地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備管理節(jié)能分析

陳麗麗

青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司 山東 青島 266000

1 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的作用

①地鐵作為近幾年在我國(guó)各大發(fā)達(dá)城市中國(guó)家大力支持建設(shè)和發(fā)展的一個(gè)交通運(yùn)輸行業(yè)，是一個(gè)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，快速高效載客量大的特點(diǎn)，造成了地鐵中熱量的大幅增加。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是控制地下空間內(nèi)空氣的溫濕度、流速和空氣品質(zhì)。在列車正常運(yùn)行時(shí)，為乘客和工作人員提供適宜的人工環(huán)境，滿足其生理和心理要求。②當(dāng)列車阻塞在區(qū)間隧道時(shí)，向阻塞區(qū)間提供一定的通風(fēng)量，保證列車空調(diào)等設(shè)備正常運(yùn)行，在短時(shí)間內(nèi)為車廂內(nèi)乘客提供能接受的環(huán)境條件；在發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，提供迅速有效的排煙手段，為乘客和消防人員提供足夠的新鮮空氣，并形成一定的迎面風(fēng)速，引導(dǎo)乘客安全迅速撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。③它還為地鐵各種設(shè)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(yùn)轉(zhuǎn)所需的環(huán)境條件。作為軌道交通的重要組成部分，地鐵是相對(duì)特殊的一類建筑。雖然由于土層的蓄熱作用，地下建筑一般受外界氣象條件影響較小，具有冬暖夏涼的特點(diǎn)，但是地下線路內(nèi)部有顯著的內(nèi)熱源，包括列車牽引、剎車系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、列車空調(diào)等的散熱，一般情況下運(yùn)行發(fā)熱量均很大，占用空調(diào)總冷負(fù)荷相當(dāng)大的比例。除此之外，還為地鐵站消除或稀釋存在嚴(yán)重的污染源，如列車剎車閘瓦產(chǎn)生大量的粉塵、產(chǎn)生大量的二氧化碳等[1]。

2 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，通風(fēng)空調(diào)廣泛應(yīng)用于大型商場(chǎng)、地鐵站等公共場(chǎng)所，在節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展方面有諸多的重大突破，但深化節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用仍是一個(gè)不斷推進(jìn)的過(guò)程，基于節(jié)能技術(shù)下的通風(fēng)空調(diào)發(fā)展存在一定的不足與問(wèn)題。①設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益的追求，而忽視了節(jié)能環(huán)保理念的有效踐行。一方面，趨利性是企業(yè)的天性，設(shè)計(jì)優(yōu)先于經(jīng)濟(jì)效益的最大化，技能減排技術(shù)的運(yùn)用處于輔助地位，對(duì)于環(huán)境效益所承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任缺乏踐行；另一方面，在通風(fēng)空調(diào)的工程節(jié)能方面，缺乏科學(xué)合理性，導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行都存在巨大的能源消耗，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。因此，通風(fēng)開(kāi)空調(diào)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展，以及應(yīng)用的深化，都需要較長(zhǎng)的一段時(shí)間。②國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)缺乏有效貫徹與實(shí)施，在設(shè)計(jì)中忽視了標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)向性作用。一是設(shè)計(jì)未能嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致節(jié)能技術(shù)執(zhí)行不規(guī)范；二是節(jié)能技術(shù)發(fā)展相對(duì)比較滯后，在一定程度上無(wú)法滿足當(dāng)前的節(jié)能發(fā)展需求，設(shè)計(jì)上和施工上相對(duì)保守，對(duì)新材料、新工藝、新技術(shù)的望而卻步，不能大膽嘗試和推廣[2]。

