地鐵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計淺析

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摘要：在當前我國的地鐵系統(tǒng)當中，空調(diào)系統(tǒng)在能源的消耗方面占據(jù)的比例較大，因此具有較高的節(jié)能潛力。本文將對于地鐵空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成進行分析，并根據(jù)其耗能特點提出如何進行地鐵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設計。

關鍵詞：地鐵；空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能設計

隨著城市交通的不斷發(fā)展，地鐵的舒適快捷性能成為了現(xiàn)代社會當中的重要交通工具，而節(jié)能減排是當今社會研究的重要課題之一。其中，地鐵在運營過程當中的能源消耗較大，隨著我國軌道建設的不斷發(fā)展與規(guī)模的不斷擴大，能源節(jié)約問題越發(fā)的凸顯出來。根據(jù)調(diào)查顯示，在我國南方城市地鐵的空調(diào)系統(tǒng)耗能占到了地鐵運營過程中總能源消耗的1/2，在北方的城市地鐵系統(tǒng)當中，空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗為地鐵總運營耗能的1/3。而空調(diào)系統(tǒng)是地鐵運營過程當中的節(jié)能潛力大戶，所以在進行地鐵空調(diào)系統(tǒng)的設計以及設備的選擇運營模式之上，要進行優(yōu)化設計，從而找到地鐵運營的節(jié)能減排措施。

1地鐵空調(diào)系統(tǒng)的組成分析

1.1隧道通風空調(diào)系統(tǒng)

隧道通風空調(diào)系統(tǒng)主要包括車站隧道通風系統(tǒng)和區(qū)間隧道通風系統(tǒng)。在列車正常運行的過程當中，通過利用列車的活塞風以及車站之間的排熱系統(tǒng)進行列車的散熱，以及地下區(qū)間的通風換氣工作，從而保證區(qū)間內(nèi)的溫度，在設計標準范圍之內(nèi)，為地鐵乘客提供一個舒適的室外環(huán)境。在每日晨間地鐵運營前以及夜間地鐵停止運行后，要將隧道內(nèi)的通風機開起，并采用隔站排風的方式，對區(qū)間的隧道進行通風，從而保證該區(qū)域內(nèi)能夠完成通風換氣以及降溫。當列車區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)了火災時，隧道通風系統(tǒng)可以同時作為排煙，系統(tǒng)進行工作，從而助力人員疏散等工作的開展。當車站以及車軌區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)火災，要及時關閉下排的熱風并開啟熱風機，將煙霧從上排熱風道排出。

1.2地鐵站公共區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)

地鐵站公共區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)主要由回排風機，排煙風機以及組合式空調(diào)機組構(gòu)成。公共區(qū)域內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)能夠保證地鐵在運行的過程當中，為地鐵乘客提供一個良好舒適的乘車環(huán)境。當出現(xiàn)火災情況時，可以通過大系統(tǒng)來啟動排煙風機進行排煙，從而為乘客提供流通的空氣，保證人員疏散工作的有效開展。

1.3地鐵設備管理用房的空調(diào)系統(tǒng)

地鐵設備管理用房的系統(tǒng)當中，主要是根據(jù)房間類型進行劃分，主要包括弱電設備房間空調(diào)系統(tǒng)、管理用房空調(diào)系統(tǒng)以及變電所房間冷風降溫系統(tǒng)等小系統(tǒng)。系統(tǒng)當中主要包括新風機，排風機，柜式空調(diào)回排風機，排煙風機等設備，小系統(tǒng)的主要工作內(nèi)容是，為地鐵運營人員提供良好的工作環(huán)境以及良好的設備運營環(huán)境。

2地鐵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方向以及相應措施

2.1可調(diào)通風型站臺門系統(tǒng)

可調(diào)通風型站臺門系統(tǒng)是將閉式系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的優(yōu)點集于一體，在我國當前的地鐵系統(tǒng)當中，閉式系統(tǒng)以及屏蔽門系統(tǒng)應用較為成熟?？烧{(diào)通風型站臺門系統(tǒng)在使用空調(diào)的季節(jié)，會依照屏蔽門系統(tǒng)進行工作，而在非空調(diào)季節(jié)則以閉式系統(tǒng)進行運轉(zhuǎn)?？烧{(diào)通風型站臺門在空調(diào)季節(jié)能夠與區(qū)間車道區(qū)分開，從而減少車站內(nèi)的熱空氣，并使得空調(diào)的冷負荷能夠得到減輕。在非空調(diào)季節(jié)能夠?qū)⑺淼琅c車進行聯(lián)通，通過列車的活塞風將室外的流通空氣引入，從而實現(xiàn)自然通風并降低風機耗能。

2.2隧道通風系統(tǒng)的運營優(yōu)化

在隧道通風系統(tǒng)應用的過程當中，車站排熱風機以及隧道通風機的功率較大，所以要在隧道通風系統(tǒng)運行的過程當中，依據(jù)實際情況，合理的安排機器的使用時間，并盡可能地縮短其開機時間。例如在區(qū)間隧道進行早晚通風的過程當中，在能夠滿足空氣要求的情況下，要盡量的減少通風的次數(shù)，以及開啟風機的時長。當隧道內(nèi)的溫度在要求范圍之內(nèi)時，可以關閉車站排熱風機，而在極端情況下，再將車站排熱風機投入使用。

