地铁空调系统节能设计探讨

柴华

天津轨道交通运营集团有限公司 天津 300000

摘要：随着城市交通的不断发展，地铁的舒适快捷性能成为了现代社会当中的重要交通工具，而节能减排是当今社会研究的重要课题之一。其中，地铁在运营过程当中的能源消耗较大，随着我国轨道建设的不断发展与规模的不断扩大，能源节约问题越发的凸显出来。根据调查显示，在我国南方城市地铁的空调系统耗能占到了地铁运营过程中总能源消耗的1/2，在北方的城市地铁系统当中，空调系统的能源消耗为地铁总运营耗能的1/3。而空调系统是地铁运营过程当中的节能潜力大户，所以在进行地铁空调系统的设计以及设备的选择运营模式之上，要进行优化设计，从而找到地铁运营的节能减排措施。

关键词：地铁空调系统；节能设计；措施

在当前我国的地铁系统当中，空调系统在能源的消耗方面占据的比例较大，因此具有较高的节能潜力。本文将对于地铁空调系统的构成进行分析，并根据其耗能特点提出如何进行地铁空调系统的节能设计。

1地铁通风空调系统

作为城市公共交通极为重要的组成部分，与双线、轻轨站、电动汽车等城市公共交通方式相比，特别是其独特性，关键在于一般意义上的大多数地铁站都是地下的，因此其中央空调系统包括车站通风空调系统和隧道施工通风空调系统。其中，车站通风空调系统包括车站公共区域的通风空调系统、机械设备管理室的通风空调系统和制冷冷却循环水系统，分别称为大系统、小系统和水系统。隧道施工的通风和空调系统包括隧道风机、尺寸系统制冷机组、排气风机、制冷机组、玻璃钢冷却塔和其他专用设备。地铁车站通风空调系统的制定和施工由车站入口和下沉广场的排气系统根据静压箱来解决，从而在制冷机组和后排风机中进行运输，通过空气混合静态压缩机来解决，空调新风机和新风系统分别良好。

2地铁通风空调大系统节能优化

地铁通风空调系统的绿色建筑设计必须根据环境保护和节能的实际改善，在系统建设和运行的条件下，减少电力和能源的投资和消耗，并可以引入实用的预测和控制方法，完成通风空调系统软件的水量和风速的合理预测和分析。在这种情况下，可以通过直接控制来调节空调的风量，并且可以通过反馈来控制空调的水量。事实上，反馈调节和反馈功能必须首先测试和记录地铁通风空调系统软件公共区域的特定温度，以便在所谓的基础上对特定温度进行系统软件反馈，在整合系统反馈量的前提下减少偏差的发生，确保公共区域的温度可靠性，根据人流和室内通风的变化进行调整，并影响冷水的控制量。

一、地铁空调系统设计现状

目前，地铁车站的通风空调系统与世界各地房屋的中央空调系统相同，大多采用固定总流量控制方法。在地铁车站的通风空调系统中，还存在一些问题，如冷冻水量和空调量分布不均，区域间中央空调的实际效果差异很大，空调通风设备的控制和监测不能达到设计点。目前，我国绝大多数通风空调系统仍采用传统的简单功率开关控制和变频调速器控制，这离不开操作人员现场操作设备。技术非常过时，高科技产品也很少。

3地铁空调系统的节能方向以及相应措施

3.1可调通风型站台门系统

可调通风型站台门系统是将闭式系统与屏蔽门系统的优点集于一体，在我国当前的地铁系统当中，闭式系统以及屏蔽门系统应用较为成熟。可调通风型站台门系统在使用空调的季节，会依照屏蔽门系统进行工作，而在非空调季节则以闭式系统进行运转。可调通风型站台门在空调季节能够与区间车道区分开，从而减少车站内的热空气，并使得空调的冷负荷能够得到减轻。在非空调季节能够将隧道与车进行联通，通过列车的活塞风将室外的流通空气引入，从而实现自然通风并降低风机耗能。

