地铁车站环控系统运营节能措施探讨

王圣健赵孝强

浙江理工大学；杭州杭港地铁有限公司

摘要：近年来，城市人口数量逐年增多，这对交通设施造成了巨大压力。因此国家开始大力推广公共交通工具，地铁便是其中一项，地铁作为现代社会一种重要的交通方式，建造在地下，可以缓解城市紧张的用地问题，大容量的运输能力也可以有效地缓解城市拥堵的交通环境。而地铁因其独特的地理环境和巨大的人员流通量，让地铁车站的环控系统成为地铁车站整个运营系统中的一个非常重要的部分。因其重要的地位，在地铁的运营系统中，地铁的环控系统的能源消耗是1/4～1/3，面对环控系统巨大的资源消耗量，对于环控系统的节能优化设计是十分必要的。

关键词：地铁车站；环控系统；运营节能措施

引言

地铁运营过程中，环控系统的用电量占了相当大的比重，根据深圳城市轨道交通节能技术现状的调查，其用电量却占到整个地铁耗电量的25%~35%。因此作为地铁运营设备管理者，面对已投入使用的设备，如何在环控系统运行管理及设备改造等环节上进行进一步优化，找到一些可行的节能措施和途径将对地铁的经济运行具有十分重要的意义，也是实现地铁交通系统运营经济效益化的重要因素。

1地铁车站环控系统中存在的能源浪费问题

1.1大系统的能源浪费问题

目前我国的地铁环控系统中的大系统一般是在地铁运行前0.5h进行开启，来对空气、温度以及湿度进行调控，保证在地铁运行时旅客的舒适感。比如气候温和的春秋两季，即便是大系统在地铁停运的晚间，没有对于地铁内的环境进行调节，地铁车站内和外界的温度及湿度的差距不大，不需要大系统提前0.5h进行调节。

1.2小系统的能源浪费问题

一般来说，在地铁值班室、通讯室等需要人员值班的封闭空间，小系统在1d之内的能源消耗是恒定的，一般不需要进行调节。但是由于现在在地铁环控系统中大系统和小系统的连接不够紧密，两个系统分开运行，没有考虑大系统和小系统的相互作用性，同时在一定程度上也阻碍了地铁内部的环境风量流通。

1.3隧道通风系统的能源浪费问题

隧道通风系统和大系统相似，在地铁运营和停运的前0.5h开始运作，一般隧道通风系统的风机会选择大功率的电机来进行工作，来保证隧道中空气的流通以及地铁内外温度差的问题。在实际的运营中发现，在地铁列车的运行过程中的刹车摩擦轨道，可能带来热量，但是因为地铁处于地下这个特殊的地理环境，隧道内部的温度较低，内外温差的跨度不大。风机的大功率的工作就会造成了资源的浪费。

1.4水系统的能源浪费问题

因为大系统在夜间的停运休息，地铁环控系统的水系统在夜间也仅仅为小系统工作，小系统的工作负荷较小，就让隧道水环控系统长期处于低负荷运行的状态，消耗了大量能源。但是如果停止运行水系统，在夜间地铁内环境温度低，机械处于停运状态，产生的热量大幅减小，容易产生大量的水汽，会对设备造成损伤，不利于设备的保存。

2地铁车站环控系统运营节能措施

2.1大系统

大系统需要在早上五点三十分到晚上二十三点三十分之间运行，在地铁建立的初期，大部分地铁站都按照这个时间进行调节，因为地铁站从早上六点三十分到晚上二十三点整这段时间开始运营，提前半个小时开启，延后半个小时关闭可以使工作时间的地铁系统内部永远舒适，但是经过长时间的分析与研究，可以发现并不是所有的季节都需要如此做出缓冲，比如温度适中的春秋两季，夜间停运后，地铁内外的温度与湿度大致相似，并且客流量高峰期一般在早六点三十分到八点三十分，下班的高峰期是在下午十七点到十九点，根据以上数据，可以依照情况进行大系统功率的调整，如高峰期进行正常运作，保持站台温度26摄氏度的控制要求，其他时间低功率运作，或者早晚两端开关时间向中间延伸，都可以节约能源，减少运营成本。

