地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題分析

鐘 坤

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司,，重慶 401122）

摘 要：近年來隨著地鐵建設(shè)快速發(fā)展，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵建設(shè)的重要組成部分,，其能耗也是地鐵車站主要能耗系統(tǒng)之一,。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)站在使用者角度進(jìn)行節(jié)能，從設(shè)計階段開始就綜合考慮運(yùn)營管理方的組織架構(gòu)及管理方式，一套空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能與否,，設(shè)計建設(shè)是關(guān)鍵,，維護(hù)使用同樣重要，只有將兩者一并統(tǒng)籌考慮,，才能真正發(fā)揮空調(diào)系統(tǒng)的最大價值,。文章主要分析關(guān)于地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題。

關(guān)鍵詞：地鐵,；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),；節(jié)能問題

伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市現(xiàn)代化建設(shè)的快速進(jìn)程，世界各國正面臨著城市人口的迅猛增長,、地域面積的不斷擴(kuò)大,。因此，城市交通問題表現(xiàn)得愈加突出,。作為城市主要軌道交通工具的地鐵,，因其速度快、運(yùn)量大,、安全準(zhǔn)點,、環(huán)境友好等優(yōu)點越來越受到人們歡迎。地鐵快速發(fā)展為我們提供便利的同時,，也帶來了很多問題,，地鐵高能耗便是其中之一,。因此,，選擇合理的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，采用有效的節(jié)能運(yùn)行策略,，是降低地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗的關(guān)鍵,。

1　概述

軌道交通系統(tǒng)是耗電量巨大、運(yùn)行成本很高的行業(yè),，其用電量約占運(yùn)營總成本的40%～48%,。如何建設(shè)節(jié)能的系統(tǒng)成為系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)管理中的一個重要研究課題，也是行業(yè)發(fā)展的方向和追求的目標(biāo),。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵運(yùn)營系統(tǒng)的重要組成部分和用電大戶,，消耗的能源約占軌道交通總能耗的1/3，對節(jié)能降耗有積極的影響,，而其系統(tǒng)特點決定在設(shè)計,、建設(shè)、運(yùn)營等環(huán)節(jié)都大有降耗潛力,。

2　地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的功能及組成

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵中的重要設(shè)備系統(tǒng)之一,，擔(dān)負(fù)著對地鐵內(nèi)部的空氣溫度、濕度、空氣流速,、空氣壓力和空氣品質(zhì)進(jìn)行控制的任務(wù),，平時為車站提供一個適宜的環(huán)境。當(dāng)列車阻塞在區(qū)間隧道時,，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)備正常工作，維持車廂內(nèi)乘客在短時間內(nèi)能接受的環(huán)境條件,。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時,，提供迅速有效地排煙手段和足夠的新鮮空氣，并形成一定的迎面風(fēng)速,，引導(dǎo)乘客安全迅速地撤離火災(zāi)現(xiàn)場,。也為各種設(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),。

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要由以下四個子系統(tǒng)組成（其中前三個為風(fēng)系統(tǒng)）：①公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)兼排煙系統(tǒng)；②設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)兼排煙系統(tǒng),；③隧道通風(fēng)兼排煙系統(tǒng),；④空調(diào)制冷循環(huán)水系統(tǒng)。

3　通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能策略

（1）軌道排熱風(fēng)機(jī)節(jié)能,。工程設(shè)計時均是按遠(yuǎn)期最不利工況設(shè)計,，在未達(dá)到最不利工況前，排熱風(fēng)機(jī)具有很大的節(jié)能潛力,，節(jié)能主要是變頻運(yùn)行及運(yùn)行時間的調(diào)整,。可以通過以下方式來實現(xiàn)：①結(jié)合行車組織按初,、近,、遠(yuǎn)期三種工況運(yùn)行；②根據(jù)列車位置來改變排熱風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,，列車到站時高速運(yùn)轉(zhuǎn),，列車離站時低速運(yùn)轉(zhuǎn)；③在保證隧道溫度滿足運(yùn)行的條件下,，減少排熱風(fēng)機(jī)每日運(yùn)行的時間,。

（2）變頻調(diào)速控制節(jié)能。變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用非常廣泛的一種技術(shù),，這種技術(shù)在負(fù)荷變化及電機(jī)頻繁啟動的情況下應(yīng)用能夠有效節(jié)省能源,，同時對于設(shè)備運(yùn)行工況也將能夠有極大改善。變頻調(diào)速技術(shù)對于進(jìn)一步改善實際節(jié)能效果,，也將能發(fā)揮非常重要的作用,。

（3）風(fēng)閥控制新風(fēng)量節(jié)能,。據(jù)統(tǒng)計，地鐵早晚高峰期客流量均已超過全天平均流量的50%,，同時每天每個小時的客流量都在變化,。空調(diào)設(shè)備裝機(jī)容量是按遠(yuǎn)期最大小時客流量配備的,，這樣裝機(jī)容量運(yùn)行勢必會造成能源浪費,。正因為如此，在今后工作中就可以從新風(fēng)控制方面,，通過風(fēng)閥的開啟程度來調(diào)整環(huán)控系統(tǒng)新風(fēng)量從而使其適應(yīng)客流量變化,，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能目的。