3.2隧道排风机

隧道排风机的绿色建筑设计必须按照建设项目的最差标准进行，并考虑最差条件下的总体情况和系统软件的改进要求。如果没有达到最坏的情况，隧道排风机可以进行节能、环保和可靠性设计，并可以通过调整地铁运营时间和运营频率来减少电能损失。必须根据不同的地铁运营状态进行类型分区，选择不同的地铁运营状态，以进行合理有效的隧道排风机环保节能解决方案。因此，鼓风机的速比根据列车与网站之间的不同距离进行调整。列车与网站的距离越近，通风机的运行机械设备越大。当列车离开地铁站时，可选择低速档操作工业设备。为了完成隧道排风机运行速度的有效控制，必须及时反馈列车的运行位置和运行状况，以立即确保地铁与排风机之间相对位置的有效性。此外，在保证系统整体运行的情况下，充分考虑其环境温度标准，有效控制和限制排风机的日常运行时间。因此，进一步降低排风机机械设备的压力，确保系统运行的速度和质量。

3.3中央空调智能模糊控制系统

为了更好地实现节能环保的目标，选择了中间空调的智能模糊控制系统。根据空调外部机组运行所需的最佳主要参数，创建了一套优秀的空调水系统变流量监测实体模型，完成了空调系统负荷的动态跟踪和系统软件运行的同步控制，使中间空调系统（空调外部单元、冷冻水系统软件和冷却系统）始终处于最佳运行状态，确保空调系统在所有负载条件下高效运行，以实现最高的环保和节能，它不仅为客户提供了一种管理方法，一个先进的中间空调系统技术服务平台，完成了中间空调系统的计算机管理，而且改进了传统的家用中央空调恒流监测方法，并完成空调制冷剂总流量（冷冻水、冷却循环水、空调空气）随负荷变化的转换，使动能供应满足动能要求，最大限度地降低制冷剂总流量的运输能耗，为客户创造更大的环境和节能经济效益。中间空调智能模糊控制系统在保证中央空调服务水平和安全稳定运行的前提下，实现了节能环保的总体目标。根据标准化管理和分散控制的标准，选择电子信息技术、智能控制技术和信息系统集成技术，以确保空调系统的机器和设备能够根据提升控制方法在变负荷工况下高效运行，从而降低所有空调系统的能耗成本，提高地铁入口的运营经济收入。它主要负责将汽车空调系统的可变总流量控制系统、动态水力平衡操作子系统和末端空气处理的变频控制系统集成到一个统一的软件系统中，以方便地完成设施的监测、操作、监督和其他操作。这样，对于地铁车站中央空调控制系统，从网络架构的角度将空调通风设备的调节和管理分为两个层次：最低层次是监控层，由具有专业监控功能的各子系统（如汽车空调系统变总流量控制系统、动态水力平衡运行子系统、尾气处理变频控制系统等）组成，各监控子系统可独立完成各现场的计算和逻辑操作；顶层是高级管理层，重点是机器和设备的远程监控和工作管理，指示环境温度、总流量、工作压力、每个测量点的气体含量以及机器和设备的运行、常见故障、电机运行频率、功能损失。同时，它提供了记录、图形、表格、用户管理系统、数据分析、数据统计等管理功能。

3.4地铁站公共区域的空调系统运营优化

在地铁站的公共区域进行空调系统的运用过程当中，要根据车站当日的客流量的变化情况进行空调的变量调节。其中主要是采用风机的变频调节方式来实现节能降耗。由于风机的变频调节，具有较大的调节范围，并且调节过程较为灵活，从而能够使得风量的控制更加精准，不会由于风量降低而导致风机的工作效率受到额外的影响。所以变频调节能够有效地实现组合式空调机组、小新风机以及回排风机的节能。当前车站公共区域的空调系统主要采用的是过渡季组合式的空调机器送风以及回排风机进行排风的模式。而在实际运行的过程当中，可以利用地铁出入口进行排风，从而保证在过渡季只送风不排风或只排风不送风，这样能够有效地满足乘客对于新风量的需要，实现高效节能。

