào)節(jié)往往是利用閥門來對風機風量進行調(diào)節(jié)，并通過更改系統(tǒng)阻力來對風量進行調(diào)節(jié)。從節(jié)能角度，該種方式極為浪費。因為其在無形中加大了一部分功。就現(xiàn)階段而言，該種方式仍在小型風機中使用。而風機功率較大的，則可以通過更改風機性能曲線來對其風機風量進行調(diào)節(jié)。

一般情況下，改變風機性能缺陷的方式主要有進口導流器調(diào)節(jié)﹑改變風機的轉(zhuǎn)速﹑動葉可調(diào)﹑改變?nèi)~片的寬度等。由于進口導流器調(diào)節(jié)﹑動葉可調(diào)﹑改變?nèi)~片的寬度這幾種方式對機械部件有較高要求，而改變風機轉(zhuǎn)速的方式僅需將電機輸入的電壓和電流進行改變即可起到調(diào)節(jié)作用。

3.4 空調(diào)水系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)

對于空調(diào)水系統(tǒng)的流量主要是利用變頻器來調(diào)節(jié)，這是減少能耗的重要措施。在變速調(diào)節(jié)的時候采用恒壓差控制，這樣有助于避免各空調(diào)系統(tǒng)之間藕合關系。對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作為反饋值從而來調(diào)節(jié)冷凍水泵運行頻率。為了實現(xiàn)有效控制，首先需要設定1個壓差參數(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象。

在旁通閥壓差反饋值大于設定壓差參數(shù)的時候，冷凍水流量大于單臺冷水機組允許最小冷水流量，此時應保持關閉壓差旁通閥不變，盡量對頻率進行有限調(diào)節(jié)，降低冷凍水泵運行頻率。

在系統(tǒng)冷凍水流量降到機組允許最小流量的時候，此時如果壓差反饋值還大于設定值就應該保持冷凍水泵運行頻率不變，開啟壓差旁通閥，增加旁通閥開度值，從而保持分水器同集水器壓差恒定。

3.5 設備配置優(yōu)化

在實際使用中，由于受自控系統(tǒng)的完善性及運營管理水平的制約，運行模式不合理﹑設備運行無秩序所造成的“大馬拉小車”﹑設備效率低下等能源浪費情況較為普遍。組合式空調(diào)器在非空調(diào)季節(jié)(即無需制冷的過渡季節(jié))，由于新風不經(jīng)過制冷熱交換器，直接經(jīng)過旁通風道輸送，因此，空調(diào)器內(nèi)部可減少約100Pa的阻力，從而可減少組合式空調(diào)器配電功率約10%的功耗，具有一定的節(jié)能效果。

4 地鐵通風空調(diào)未來發(fā)展方向

通過前文對我國現(xiàn)有通風空調(diào)系統(tǒng)的總結(jié)并結(jié)合我國地鐵建設現(xiàn)狀能夠總結(jié)出以下幾個節(jié)能發(fā)展方向：(1)減少初期的投資金額，降低設備占用空間；(2)降低冷卻過程中的成本消耗，將風送方式改進為水送方式；(3)合理使用分散系統(tǒng)以及集中冷卻系統(tǒng)，根據(jù)實際情況選擇最佳方案；(4)充分利用自然資源；(5)提高地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的運行效率。

總之，近幾年，我國城市化進程不斷深入，城市軌道交通網(wǎng)絡作為我國城市公共交通網(wǎng)絡的重要組成部分之一也得到了快速發(fā)展，進行地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排能有效降低運行成本，因此需要進一步加強研究。

[1]王峰.地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能研究[D].西南交通大學，2007.

[2]楊昭，余龍清，馬鋒，邵敏.地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)的逐時優(yōu)化節(jié)能控制策略[J].天津大學學報，2012，07：599-603.