（4）管道系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,。管道系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)劣決定了管網(wǎng)阻力大小,，為克服阻力所選的風(fēng)機(jī)等設(shè)備，其全壓與設(shè)備功率成正比,，也直接決定了輸送能耗,。管網(wǎng)阻力主要為沿程阻力和局部阻力，房間布局,、管道附件設(shè)置,、管線布置等方面的優(yōu)化均可有效減少管網(wǎng)阻力：①設(shè)備及管理用房的空調(diào)應(yīng)盡量根據(jù)需求特點模塊化布置，優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)劃分方案,，使管路短,、簡、直,，從根本上減少管路的復(fù)雜程度,，降低管道阻力；②風(fēng)管系統(tǒng)中必要的防火閥,、電動風(fēng)閥,、手動調(diào)節(jié)閥等是局部阻力的主要貢獻(xiàn)者,。以防火閥為例,，各地對規(guī)范的理解及做法不同，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)也不一致,，在滿足工藝要求和規(guī)范要求的前提下,，宜盡量少設(shè)；③管路系統(tǒng)中盡量減少風(fēng)箱,、土建風(fēng)室的使用,，風(fēng)機(jī)出入口應(yīng)有一定的直管段長度，對于氣流偏轉(zhuǎn)角較大的應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流措施等減少局部阻力,，以減少設(shè)備運(yùn)行能耗,；④對于公共區(qū)回排風(fēng)兼排煙系統(tǒng)也可進(jìn)行優(yōu)化。若按排煙需要，需設(shè)置多個風(fēng)口并均勻布置,，管路較長,，而在正常通風(fēng)情況下，回排風(fēng)口對于氣流組織的影響較小,。因此,，可以在當(dāng)前的排風(fēng)兼排煙風(fēng)口的做法上進(jìn)行改進(jìn)，近端增設(shè)集中排風(fēng)口,，平時常開,，排煙時關(guān)閉。集中排風(fēng)或回風(fēng),，可有效減少沿程阻力和局部阻力,，從而減少風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率。

（5）設(shè)備配置優(yōu)化,。地鐵為百年工程,，考慮到系統(tǒng)擴(kuò)容困難，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及負(fù)荷一般按遠(yuǎn)期夏季晚高峰運(yùn)營條件計算,，設(shè)備配置也按滿足遠(yuǎn)期需求設(shè)計,，近期負(fù)荷較小時，依靠空調(diào)設(shè)備臺數(shù)控制或采取變頻措施以適應(yīng)低負(fù)荷狀態(tài),。在實際使用中,，由于受自控系統(tǒng)的完善性及運(yùn)營管理水平的制約，運(yùn)行模式不合理,、設(shè)備運(yùn)行無秩序所造成的“大馬拉小車”,、設(shè)備效率低下等能源浪費情況較為普遍。另外,，在各系統(tǒng)專業(yè)設(shè)備的空調(diào)負(fù)荷計算,、設(shè)備選型等環(huán)節(jié)中，各專業(yè)設(shè)計人員出于安全考慮,，每個環(huán)節(jié)中都保守地考慮了一定的安全系數(shù),，最后廠家進(jìn)行產(chǎn)品匹配時，也往往“只許大不許小”,，導(dǎo)致設(shè)備容量被層層擴(kuò)大,，超出實際需求，造成資源的浪費,。

（6）空調(diào)與通風(fēng)工況的轉(zhuǎn)換,。從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，啟動冷機(jī)的條件是：啟動冷機(jī)后的總耗電量小于不啟用冷機(jī)時的通風(fēng)耗電量,。冷機(jī)啟動后,，系統(tǒng)能耗為風(fēng)機(jī)能耗,、冷機(jī)能耗、水泵能耗,、冷卻塔能耗之和,；不啟動冷機(jī)時，系統(tǒng)的能耗全部為風(fēng)機(jī)能耗,。根據(jù)常識判斷,，冷機(jī)啟停臨界點附近，應(yīng)該在過渡季,，此時室外溫度低于室內(nèi)設(shè)定溫度,，隨著送風(fēng)溫度的降低，風(fēng)機(jī)功率下降很快,，而冷機(jī)功率則逐漸上升,。

（7）設(shè)備配置優(yōu)化。地鐵為百年工程,，考慮到系統(tǒng)擴(kuò)容困難,，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及負(fù)荷一般按遠(yuǎn)期夏季晚高峰運(yùn)營條件計算，設(shè)備配置也按滿足遠(yuǎn)期需求設(shè)計,，近期負(fù)荷較小時,，依靠空調(diào)設(shè)備臺數(shù)控制或采取變頻措施以適應(yīng)低負(fù)荷狀態(tài)。在實際使用中,，由于受自控系統(tǒng)的完善性及運(yùn)營管理水平的制約,，運(yùn)行模式不合理、設(shè)備運(yùn)行無秩序所造成的“大馬拉小車”,、設(shè)備效率低下等能源浪費情況較為普遍,。組合式空調(diào)器在非空調(diào)季節(jié)（即無需制冷的過渡季節(jié)），由于新風(fēng)不經(jīng)過制冷熱交換器,，直接經(jīng)過旁通風(fēng)道輸送,，因此，空調(diào)器內(nèi)部可減少約100Pa的阻力,，從而可減少組合式空調(diào)器配電功率約10%的功耗,，具有一定的節(jié)能效果。

4　結(jié)束語

總的來說,，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是地鐵系統(tǒng)的重要組成部分,，從耗能來看,，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)所耗電量占到了總耗電量的40%～50%,，從這一數(shù)據(jù)中就可以看出通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的必要性。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)較為復(fù)雜,，耗能設(shè)備眾多,，在今后工作中必須要從實際出發(fā)采取專門的措施,，從而達(dá)到節(jié)能目的。

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中圖分類號：TD724

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1671-3818（2016）09-0105-02