3 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制方式

3.1 風(fēng)系統(tǒng)側(cè)的控制方式

①定風(fēng)量運(yùn)行方式。定風(fēng)量運(yùn)行方式是指通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行臺(tái)數(shù)來(lái)適應(yīng)車站的負(fù)荷變化，而通風(fēng)系統(tǒng)是按照早晚兩個(gè)客流負(fù)荷高峰進(jìn)行設(shè)計(jì)選型的，必須滿足兩個(gè)峰值的風(fēng)量，但是在非高峰負(fù)荷時(shí)，就會(huì)造成風(fēng)量浪費(fèi)；通常，設(shè)備選型還需要考慮遠(yuǎn)期客流量，通常是按照近期客流量的2～3倍進(jìn)行考慮，因此，所選設(shè)備的容量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于近期車站負(fù)荷。由于通風(fēng)系統(tǒng)大部分是在部分負(fù)荷情況下運(yùn)行，長(zhǎng)期處于“大馬拉小車”的狀況下，造成能源的浪費(fèi)，通常風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均風(fēng)量能耗僅為設(shè)計(jì)的70% 左右，因此，定風(fēng)量運(yùn)行方式不能降低地鐵運(yùn)行能耗。②變風(fēng)量控制方式。變風(fēng)量控制是指通過(guò)改變送入車站的風(fēng)量來(lái)滿足負(fù)荷的變化。根據(jù)上面分析，通風(fēng)系統(tǒng)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行，通過(guò)風(fēng)量的減小達(dá)到風(fēng)機(jī)能耗的降低，不僅可以達(dá)到降低地鐵運(yùn)行能耗的目的，而且可以大大減小機(jī)械的磨損，減小維護(hù)時(shí)間，改善設(shè)備性能。這就要求風(fēng)機(jī)的控制上加入變頻控制，同時(shí)要求系統(tǒng)低流量運(yùn)行時(shí)要保證系統(tǒng)末端風(fēng)量的要求及防止風(fēng)口結(jié)露。

3.2 水系統(tǒng)側(cè)的控制方式

目前地鐵空調(diào)水系統(tǒng)較多采用水冷式冷水機(jī)組+冷卻水系統(tǒng)+冷凍循環(huán)水泵 + 空氣處理機(jī)組的換熱器 + 其他制冷系統(tǒng)，其控制方式同樣分為定流量、變流量的控制方式。①定流量控制方式：空調(diào)水系統(tǒng)用戶側(cè)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)總水量保持恒定不變（或是按照水泵啟停的臺(tái)數(shù)呈現(xiàn)“階梯式”的變化），通過(guò)改變末端裝置的風(fēng)量或水路上三通閥進(jìn)入末端裝置的水量來(lái)調(diào)控室內(nèi)溫濕度參數(shù)，系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，不能做到實(shí)時(shí)的節(jié)約能源。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的水泵和冷水機(jī)組越多，運(yùn)行工況越復(fù)雜，也越不利。②變流量控制方式：用戶側(cè)的系統(tǒng)水流量隨著末端裝置流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)而實(shí)時(shí)變化。較為常用的是一級(jí)泵壓差旁通式變流量系統(tǒng)和一級(jí)泵變頻變流量系統(tǒng)，以一級(jí)泵壓差旁通式變流量系統(tǒng)為例，系統(tǒng)中設(shè)置了壓差旁通電動(dòng)閥，解決了冷水機(jī)組的定流量安全運(yùn)行要求與變流量運(yùn)行的實(shí)際使用要求的矛盾，與一級(jí)泵定流量相比，同樣可改變水泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，也可以較好地隨用戶側(cè)負(fù)荷變化時(shí)實(shí)現(xiàn)“按需供應(yīng)”[3]。

4 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

4.1 做好規(guī)劃設(shè)計(jì)

在地鐵隧道通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能措施中，做好前期的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，是從源頭上節(jié)能同步設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌規(guī)劃，例如，在設(shè)計(jì)時(shí)，將機(jī)房的排風(fēng)系統(tǒng)、機(jī)房的位置、排風(fēng)口等都設(shè)置在通風(fēng)流暢的地區(qū)，能夠顯著降低通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的能耗。另外，在設(shè)計(jì)時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)的選型必須依據(jù)地鐵的負(fù)荷情況，選擇合理的空調(diào)系統(tǒng)形式、管網(wǎng)形式、主要設(shè)備的控制策略、管理方案等，必須滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.2 風(fēng)量與水量調(diào)節(jié)控制

