淺談地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題

張鑫

摘要：隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，地鐵軌道交通得到了迅猛發(fā)展，但是由于其建設(shè)環(huán)境的特殊性，極大地增加了暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。暖通空調(diào)系統(tǒng)是地鐵車站建設(shè)的重要組成部分，是確保地鐵運(yùn)行安全性與舒適性的重要保障，因此，了解和掌握暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，并相應(yīng)采用合理的系統(tǒng)方案，可以最大程度的提升地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地鐵;暖通空調(diào)系統(tǒng);設(shè)計(jì);問題

1 當(dāng)前地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)常見問題

當(dāng)前地鐵在運(yùn)行過程中依賴暖通空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)地鐵車站通風(fēng)環(huán)境。它在正常運(yùn)行過程中，通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)專門為乘客在地鐵車站內(nèi)創(chuàng)造一個(gè)可往返于地面至地鐵列車的過渡性舒適環(huán)境空間，同時(shí)也為地鐵運(yùn)行設(shè)備管理用房提供相對符合工藝要求的環(huán)境空間。此外，針對列車阻塞在區(qū)間隧道內(nèi)時(shí)，面向隧道通風(fēng)系統(tǒng)阻塞區(qū)域提供良好的新風(fēng)條件。另外，還可以通過通風(fēng)系統(tǒng)協(xié)助排除地鐵車站或區(qū)間隧道內(nèi)可能發(fā)生的火災(zāi)事故，達(dá)到迅速排煙，為乘客安全撤離事故現(xiàn)場、及時(shí)有效開展滅火工作創(chuàng)造良好條件。不過就目前地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)應(yīng)用狀況來看，它依然存在各種技術(shù)性問題。

1.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)設(shè)置缺乏科學(xué)化

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在系統(tǒng)節(jié)能方面是存在問題的。比如說它的系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)設(shè)置缺乏科學(xué)合理性。地鐵車站中的冷負(fù)荷變化范圍是相當(dāng)大的，其節(jié)能運(yùn)行方式中設(shè)備出力會(huì)隨著負(fù)荷變化而變化，這其中就包括了設(shè)備啟停臺數(shù)、變頻調(diào)節(jié)方式等。根據(jù)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行分析，在設(shè)備處理調(diào)節(jié)方面存在兩類情況：第一類是設(shè)備沒有安裝變頻器，設(shè)備恒定出力[1];第二類是設(shè)備安裝變頻器，但日常運(yùn)行中固定在特定頻率上運(yùn)行，變頻器在這里只能起到將設(shè)備容量縮小的作用，這類情況無法隨負(fù)荷變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。上述這兩類情況占據(jù)了地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的絕大多數(shù)，只有少量車站能夠真正實(shí)現(xiàn)隨負(fù)荷變化變頻調(diào)節(jié)。

1.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備與系統(tǒng)情況有待優(yōu)化

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備與地鐵車站綜合系統(tǒng)情況都有待優(yōu)化，客觀講某些地鐵車站沒有實(shí)現(xiàn)兩大系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)。空調(diào)系統(tǒng)可能時(shí)常處于非飽和負(fù)荷模式，這導(dǎo)致絕大部分通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用方面容易出現(xiàn)各種運(yùn)行操作問題。在該情況背景下它實(shí)際上影響了空調(diào)系統(tǒng)的整體運(yùn)行質(zhì)量與效率，無法實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)調(diào)整。另一問題就是調(diào)試不到位，考慮到通用性是多數(shù)暖通空調(diào)的共性，所以在設(shè)計(jì)施工過程中需要根據(jù)其相關(guān)要求作出運(yùn)行調(diào)試安排，保證系統(tǒng)能夠滿足工程建設(shè)指標(biāo)。實(shí)際上，目前許多企業(yè)在空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試方面做得并不到位，也容易出現(xiàn)對照參數(shù)調(diào)試參數(shù)不統(tǒng)一的情況，此時(shí)必須對系統(tǒng)的運(yùn)行管理與相關(guān)控制內(nèi)容進(jìn)行分析，保證做好各方面系統(tǒng)調(diào)控，將自動(dòng)控制系統(tǒng)效能充分發(fā)揮出來，帶動(dòng)整個(gè)地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)作。

1.3 針對地鐵暖通空調(diào)運(yùn)行管理的效果不佳

在地鐵車站暖通空調(diào)系統(tǒng)中主要需要考慮到能耗拆分問題，其中所涉及到的管理對象包括了空調(diào)機(jī)組、大系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔以及隧道風(fēng)機(jī)等。在車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)機(jī)組、大系統(tǒng)風(fēng)機(jī)與冷機(jī)是最主要能耗設(shè)備，共同消耗能耗占總能耗的大部分，但許多地鐵通風(fēng)空調(diào)都存在運(yùn)行管理效果不佳情況，特別是冷凍水泵與冷卻水泵占據(jù)了約20%的車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)總能耗，這與冷機(jī)和空調(diào)機(jī)組能耗相比偏大[2]。針對該部分節(jié)能工作的重點(diǎn)不在于降低冷凍水泵與冷卻水泵能耗，而在于通過冷凍水泵與冷卻水泵進(jìn)行冷機(jī)與空調(diào)機(jī)組調(diào)節(jié)，有效降低調(diào)節(jié)運(yùn)行管理過程，優(yōu)化管理效果。是否能做到管理到位的關(guān)鍵在于地鐵車站中是否安裝分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)，是否能獲得各個(gè)分系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行能耗。這里需要根據(jù)功率時(shí)間法進(jìn)行估算，把握車站節(jié)能重點(diǎn)，有效提高冷機(jī)和大系統(tǒng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，降低冷機(jī)與空調(diào)機(jī)組、大系統(tǒng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。

