軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗影響因素及優(yōu)化分析

郝鵬飛

中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司 天津 300300

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分之一，其能耗占能耗的很大一部分。在軌道交通運營過程中，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的用電量占軌道交通總耗電量的35%，實現(xiàn)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行意義重大[1]。如果不重視系統(tǒng)的節(jié)能，則不利于社會的可持續(xù)發(fā)展。針對軌道交通通風(fēng)空調(diào)的能耗來源，提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案，以降低能耗因素。

1 軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗影響因素

1.1 參數(shù)設(shè)置

軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能方面存在一些問題。例如，其系統(tǒng)運行技術(shù)參數(shù)設(shè)置缺乏科學(xué)合理性。軌道交通車站冷負(fù)荷變化范圍較大，節(jié)能運行方式下的設(shè)備出力也會隨著負(fù)荷的變化而變化，包括設(shè)備啟停臺數(shù)、變頻調(diào)速方式等。根據(jù)研究結(jié)果，設(shè)備存在兩種情況處理與調(diào)整：一是設(shè)備未安裝變頻器，設(shè)備具有恒定輸出；二是設(shè)備裝有變頻器，但在日常運行中固定在某一特定頻率。變頻器只能起到降低設(shè)備容量的作用，這種情況不能隨負(fù)荷變化而動態(tài)調(diào)整。這兩種情況占據(jù)了軌道交通車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的絕大多數(shù)，只有少數(shù)車站能真正實現(xiàn)隨負(fù)荷變化的變頻調(diào)節(jié)。

1.2 控制因素

軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要由公共通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、隧道通風(fēng)系統(tǒng)和管理室通風(fēng)系統(tǒng)組成。軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括很多系統(tǒng)，技術(shù)涵蓋面比較廣。為了有效地實現(xiàn)軌道交通通風(fēng)空調(diào)運行的節(jié)能，必須加大風(fēng)機和水泵的變頻控制，實現(xiàn)風(fēng)水聯(lián)動系統(tǒng)的良好應(yīng)用。只有這些制度和科學(xué)技術(shù)得到合理應(yīng)用，才能有效地實現(xiàn)節(jié)能減排的要求。

2 軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗優(yōu)化

2.1 科學(xué)調(diào)整技術(shù)參數(shù)

軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)需要科學(xué)地調(diào)整自身系統(tǒng)的核心參數(shù)。車站空調(diào)新風(fēng)量與屏蔽門漏風(fēng)量有直接關(guān)系。首先，屏蔽門的漏風(fēng)率與軌道交通列車運行次數(shù)（即屏蔽門的開啟次數(shù)）有關(guān)。當(dāng)車站處于運營高峰期時，發(fā)車列車數(shù)量增加，密度不斷增加。因此，有必要判斷屏蔽門的開啟次數(shù)，分析屏蔽門漏風(fēng)量的增加。其次，對車站運營低高峰時段的列車發(fā)車次數(shù)、密度、屏蔽門開啟次數(shù)進(jìn)行分析。這一時期的參數(shù)較低，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的參數(shù)應(yīng)相應(yīng)降低。通過降低屏蔽門的漏風(fēng)量，對屏蔽門的實際漏風(fēng)量進(jìn)行分析。一般來說，根據(jù)車站的設(shè)計說明，在預(yù)測遠(yuǎn)期早高峰時，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的新風(fēng)量應(yīng)設(shè)置在較高的水平，以保證列車運行對數(shù)與每列車進(jìn)站后空調(diào)通風(fēng)量的合理匹配。應(yīng)對軌道交通車站每小時實際屏蔽漏風(fēng)量應(yīng)通過對屏蔽門和空調(diào)系統(tǒng)漏風(fēng)量進(jìn)行分析，結(jié)合列車實際運行對數(shù)所得。

