地铁通风空调系统节能探讨

文蜀钰赖奎

成都地铁运营有限公司成都610000

摘要：随着城市轨道交通网络化运营时代的到来，地铁的能耗问题同时引起了各个地铁城市的密切关注，因此地铁如何节能是需要迫切解决的实际问题，其中地铁车站通风空调系统是地铁运营的主要能耗之一。当车站的建筑结构和空调工艺确定后，则需要根据建筑结构和空调工艺以及车站冷负荷的规律通过控制系统来实现节能，因此对地铁车站通风空调系统进行节能控制，对地铁节能具有重要意义。

关键词：通风空调系统；地铁；节能；措施

1目前地铁通风空调系统的方式

1.1开放系统

通过机械风井或活塞风井的办法来达到地铁内部和外界的换气，借助于外界空气让车站和隧道冷却。该系统相比于其他系统而言能够降低更多的投资费用。缺陷在于只能通过通风来完成换气和冷却，无法有效控制地铁内部的环境变化。

1.2封闭系统

外界空气和地铁里面有多重隔离，只负责为乘客提供需要的新风量，该系统与开放系统相比，能够有效地控制地铁内部环境，但是对于系统的建设面积要求更大，需要更多的成本支出。

1.3车站和隧道间设置屏蔽门

屏蔽门的作用在于将车站和隧道间直接隔离开来，然后在车站内装上空调系统，隧道内安装上通风系统。一旦通风系统没有将隧道的温度控制在一定范围内，就需要让车站内的空调来降低温度。该系统的特征在除了屏蔽门打开的时候，其他时候都不存在对流传热，也就不会对隧道行车带来风影响。

2地铁通风空调系统的结构及功能

2.1地铁通风空调系统的结构

地铁通风空调系统的两大组成部分是车站通风空调系统和隧道通风空调系统。其中，车站通风空调系统的工作原理如图1所示，在站外空气参数和站内湿热负荷发生变化时，利用变频调节空气处理机组调整转速，改变送风量和回风量。车站通风空调系统还可以分为公共区通风空调系统（大系统）、制冷空调循环水系统（水系统）、设备管理用房通风空调系统（小系统）等。隧道通风空调系统主要分为车站区间通风系统和区间隧道通风系统等。此外，地铁通风空调系统涉及到很多的设备，例如空调机组、水泵、冷水机组、冷却塔、隧道风机、排风机、回排风机等，在系统运行过程中，站台和站厅通过送风静压箱实现送风和回排风，并且在混风静压箱处理中需要利用组合式空调机组和回排风机，此外新风井进行通风控制还要利用空调新风机。

图1

2.2地铁空调系统的功能

在不同情况下，地铁空调系统的运行状态存在差异，其发挥的功能也有所不同：第一，正常运行时的功能，地铁正常运行状态下，车厢与隧道的内部空气处于隔绝状态，地铁运行中产生的空气压力和热量全部集中在隧道内，这时通风空调系统的主要作用就是排除多余热量，确保隧道内部空气流通，为列车及其设备的安全、稳定运行提供良好条件；第二，列车阻塞运行时的功能，地铁运行过程中，如果列车发生意外，可能停止在隧道上，形成阻塞，进而影响隧道内部空气的流通，列车侧壁与气流的摩擦阻力减小，列车周围温度快速提升，列车内部温度也较高，为了确保乘客的舒适度，就需要利用通风空调系统进行温度、气流的快速调节；第三，地铁发生火灾时的功能，地铁所处的地下环境较为闭塞，一旦发生火灾，会产生大量烟雾，同时，乘客要通过隧道紧急撤离，为了保障逃生线路的空气质量，地铁通风空调系统需要快速抽离烟雾，阻止火灾烟气蔓延，减少不必要的损失。