在地鐵內(nèi)部中，空調(diào)系統(tǒng)的判斷參數(shù)一般以焓值為主。其中所包含的變量參數(shù)一般呈現(xiàn)出兩個(gè)方面，一方面是送風(fēng)的數(shù)值，而另一方面則是冷凍水的流量值。兩者在實(shí)際運(yùn)行期間存在著一定的效能阻礙，導(dǎo)致能源損耗現(xiàn)象比較突出。而將兩者有效融合進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，能過(guò)實(shí)現(xiàn)控制功能的進(jìn)一步優(yōu)化，從而保證空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)能源損耗的全面控制。

4.3 充分利用建筑設(shè)備的自動(dòng)化和智能化條件，實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)節(jié)

公共建筑空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的實(shí)際管理效果直接關(guān)系到了節(jié)能程度，所以這就要求要實(shí)現(xiàn)對(duì)冷水機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、冷卻塔、水泵、管道、通風(fēng)口以及冷水水質(zhì)的全面管理，如有可能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保各構(gòu)成部分能夠在實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，降低對(duì)能源的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。整個(gè)暖通工程項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)情況都需要得到有效管理，應(yīng)該在管理的過(guò)程中做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。目前，隨著科技水平的提升和國(guó)家規(guī)范的相關(guān)要求，公共建筑或公共設(shè)施內(nèi)一般都設(shè)有完善的監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、DCS遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，可利用車站的監(jiān)控設(shè)備對(duì)車站情況進(jìn)行有效的監(jiān)控，然后依據(jù)這些監(jiān)控信息通過(guò)相應(yīng)的控制平臺(tái)，將自動(dòng)化技術(shù)全方位的應(yīng)用到控制系統(tǒng)的構(gòu)建中，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，強(qiáng)化管理的效率；同時(shí)，要將先進(jìn)的軟件應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)之中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)有效監(jiān)管，自動(dòng)地控制通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)，來(lái)顯著降低整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的能耗。

4.4 能源管理

在能源管理上，盡量在實(shí)時(shí)監(jiān)控的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)運(yùn)行管理中的數(shù)字化管理，量化并予以考核。同時(shí)也可以嘗試引進(jìn)當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)的合同能源管理方式，通過(guò)相應(yīng)的管理公司（或沒(méi)有利益關(guān)系的第三方）來(lái)降低空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造成本的投入，并實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)節(jié)能改造過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)的控制與規(guī)避，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益。

4.5 加強(qiáng)設(shè)備管理人員的培訓(xùn)與設(shè)備保養(yǎng)制度的落實(shí)

通常設(shè)備管理人員多數(shù)為非專業(yè)人士，對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)及運(yùn)行調(diào)節(jié)措施認(rèn)知水平有限，缺乏必要的、專業(yè)化培訓(xùn)，然而在正常的運(yùn)行管理過(guò)程中，必要的人為干預(yù)的調(diào)控很難做到位，這就會(huì)造成管理上的能源浪費(fèi)；設(shè)備的保養(yǎng)是運(yùn)行管理上必不可少的，較好的、較規(guī)律的設(shè)備保修保養(yǎng)，是設(shè)備正常工作、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的保障，而且還能大大減低能耗，如空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的過(guò)濾器的定期清理和更換，水過(guò)濾器的清洗，空調(diào)機(jī)組、冷水機(jī)組的換熱器水垢的清理等，設(shè)備保養(yǎng)必須以一項(xiàng)管理制度落實(shí)到相關(guān)的管理人員，或通過(guò)管理人員委托給專業(yè)公司進(jìn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗約占地鐵總能耗的1/3，對(duì)其實(shí)現(xiàn)節(jié)能是很有必要的。這就要求在以后的實(shí)際工作中，要積極采取各措施有效保證地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能，促進(jìn)其健康持續(xù)發(fā)展。