2.2 注重風(fēng)機調(diào)速

在以往的軌道交通運營中，軌道交通通風(fēng)空調(diào)的外風(fēng)量主要采用傳統(tǒng)的控制方法，但不能達(dá)到良好的風(fēng)量調(diào)節(jié)效果，為了有效地實現(xiàn)對風(fēng)機的合理控制，就必須加大對空調(diào)機本身的合理控制，即增加風(fēng)機調(diào)速節(jié)能方法的良好應(yīng)用。通過風(fēng)機調(diào)速的方法，可以有效地實現(xiàn)風(fēng)機內(nèi)部電機運行的控制，有效地實現(xiàn)運行狀態(tài)的改變，進(jìn)而實現(xiàn)通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能減排。風(fēng)機調(diào)速方法的應(yīng)用不僅可以提高風(fēng)量的合理控制，而且具有免維護(hù)、精度高的優(yōu)點，是目前空調(diào)合理控制的最佳手段。但需要注意以下幾點：在應(yīng)用風(fēng)機調(diào)速方法進(jìn)行空調(diào)控制時，必須做好電氣系統(tǒng)的保護(hù)工作。由于這種方法的應(yīng)用會造成電氣保護(hù)特性差，也會影響設(shè)備的使用壽命。電機一旦燒毀，會造成嚴(yán)重的設(shè)備隱患。因此，需要在技術(shù)應(yīng)用過程中加強對各系統(tǒng)的保護(hù)，加大對設(shè)備運行的監(jiān)督，降低設(shè)備維護(hù)成本，同時適當(dāng)提高設(shè)備的使用壽命[2]。

2.3 中央空調(diào)節(jié)能

軌道交通中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行智能化節(jié)能設(shè)計過程中，需要了解中央空調(diào)主機智能節(jié)電系統(tǒng)的應(yīng)用原理。在設(shè)計主機智能節(jié)電系統(tǒng)時，主要是根據(jù)用戶末端溫度需求為主，對主機功率進(jìn)行合理設(shè)計，軌道交通末端溫度設(shè)定完成后，室內(nèi)末端會隨著人流量變化而出現(xiàn)熱源變化，而中央空調(diào)出水管以及回水管線的長短、水管的保溫性能、水流速以及室外天氣溫度變化等，都可能會導(dǎo)致末端溫度出現(xiàn)較多變化而產(chǎn)生不同負(fù)荷。因此，在對中央空調(diào)主機智能節(jié)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，可以根據(jù)各種變量的具體變化情況建立多變量控制模型，按照軌道交通面積、人流量等情況對主機負(fù)載進(jìn)行動態(tài)化調(diào)節(jié)，從而充分滿足末端負(fù)荷溫度需求。在調(diào)節(jié)中，可以根據(jù)用戶末端的溫度需求對主機的能耗進(jìn)行準(zhǔn)確合理的加載以及減載，這樣能夠保證主機運行負(fù)荷與末端需求直接相適應(yīng)。對中央空調(diào)系統(tǒng)末端進(jìn)行動態(tài)化監(jiān)測是保證中央空調(diào)主機智能節(jié)電系統(tǒng)能夠充分應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。

2.4 運營節(jié)能

在保證運營服務(wù)質(zhì)量的前提下，積極開展節(jié)能工作。在管理上，要建立管理網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)化管控，形成節(jié)能管理評價體系。在技術(shù)方面，建立通風(fēng)空調(diào)能量管理與在線診斷系統(tǒng)，對環(huán)境控制的運行模式進(jìn)行監(jiān)測、調(diào)整和優(yōu)化。開展新技術(shù)的研究和應(yīng)用，淘汰高能耗的工藝、技術(shù)和設(shè)備[3]。加強系統(tǒng)維護(hù)管理，及時清理濾網(wǎng)和換熱器，及時檢修調(diào)節(jié)閥，降低因舊設(shè)備造成的能耗。

3 結(jié)語

綜上所述，通風(fēng)空調(diào)作為軌道交通運營的重要組成部分，是有效保證軌道交通環(huán)境質(zhì)量改善，滿足人們乘坐舒適性的基本要求。因此，在當(dāng)前軌道交通通風(fēng)空調(diào)設(shè)計施工中，有必要根據(jù)實際能耗情況進(jìn)行合理改造，提出相應(yīng)的節(jié)能降耗措施，同時，根據(jù)現(xiàn)場實際通風(fēng)需求，對現(xiàn)有通風(fēng)模式進(jìn)行優(yōu)化，可全面降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗，有效促進(jìn)軌道交通的良好發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能降耗。