2 地鐵暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 合理的改善地鐵建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及保溫性能

一般情況之下，要更進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)地鐵暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的結(jié)論，就必須進(jìn)一步改善地鐵建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)方式，確保建筑具備有良好的保溫性能。此時(shí)，可以通過減少建筑物的冷熱損失等，更進(jìn)一步達(dá)到綠色節(jié)能的要求。而想要更進(jìn)一步的探究其是否具有良好的節(jié)能效果，可以通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，合理的控制外表面積及空調(diào)冷負(fù)荷，在地鐵暖通空調(diào)設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到地鐵建筑物造型以及美觀性的要求，進(jìn)一步的增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻值。而為了進(jìn)一步的確保地鐵建筑物的節(jié)能效果，還可以從地鐵建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同室內(nèi)的熱量所占圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成熱量比例展開考慮，同時(shí)采取較為有效的保溫措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)約暖通資源的目的[3]。

2.2 使用變頻調(diào)速技術(shù)

一般而言，在地鐵建筑物當(dāng)中使用到的輸配系統(tǒng)其主要任務(wù)就是直接的將冷熱量經(jīng)過輸送系統(tǒng)，輸送到地鐵車站內(nèi)部。而地鐵建筑不同于以往的一般或者是非一般的非住宅建筑物。多數(shù)情況下，地鐵當(dāng)中的暖通空調(diào)電力消耗其中的大部分在于風(fēng)機(jī)水泵輸送以及分配過程中所消耗的能量，而這一原因是地鐵建筑能耗過多的主要原因。在目前地鐵系統(tǒng)當(dāng)中空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)、水泵電力消耗中的集中供冷系統(tǒng)以及供熱系統(tǒng)的水泵消耗的電能，占據(jù)了我國城鎮(zhèn)建筑物運(yùn)行電力消耗的1/10，而通過應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，能夠進(jìn)一步的節(jié)省這一部分的電力消耗，甚至有可能降低60%～70%的電力消耗。通過在地鐵建筑的能量設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵暖通空調(diào)節(jié)能的要求。

2.3 降低輸送系統(tǒng)動(dòng)力能耗

地鐵建筑物當(dāng)中的動(dòng)力能耗指的就是在能夠獲得系統(tǒng)運(yùn)行過程中的風(fēng)機(jī)以及水泵所消耗的電能，通過采取回收利用的方式，進(jìn)一步的降低風(fēng)機(jī)以及水泵所消耗的電能，從而更進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能目的。而在工程的設(shè)計(jì)及實(shí)踐過程中，想要更進(jìn)一步的節(jié)省暖通空調(diào)的動(dòng)力能耗，就可以通過將大溫差應(yīng)用于水系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)一步的減少暖通空調(diào)冷凍水系統(tǒng)以及冷卻塔水系統(tǒng)當(dāng)中的輸水量，從而更進(jìn)一步的節(jié)約水量，降低水量輸送過程中需要消耗的能量。除此之外，還能夠通過降低管道的直徑，進(jìn)一步節(jié)約建設(shè)中的投入資金而達(dá)到節(jié)能目的[4]。

除此之外，還可以通過降低流速等，更進(jìn)一步的控制水泵以及管路系統(tǒng)當(dāng)中的流速，通過采取低流速，能夠使得整個(gè)暖通空調(diào)獲取更高的節(jié)能效果，從而更進(jìn)一步提高整個(gè)暖通系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

第三，還可以使用具備更高輸送效率的載能介質(zhì)，通過應(yīng)用輸冷及輸熱過程中耗電能量小于空氣的水進(jìn)行輸送，能夠在輸送相同的冷熱量過程中，進(jìn)一步節(jié)省水管管徑，也能夠進(jìn)一步的解決地下建筑物當(dāng)中水管管徑所占的比例。

3 結(jié)語

在日常實(shí)際運(yùn)行中，地鐵通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)是耗電大戶，為了提高車站內(nèi)部的舒適性和盡可能降低運(yùn)營成本，需要建立一套圍繞地鐵車站所展開的完整節(jié)能運(yùn)行策略，做到對通風(fēng)空調(diào)新風(fēng)量的有效控制，保證做到地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行操作。在該過程中，不但要合理調(diào)節(jié)風(fēng)量，也要控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，保證系統(tǒng)功能構(gòu)建有效到位，合理調(diào)節(jié)送風(fēng)阻力，最終保證在額定風(fēng)量狀態(tài)下送風(fēng)，提高地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱建章，孫兆軍.地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)新觀點(diǎn)[J].暖通空調(diào)，2015（7）：1-5.

[2]趙倩文.地鐵暖通設(shè)計(jì)遇到的難題及解決措施[J].低碳世界，2016（35）：222-223.

[3]袁興.地鐵車站站房暖通空調(diào)設(shè)計(jì)[J].科技展望，2017（17）：158.

[4]顧彬彬.談暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)[J].中華民居，2012（19）：14-15.