2.2小系统

地铁环控小系统中最大的能源损耗是位于相对比较封闭的设备贮藏房间，对于设备放置房间进行空气交换排风的能源消耗。例如通信机械室、高低压室，值班室等运行系统需要全天候开启，相对于大系统来讲，这种损耗比较稳定，大致处于恒定状态。因此只需根据各自情况一定程度的对此类控制室、机械室进行改进，调节其内部通风结构，适当将其内部与大系统相连接，这样不仅仅可以适当降低机房内机器的热量，减少散热设备的能源损耗，还可以增加地铁站内部大环境的回排风量，通过冷热空气循环调节大系统温度，减少大系统机器的能耗，同时可以将不必要的设备实行间断运行，可以将全天候运作改为适应普通工作日运作，即每日六点三十分到二十三点三十分运行，可以最大限度节约能源，减少浪费。

2.3水系统

冷水供冷机组在地铁环控大系统停止运行后接替其职能对小系统进行冷水制冷，长时间的低负荷运行极大的浪费了能源。因此可以在每次车站停运之后可以考虑适当的停止水系统的运行，尤其是在空调季节的非运营时间段内，可以将小系统的运行方式转为自然通风或者直接停止运行，因为在地铁停运时段内，机械设备的负荷量降至最小，其散热量也大幅度降低，许多设备的稳定性要求也将降低，这个时候运行大量的高能耗设备显然是不明智的，因此以上这种方式可以极大程度上的降低能耗。

但是很快这种节能手段便被废弃了，因为长时间的采用这种方法便会发现由于冷水存在于机器中导致房间内外温差较大，设备表面由于冷水的原因容易凝结水汽产生结露现象，长此以往，会对其产生锈蚀作用，导致机器的损坏甚至报废。于是有人提出了水系统变频节能方式。

这种方式在我国的深圳地铁中测试实行，即小系统采用变频式多联机系统，简称BRB系统作为冗余，经过测试，这种VRV系统地铁夜间停运后，其对小系统供冷比开启冷水机组对小系统供冷更能够达到节能的目的，实测节能率达到百分之二十，但VRV系统也并不能适应全年的季节，仅仅在气候适中的春秋两季并没有产生传统关闭小系统的结露现象，但其冬夏两季的节能效果并不明显，依然会产生水汽。

2.4隧道通风系统

早期隧道TVF风机每天执行早晚通风模式，即在运营前及收车后各运行30分钟，对隧道进行通风换气，以保证隧道内的空气品质及排除运营时段积聚在隧道内的热量。同时，按设计要求，运营时段车站UO风机开启，以排除列车进站时刹车及车载空调产生的热量，抑制车站屏蔽门外区间隧道内空气温度升高。

在运营管理过程，根据隧道结构渗漏水情况来看，深圳地下水水层位置低，地下隧道结构大部分位于含水层，能够带走隧道土层积聚的热量。同时，列车行进过程产生的活塞风，能够带走隧道内空气热量，起到通风换气作用。因此，我们将隧道TVF、UO风机运行改为每半月执行一次早晚通风换气模式。从2005年开始改变运行模式至今，根据区间隧道感温光纤的温度记录数据来看，区间隧道无明显温升趋势，夏季区间隧道温度远低于40℃，符合设计温度要求，但后续隧道是否有温升还有待持续观察。

结语

地铁车站环控系统运营是地铁能源消耗的一个重要部分，但是对于系统本身有许多可以进行节能设计的地方。通过地铁车站环控系统运营优化和改进，既可以保证地铁的运行不受影响，为社会节约更多的资源。但是目前在地铁中依然存在资源浪费的问题，随着新科技、新技术的出现，我们应该不断地尝试、探索，将其运用在地铁的节能设计上。

参考文献：

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[2]赖雪龙，王宪，王晓冬.深圳地铁VRV系统的节能分析[J].城市轨道交通研究，2011，14（2）：62-67.

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