淺析地鐵通風(fēng)與空調(diào)節(jié)能控制設(shè)計(jì)

陳佳偉

浙江浙大中控信息技術(shù)有限公司 浙江杭州 310053

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)與人們生活水平的不斷提升，我國地鐵運(yùn)營里程越來越多，地鐵綠色出行也越來越受到重視。當(dāng)前地鐵運(yùn)營高耗能與節(jié)能環(huán)保要求之間的矛盾越發(fā)凸顯，盡可能的挖掘地鐵運(yùn)營過程當(dāng)中的節(jié)能潛力降低用能成本顯得越發(fā)迫切。在綠色工業(yè)化時代發(fā)展進(jìn)程中，依托節(jié)能控制技術(shù)，并且將綠色節(jié)能技術(shù)優(yōu)勢應(yīng)用到地鐵建設(shè)運(yùn)營當(dāng)中，成為了軌道交通業(yè)界關(guān)注研究的重要內(nèi)容，因此本文就地鐵通風(fēng)與空調(diào)節(jié)能控制設(shè)計(jì)進(jìn)行分析具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 加強(qiáng)地鐵通風(fēng)與空調(diào)節(jié)能的必要性

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國地鐵建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入到快速發(fā)展時代，截止2019年12月底，內(nèi)地累計(jì)有40個城市開通軌道交通運(yùn)營線路6730公里，19年新增運(yùn)營線路969公里。隨之而來的是地鐵運(yùn)營所產(chǎn)生的高能耗，一個典型地鐵站在空調(diào)季每個月動力照明總用電量約在90-120萬度之間，而通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的占比可達(dá)60-70%。在這樣的背景下，綠色生態(tài)城市等概念深入到人們內(nèi)心，如何進(jìn)行地鐵通風(fēng)和空調(diào)節(jié)能控制設(shè)計(jì)成為了當(dāng)前相關(guān)從業(yè)者研究的重要問題[1]。

地鐵車站一般都是狹窄的地下隧道，處理車站的出口和入口外，基本都是密封的，而地鐵每天要運(yùn)輸大量的乘客，需要消耗大量的人力與物力、自然資源，如果在地鐵運(yùn)營過程中，出現(xiàn)任何故障或者發(fā)生火災(zāi)，將會嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以地鐵的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的防排煙作用。在節(jié)能高效的運(yùn)行同時兼顧防排煙功能是地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。

2 地鐵通風(fēng)與空調(diào)節(jié)能控制設(shè)計(jì)分析

2.1 設(shè)備選型優(yōu)化

根據(jù)當(dāng)?shù)丶扔薪煌土鲾?shù)據(jù)及城市規(guī)劃合理計(jì)算車站通風(fēng)空調(diào)負(fù)荷，選擇合適的高效設(shè)備如磁懸浮主機(jī)、直膨機(jī)組、變頻水泵等，同時考慮設(shè)備容量避免出現(xiàn)“大馬拉小車現(xiàn)象”。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是軌道交通能源消耗大戶，作為軌道交通地鐵運(yùn)行的重要組成部分，必須孔子好設(shè)備的選型和運(yùn)行參數(shù)，對冷水機(jī)組、空調(diào)機(jī)組和通風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行綜合分析與評估。設(shè)備選型的合理性直接關(guān)系著系統(tǒng)能源消耗情況和地鐵運(yùn)營安全性，因此，在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選型的時候，必須確定設(shè)計(jì)參數(shù)，然后通過計(jì)算機(jī)值來獲得參數(shù)值，最終以計(jì)算機(jī)選擇的選型系數(shù)確定設(shè)備最終的參數(shù)[2-3]。

