地铁通风空调系统的能耗现状和节能措施研究

2020-11-26王伟

商品与质量 2020年7期

王伟

昆明地铁运营有限公司云南昆明 650000

根据有关数据统计，地铁中的通风系统消耗能源所占比例大约是地铁运行消耗总能源的50%。由此可得，控制地铁能源消耗的最关键一步就是优化完善地铁的通风系统。针对我国目前所使用的地铁通风系统中所存在的问题进行探讨和论述，还根据我国目前的能源管理情况进行分析和调整，利用一系列方式对节能进行改进，所有的措施都是为了节能减排和提高地铁运行带来的效益[1]。

1 我国目前所使用的地铁通风系统能源消耗的具体情况

1.1 建立地铁通风系统机制

（1）开式系统。开式系统是应用机械或”活塞效应”的方法使地铁内部与外界交换空气，利用外界空气冷却车站和隧道。①活塞通风当列车的正面与隧道断面面积之比(称为阻塞比)大于0.4时，由于列车在隧道中高速行驶，由于活塞作用使列车正面的空气受压，形成正压，列车后面的空气稀薄，形成负压，由此产生空气流动。活塞风量的大小与列车在隧道内的阻塞比、列车行驶速度、列车行驶空气阻力系数、空气流经隧道的阻力等因素有关。因此对于全部应用活塞风来冷却隧道的系统来说，应计算活塞风井的间距及风井断面尺寸，让换气量达到设计要求。②机械通风当活塞式通风不能满足地铁除余热与余湿的要求时，要设置机械通风系统。车站通风一般为横向的送排风系统；区间隧道一般为纵向的送排风系统。这些系统应同时具备排烟功能。区间隧道较长时，宜在区间隧道中部设中间风井。对于当地气温不高，运量不大的地铁系统，可设置车站与区间连成一起的纵向通风系统，从而提高车站环境通风效果。

（2）闭式系统。闭式系统使地铁内部基本上与外界大气隔断，仅供给满足乘客所需的新鲜空气量。车站一般采用空调系统，而区间隧道的冷却是借助于列车运行的”活塞效应”携带一部分车站空调冷风来实现。这种系统多用于当地最热月的月平均温度高于25℃、且运量较大、高峰时间内每小时的列车运行对数和每列车车辆数的乘积大于180的地铁系统[2]。在过渡季节，因车站与地铁没有隔开，地铁内的空气由于列车活塞效应通过站台门上部及车站乘客上下车的车门，最后通过站端的活塞风井与外界进行通风换气，通过这一功能，车站不需要开启通风，在某一程度上节约了成本，降低了耗能。

1.2 通风空调运行控制方面的不足

通风空调运行控制方面包含较多的技术性问题，如风机水泵变频调速控制策略、风水联动节能控制系统技术等，这些技术的合理运用可以使暖通空调系统达到节能减排的标准要求。但在实际工作中，通风空调的运行状态没有得到重视，而且从事空调检修保养的工作人员缺乏专业水平，从而让设备状态达不到最佳运行状态，而导致地铁通风空调系统耗能浪费，居高不下。

2 地铁通风空调系统的节能措施

2.1 风阀控制新风量节能

根据地铁的有关数据客流量一般在一天的早上6：30-8：30和下午5：00-7：00期间，即上下班高峰期最大均超过全天平均流量的50%，尤其是在早上7：30时达到最大值所以控制环控系统夏季的新风量使其适应客流量的变化可以达到节能的目的。目前车站运行模式看新风量由新风风机固定提供的，通过风阀的开启程度来控制。因此可以根据客运情况，由站上焓值量反映到中央系统控制风阀开度，满足车站新风量供给。

2.2 变频调速控制节能

在地铁环控系统中由于车站设备管理用房空调通风系统（小系统）的容量较小采用变频调速的意义不大，而制冷空调循环水系统（水系统）中冷冻机已具有负荷自动调节功能所以可不对水系统进行调节，另外隧道通风系统（TVF系统）平时不运行火灾排烟时全速运转节能潜力较小，也可以不作变频考虑；而大系统一般采用定风量一次回风全空气系统在车站两端的环控机房及风道中分别布置2台组合式空调箱，2台回/排风机和1台空调新风机，其中空调新风机的功率较小一般为4kW，可以不考虑变频，因此主要考虑组合式空调箱和回/排风机的变频调速即可。换句话说，变频调速技术就是利用计算机技术控制地铁空调通风系统运行，根据地铁内部的空气质量来选择地铁空调通风系统运行的台数，一方面，不仅保证了地铁内部空气的质量，满足最基本的环境需求。另一方面，还控制了地铁空调通风系统能源消耗的总量，从而达到节能减排的目的。

2.3 空调水系统的节能

车站空调水系统一般采用定水量系统，即冷水机组和水泵的水量不变在末端设备（组合式空调箱等）设置电动二通阀，在供回水干管或集水器和分水器之间设置压差调节阀，通过改变水流量来适应空调区域负荷的要求可以达到节能的目的。通过对离心式螺杆式和活塞式冷水机组在部分负荷运行是否稳定，是否节能等的比较认为：低负荷时不会发生喘振COP值居中且负荷调节范围大（20%-100%）的螺杆式机组适合于地铁[3]。