地鐵空調(diào)水系統(tǒng)運行節(jié)能研究

關(guān)鍵詞：地鐵空調(diào);水系統(tǒng);節(jié)能控制

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的重要作用在于對地鐵內(nèi)部的空氣溫濕度、流動速度和空氣質(zhì)量等加以控制。在確保地鐵內(nèi)部形成良好環(huán)境的基礎(chǔ)上，地鐵通風(fēng)空調(diào)所付出的代價也是相對較高的。地鐵通風(fēng)空調(diào)的設(shè)備投入較大，而且在實際運行期間會消耗大量的能源，為了響應(yīng)國家對節(jié)能提效的號召，需要對地鐵空調(diào)水系統(tǒng)中的設(shè)備節(jié)能調(diào)節(jié)加以分析。

一、地鐵空調(diào)水系統(tǒng)概述

在我國地鐵工程的快速發(fā)展過程中，合理性的地鐵系統(tǒng)設(shè)計是十分重要的。地鐵通風(fēng)系統(tǒng)是整體地鐵內(nèi)部的“呼吸器官”，為人們創(chuàng)設(shè)一個舒適、可靠的地鐵環(huán)境。空調(diào)水系統(tǒng)是地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的重要分支，為車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)提供足夠的冷源，其中冷卻水泵、冷水機組和冷卻塔等設(shè)備所消耗的電能相對較大。一般情況下，地鐵空調(diào)水系統(tǒng)的耗電量在整體地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量中占比例在30%-40%左右。地鐵車站主要特點在于人員流量大，尤其在上班高峰期和下班高峰期等時段的人員流動性比平常時段要高出一倍，再加上外界氣候條件的影響，往往會使得地鐵空調(diào)的負(fù)荷量發(fā)生變化，地鐵空調(diào)的負(fù)荷量正常的變化幅度維持在40%-50%之間，而空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備裝機容量需要充分滿足人流量較大時段的要求。所以，加強車站空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)化與完善是十分必要的。

二、地鐵空調(diào)水系統(tǒng)運行節(jié)能控制策略

（一）地鐵空調(diào)水冷機組的節(jié)能

現(xiàn)階段在地鐵空調(diào)系統(tǒng)中常用的水冷機組主要是螺桿式水冷機組，為了實現(xiàn)有效節(jié)能的目標(biāo)就需要在水冷機組的正常運行狀態(tài)下進行負(fù)荷調(diào)節(jié)。其中，地鐵空調(diào)冷水機組中的螺桿式冷機組在操作方面較為簡便，而且制冷量相對較大，整體框架的組成簡單且設(shè)備自身運作期間產(chǎn)生的振動頻率較小，對其地基沒有過多的標(biāo)準(zhǔn)和要求。與此同時，可以根據(jù)制冷的要求進行10%-100%的制冷調(diào)節(jié)，通常狀態(tài)下，地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機組均不會在負(fù)荷功率最高的情況下開始運作。針對地鐵空調(diào)冷水機組的制冷量調(diào)節(jié)，主要通過螺桿式冷水機組中放置的壓縮機滑閥來有效操控，滑閥自身具備自動化調(diào)節(jié)功能，可以根據(jù)控制手法實現(xiàn)精準(zhǔn)性、安全性調(diào)節(jié)。在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機組的正常運行期間，主要借助壓縮機的動力發(fā)揮制冷功效，在其內(nèi)部形成適當(dāng)?shù)膲毫Ρ龋?dāng)內(nèi)部壓力比與外壓力比無限接近或相同過程中，整個地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機組的工作效率是最高的，所消耗的電能也是最低的[1]。因此，為了確保地鐵空調(diào)冷水機組可以維持最經(jīng)濟節(jié)能的運行狀態(tài)，最重要的是根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)機組內(nèi)部壓力比，并使其達到或接近外壓力比。