2.2 系統(tǒng)管路優(yōu)化

合理規(guī)劃站內(nèi)風(fēng)管水管路徑，減少接頭、彎角、管路長度等，減少壓力損失；合理規(guī)劃管徑配比，根據(jù)城市交通線路設(shè)計(jì)技術(shù)要求，對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備管路系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。系數(shù)取值和管路修正內(nèi)容不盡相同，在考慮管路水泵運(yùn)行安全的情況下，對大部分管路進(jìn)行流量折減分析，然后根據(jù)空調(diào)機(jī)組冷量運(yùn)行要求，減少風(fēng)管和水管的外部壓力，根據(jù)地鐵運(yùn)營情況和施工要求，合理規(guī)劃管道長度。

2.3 優(yōu)化通風(fēng)模式設(shè)計(jì)

城市下的地鐵路線錯綜復(fù)雜，每日承載量十分龐大，為了達(dá)到基礎(chǔ)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，必須做好通風(fēng)系統(tǒng)。采用雙活塞方式隧道通風(fēng)，使之于外界相連，盡量避免形成一個封閉的環(huán)境，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、客流特征調(diào)整通風(fēng)模式，盡可能利用車站結(jié)構(gòu)及列車活塞風(fēng)等條件自然通風(fēng)，也就是說通風(fēng)系統(tǒng)使用的機(jī)械設(shè)備或者自然通道的形式，使之形成一個空氣快速流通的空間。然后在每一條疏導(dǎo)設(shè)置一臺可逆轉(zhuǎn)耐高溫抽軸流事故風(fēng)機(jī)，將事故分機(jī)設(shè)置在隧道兩旁，讓其獨(dú)立運(yùn)行，同時在一側(cè)隧道出口設(shè)置一個排風(fēng)或者送風(fēng)裝置，最后根據(jù)空調(diào)工藝和車站冷負(fù)荷的規(guī)律來控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果[4]。

2.4 完善能源計(jì)量

根據(jù)調(diào)控工藝需求合理設(shè)置溫度、濕度、流量、壓力、二氧化碳濃度等傳感器，對重要耗能設(shè)備加裝智能計(jì)量儀表，豐富系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)，為控制系統(tǒng)提高系統(tǒng)能效提供數(shù)據(jù)支撐。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，必須充分考慮空調(diào)系統(tǒng)和其他設(shè)備的能源消耗情況，對可能引起的溫度、風(fēng)速和有害物質(zhì)等不達(dá)標(biāo)情況采取有效的預(yù)防措施，根據(jù)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，采用智能計(jì)量儀表，根據(jù)智能計(jì)量儀表運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，選擇通風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)組的附件系數(shù)最佳值，然后對設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和產(chǎn)品消耗標(biāo)準(zhǔn)存在的差異進(jìn)行調(diào)整[5]。

2.5 引入節(jié)能新技術(shù)，優(yōu)化調(diào)控工藝

為了解決我國能源消耗和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾，這就需要我們進(jìn)行技術(shù)研究和分析，不斷優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，以人為本，促進(jìn)節(jié)能減排。結(jié)合我國地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和地鐵建設(shè)發(fā)展情況，減少設(shè)備和占用空間，引入人工智能技術(shù)，通過對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)分析、計(jì)算形成合理優(yōu)化調(diào)控方案，指導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)行，采用風(fēng)水聯(lián)動方式，按需供冷，提高系統(tǒng)能效。主要是以減少建設(shè)能耗為核心，將以人為本貫穿于地鐵通風(fēng)系統(tǒng)全生命周期的各個階段，然后對隧道的空間布局、資源利用以及各項(xiàng)建設(shè)進(jìn)行合理規(guī)劃，在遵循專業(yè)性、經(jīng)濟(jì)性和綜合性原則基礎(chǔ)之上，對隧道、空調(diào)傳熱系數(shù)等元素指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制。根據(jù)地鐵運(yùn)營時間段和客流量，綜合分析室內(nèi)與室外的環(huán)境效果，對負(fù)荷預(yù)測模型數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與比對，尤其是溫度、壓力和流量的等系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，控制好冷凍水供水溫度。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，對地鐵乘車環(huán)境舒適度和節(jié)能要求越來越高，作為地鐵建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，必須重視地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少能耗。