3地铁通风空调系统节能措施

3.1变频调速控制节能

变频调速技术是一种节能控制技术，在自动化控制领域领用较多，比较适用于负荷变化较快的情况。由于地铁通风空调系统较为复杂，电机频繁启动情况明显，不仅会对电机本身形成伤害，还会导致能量消耗。地铁通风空调系统中，变频调速技术主要是根据空气质量确定风机开启数量，在满足地铁内部环境控制要求的前提下，尽量减少风机开启台数，从而实现良好的节能效果[3]。在通风空调系统中应用变频调速技术，能够有效改善负荷不确定以及运行工况不确定情况下的控制工作，能够对回风机、排风机、组合式空调机组等设备进行灵活地控制。

3.2轨道排风机节能

地铁工程建设中进行通风空调系统的设计，需要根据远期最不利工况进行计算和设计，在没有达到最不利工况的情况下，轨道排风机能够实现最优的节能效果。轨道排风机的节能要点在于变频运行时间和运行频率的调节，其调节的基本依据包括以下几点：第一，根据地铁列车不同的运行工况进行调节，例如初、近、远期三种工况；第二，以列车的具体位置为依据，对隧道排风机的运转速度进行调节，列车进站时提高转速，列车出站时降低转速；第三，要确保隧道内部温度符合地铁运行要求，根据温度对排风机的运行时间进行调整，减小排风机运行负荷，实现节能效果。

3.3新风量控制节能

根据相关调查数据发现，地铁早晚高峰期的客流量占据全天平均流量的一半以上，因此，早晚高峰时段，地铁的负荷量是最大的，同时，其他时段的客流量也在随时发生变化。在通风空调系统设计中，如果根据地铁客流量的最大量和最小量来进行空调机组的设置，将会增加系统的运行能耗。因此，在设计中，必须要统计和分析地铁全天的平均负荷数据，可以引入前端反馈系统和变频调速系统，前端反馈系统主要进行数据的采集和处理，并能够对风阀的开启程度进行调整，进而实现通风空调新风量的调节，还可以对新风负荷参数进行分析，为后续调节工作提供可靠的依据。因此，在通风空调控制中，可以从新风控制方面入手，可以对风阀的开启程度进行控制，从而调整系统的新风量，进而满足运行需求，达到节能目的。

3.4空调水系统水量控制

空调设备的冷冻水泵与冷却水泵的体系是地铁中消耗最多负荷的部分的，同时还有着极大的提升空间。在现实情况中空凋不会是高负荷运行的，往往是低负荷状态下运转的，所以，通过变频控制水量能够达到节能目的的。冷冻泵的变频速度通过恒压操作，不但能够避免机器所带来的压力差亦或是空调的耦合关系，这样对任意一个部分进行调节都不会对其余部分造成影响。冷冻水泵的使用，能够通过储水器与分水器之间的压力差来达到控制冷冻水泵的目的。

4地铁通风空调设备未来的发展趋势

随着地铁的快速发展和节能发展趋势，在笔者看来，地铁通风空调设备在以下几方面存在潜在价值。首先，减少设备投入和占地面积的使用，从而减少前期成本投入。其次，选择风和制冷剂的传送方式来取代水传送方式，从而达到降低能源消耗的冷量传递的目的。第三，结合空调系统的运行方式和地铁所需的要求，在可以实施的条件下选择分开始系统，优势在于减少占地面积、操作便利。第四，尽可能地使用大自然能源，充分利用可再生资源，减少不可再生资源的使用，降低对环境的污染。最后，密切关注设备运行情况下的负荷状态。

结束语

总而言之，地铁通风空调系统对于确保地铁的运营质量发挥着重要作用，但是通风空调系统的运行会消耗大量的能量，为了提升通风空调系统的节能水平，地铁有关部门和技术人员需要对通风空调系统的结构和功能进行全面的掌握，从而结合系统的特点，制定有效的节能措施，减少通风空调系统的能耗，实现地铁运行的经济性和环保性。

参考文献：

[1]高波，李先庭，韩宗伟，郜义军.地铁通风空调系统节能的新进展[J].暖通空调，2017，41（08）：21-26.

[2]杨昭，余龙清，马锋，邵敏.地铁通风空调系统的逐时优化节能控制策略[J].天津大学学报，2017，45（07）：599-603.