（二）水泵的節(jié)能

水泵的運行性能曲線可以呈現(xiàn)出水泵在正常運轉(zhuǎn)速度下其自身流量與水泵其他性能系數(shù)之間的相互聯(lián)系，為了確保水泵可以呈現(xiàn)出良好的工作狀態(tài)，需要借助水泵的運行性能曲線對其各項功能進行深入探析，為了實現(xiàn)水泵的節(jié)能效果需要在水泵的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)下使其功率達到最小值。水泵是地鐵空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用頻率最高的一項設(shè)備，水泵在實際運行期間所消耗的電能直接影響到整體地鐵空調(diào)系統(tǒng)的能耗情況，為了合理控制水泵的能耗，需要應(yīng)用科學(xué)有效的調(diào)節(jié)措施對其能源消耗加以控制。其一，離心水泵主要借助圓盤的離心力將內(nèi)部含有的水源甩出去來進行工作，所以要實現(xiàn)水泵的能源消耗最小化最重要的是安置運轉(zhuǎn)速度快且葉輪直徑較小的水泵，在揚程較高的情況下可以利用多級泵的解決措施，還要注意合理掌控葉輪表面的光滑程度，使其與水流之間的摩擦力度維持在最小范圍內(nèi)。其二，可以從減少水泵內(nèi)部的容積缺失角度考慮，利用相關(guān)措施不斷增加泄漏流道中產(chǎn)生的阻力。其三，有效減少地鐵空調(diào)系統(tǒng)中水流的流失量。以上三種控制方法均可以實現(xiàn)水泵的有效調(diào)節(jié)，實現(xiàn)地鐵空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能運行。

（三）冷卻塔的節(jié)能

地鐵空調(diào)系統(tǒng)中采用的冷卻塔主要是通過水源實現(xiàn)冷卻的循環(huán)劑，進行空氣熱能與冷卻系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換達到冷卻介質(zhì)水溫下降的目標(biāo)，在冷卻塔的設(shè)計環(huán)節(jié)中，其中各項指標(biāo)如進出水溫度、濕球溫度和干球溫度等都對冷卻塔的造價和能源消耗程度起到?jīng)Q策性作用。當(dāng)冷卻塔中的出入水溫度達到平衡狀態(tài)后，其自身的冷卻能力會根據(jù)外界溫度的變化而變化。在冷卻塔的正常作業(yè)期間，冷卻塔的出水溫度與外界氣候條件是有一定聯(lián)系的，也就是當(dāng)冷卻塔外部溫度下降時，其出水口溫度也會出現(xiàn)降低現(xiàn)象，而整體冷卻塔的熱負(fù)荷量是始終不發(fā)生改變的。與之相反，當(dāng)外部氣候條件降低后，熱負(fù)荷變小，其冷卻水溫度也不會驟然上升，對于冷卻水的溫度也不需要將其冷卻到比室外溫度更低的范圍內(nèi)，最終是在標(biāo)準(zhǔn)溫度條件情況下實現(xiàn)了平衡，兩者間的溫度差距縮短，冷卻塔的局部負(fù)荷也比整體負(fù)荷更低。

冷卻塔是地鐵空調(diào)系統(tǒng)中的重要組成部分，為了做好冷卻塔節(jié)能控制工作，對其風(fēng)機進行合理控制尤為重要，通過相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)可以看出，通過變頻控制技術(shù)來有效掌控冷卻風(fēng)機的運轉(zhuǎn)速度可以促使冷卻塔的出水溫度在超出標(biāo)準(zhǔn)溫度的情況下，其冷卻塔出水溫度仍然可以滿足冷卻所需的32℃范圍內(nèi)，進而實現(xiàn)節(jié)約能耗的目的[2]。冷卻塔主要將水作為媒介物質(zhì)實現(xiàn)熱交換對其水源進行降溫，而冷卻塔在長時間的工作后，其中會摻雜各種雜物堵塞空氣通道，嚴(yán)重降低其使用效率和質(zhì)量，大大增加了能源的消耗。為了確保冷卻器的正常通風(fēng)，需要定期做好冷卻塔的維修與保養(yǎng)管理，加大排污和處理工作力度。

三、結(jié)論

綜上所述，地鐵空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)階段我國地鐵交通中最重要的冷卻及通風(fēng)設(shè)備，也是地鐵實際運行期間關(guān)鍵的能耗設(shè)備，在城市化的發(fā)展進程中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。隨著社會經(jīng)濟的增長，針對客流量逐漸增大的問題，人們對地鐵空調(diào)系統(tǒng)提出了更多的標(biāo)準(zhǔn)和要求，因此對其地鐵空調(diào)水系統(tǒng)的運行節(jié)能加以分析十分重要。

參考文獻：

[1]陳體明.節(jié)能技術(shù)在地鐵空調(diào)水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國高新科技，2020（10）：67-69.

[2]徐麗.地鐵空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能運行[J].綠色環(huán)保建材，2018（11）：27-28.

作者簡介：

王瑜程（1993年7月），男，浙江紹興人，本科，助理工程師，地鐵通風(fēng)空調(diào)方向.