3.5集中供冷

充分考虑中央空调系统集中程度的不同，地铁车站通风空调系统中的水循环系统可以采用分散冷却和集中冷却进行温度调节。前者的应用相对普遍，但随着时代的快速发展和环保节能技术的进步，集中供冷技术已逐渐取代分散供冷，成为地铁车站通风空调系统中较为合理的供冷方式，并日益受到广泛重视和认可。集中冷却方式是通过在地铁站划分的不同区域设置相应的集中冷却系统，为该区域的通风空调系统提供冷水。采用集中冷却技术可以进一步减少对区域的过度占用，降低机械、设备和技术管理方法的难度系数，提高集中冷却技术应用的难度系数。在这种情况下，集中冷却技术的应用需要更多性能更好的保温材料和冷却管件，因此需要更多的成本资金投资。同时，对于集中冷却系统，也应使用自动控制装置。

3.6地铁站设备管理用房空调系统

(1）送风温差。在进行车站的设备管理用房设备空调系统的过程当中，可以通过提高管理用房的送风温差来降低送风量，使得空调系统的投资成本以及运行费用能够得到降低。但是在车站以及变电所当中，还存在一部分弱电设备，这部分弱电设备的发热体量较大。所以要在电气设备空载时保证不会出现结露现象的前提之下将送风温差提高，从而实现节能降耗的目的。（2）变电所的空调系统的优化。当前的地铁站的地下变电所主要采用的是一次回风定风量系统。主要工作原理是运用冷风来对于房间温度进行降温，保持温度在36℃以内。然而，在实际运营的过程当中，其发热量会由于列车停运等因素而降低。在列车运行的过程当中整流变压器，发热量达到了36kW，但列车停运之后，其发热量在6kW以内，列车运行的过程当中，配电变压器的发热量约为18kW，而停止运行时，其发热量在6kW以内，除此之外，其他的供电设备在车站运营停止之后，发热量也会急剧降低，但此时空调系统仍然处于负荷运行的状态，从而导致了能源的大量消耗。

3.7风阀控制新风量

根据相关数据和合理的统计分析，高峰时段地铁交通出行客流迟早会占到地铁24小时客流数据的一半以上。因此，地铁交通出行必须在早、中、晚高峰时段承受很大的工作压力。此外，在地铁交通运营的情况下，每个时段24小时的客流条件不同且不断变化，因此基础数据的准确性不强。在这种情况下，完全没有必要选择地铁的较大客流和最小客流来进行通风空调系统软件的设计方案，这将导致网络资源的严重消耗。因此，在进行地铁客流计算时，我们可以整理和总结24小时地铁客流的大致总数，引入即时反馈机制和交流电机调速系统软件，并立即合理地收集相应的数据信息，从而根据此数据信息调整电动风阀的开度，从而实现地铁通风空调系统软件排风量的有效控制，还可以完成新风系统负荷数据的即时引入，从而保证今后节能管理的合理实施。在这种情况下，前电动空气阀的开启水平必须是完成新风系统负荷合理变化的基础。

3.8蒸发冷凝式制冷机组

蒸发冷凝式制冷机组当中主要采用的是蒸发式冷凝器，该设备主要是利用冷却水，在蒸发过程当中的吸收热，将制冷剂进行蒸汽式的凝结，通过制冷剂在管道内凝结释放出的热，通过油膜管壁传递到水膜当中，最后由水的蒸发将热量传递到空气当中，而蒸发时的水蒸气则会随着空气离开。蒸发式冷凝器与冷却塔的风机的功率相同，但功率仅仅为风冷式冷凝器的1/3。其中，蒸发冷凝式制冷机组中的水泵的循环水量较小，因此，该机组所需要的水泵的功率仅仅占冷凝器与冷却塔系统的水泵功率的1/4，能够减少七成的功率消耗。

4结论

基于以上描述，文中指出的地铁车站通风空调控制系统的设计和节能改进可以进一步提高通风空调系统软件的应用效果，降低功耗和能耗，也可以降低资金投资成本。同时，具有良好的环境效益和经济效益。在我国大力推进可持续发展的今天，这种节能系统软件的制定和使用可以对我国的能源节约产生更好的效果。

参考文献：

[1]常馨元.地铁车辆空调制冷系统的节能设计探讨[J].中国科技投资,2019,000(010):184.

[2]李勇.地铁空调系统全面控制与节能方案[J].科学大众,2019,00(006):P.94-94.

[3]储天文.地铁通风空调系统的能耗现状和节能措施研究[J].建材与装饰,2020,No.599(02):264-265.