2.3地鐵站公共區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)運營優(yōu)化

在地鐵站的公共區(qū)域進行空調(diào)系統(tǒng)的運用過程當中，要根據(jù)車站當日的客流量的變化情況進行空調(diào)的變量調(diào)節(jié)。其中主要是采用風機的變頻調(diào)節(jié)方式來實現(xiàn)節(jié)能降耗。由于風機的變頻調(diào)節(jié)，具有較大的調(diào)節(jié)范圍，并且調(diào)節(jié)過程較為靈活，從而能夠使得風量的控制更加精準，不會由于風量降低而導致風機的工作效率受到額外的影響。所以變頻調(diào)節(jié)能夠有效地實現(xiàn)組合式空調(diào)機組、小新風機以及回排風機的節(jié)能。當前車站公共區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)主要采用的是過渡季組合式的空調(diào)機器送風以及回排風機進行排風的模式。而在實際運行的過程當中，可以利用地鐵出入口進行排風，從而保證在過渡季只送風不排風或只排風不送風，這樣能夠有效地滿足乘客對于新風量的需要，實現(xiàn)高效節(jié)能。

2.4地鐵站設備管理用房空調(diào)系統(tǒng)

（1）送風溫差。在進行車站的設備管理用房設備空調(diào)系統(tǒng)的過程當中，可以通過提高管理用房的送風溫差來降低送風量，使得空調(diào)系統(tǒng)的投資成本以及運行費用能夠得到降低。但是在車站以及變電所當中，還存在一部分弱電設備，這部分弱電設備的發(fā)熱體量較大。所以要在電氣設備空載時保證不會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象的前提之下將送風溫差提高，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。（2）變電所的空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化。當前的地鐵站的地下變電所主要采用的是一次回風定風量系統(tǒng)。主要工作原理是運用冷風來對于房間溫度進行降溫，保持溫度在36℃以內(nèi)。然而，在實際運營的過程當中，其發(fā)熱量會由于列車停運等因素而降低。在列車運行的過程當中整流變壓器，發(fā)熱量達到了36kW，但列車停運之后，其發(fā)熱量在6kW以內(nèi)，列車運行的過程當中，配電變壓器的發(fā)熱量約為18kW，而停止運行時，其發(fā)熱量在6kW以內(nèi)，除此之外，其他的供電設備在車站運營停止之后，發(fā)熱量也會急劇降低，但此時空調(diào)系統(tǒng)仍然處于負荷運行的狀態(tài)，從而導致了能源的大量消耗。

2.5直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)

直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)，是在表冷器當中加入制冷劑來對空氣進行冷卻。與表冷器當中加入冷凍水來冷卻空氣的方法相比較，直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性更強，主要表現(xiàn)為，首先，當蒸發(fā)溫度提高后，制冷機組的效率也能夠提高，在理論上來說，當蒸發(fā)溫度提高3℃之后，制冷系統(tǒng)的工作效率可以提高17%，從而實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化。第二，制冷劑與冷凍水相比，其缺少了冷凍水的輸送環(huán)節(jié)這一部分的能源消耗，從而節(jié)約了冷凍站運行消耗的能源15%。

2.6蒸發(fā)冷凝式制冷機組

蒸發(fā)冷凝式制冷機組當中主要采用的是蒸發(fā)式冷凝器，該設備主要是利用冷卻水，在蒸發(fā)過程當中的吸收熱，將制冷劑進行蒸汽式的凝結(jié)，通過制冷劑在管道內(nèi)凝結(jié)釋放出的熱，通過油膜管壁傳遞到水膜當中，最后由水的蒸發(fā)將熱量傳遞到空氣當中，而蒸發(fā)時的水蒸氣則會隨著空氣離開。蒸發(fā)式冷凝器與冷卻塔的風機的功率相同，但功率僅僅為風冷式冷凝器的1/3。其中，蒸發(fā)冷凝式制冷機組中的水泵的循環(huán)水量較小，因此，該機組所需要的水泵的功率僅僅占冷凝器與冷卻塔系統(tǒng)的水泵功率的1/4，能夠減少七成的功率消耗。

2.7空調(diào)水系統(tǒng)的變流量設計

地鐵車站在每日運行的過程當中，其負荷量較大，因此，要對于空調(diào)水泵以及冷卻塔進行變頻控制，從而實現(xiàn)地鐵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。在自動控制方面，可以對于空調(diào)水系統(tǒng)設備運行過程當中的變量進行全方位的采集，再將其傳送到智能控制器上，通過智能控制器來對于系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行推算，從而計算出在未來地鐵運行過程當中系統(tǒng)需要的運行參數(shù)。同時運用變頻技術(shù)來對于水泵進行自動控制，通過調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)空調(diào)當中水系統(tǒng)的循環(huán)流量的調(diào)控，使得空調(diào)冷水機組的轉(zhuǎn)換率較高，保證空調(diào)系統(tǒng)能夠在各種狀態(tài)下保證最佳負荷，從而實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的整體節(jié)能優(yōu)化。

2.8通過細節(jié)設計降低系統(tǒng)耗能

可以對于風道進行優(yōu)化設計，從而降低風道中的阻力，實現(xiàn)節(jié)能。在對于車站設備以及管路用房進行布置的過程當中，要與實際情況相匹配，盡量簡短輸送的距離，此外，對于地鐵車站的空調(diào)系統(tǒng)以及設備用房的空調(diào)服務當中，應當根據(jù)就近原則靈活的進行排風道的布置，從而使得通風管道的長度能夠縮短，盡量減小風機功率，達成運行費用降低以及節(jié)能的目標?？偠灾?，對于地鐵的空調(diào)系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，并通過運用多種節(jié)能措施來實現(xiàn)高效節(jié)能。在進行地鐵節(jié)能的過程當中，降低地鐵系統(tǒng)的耗能是一項工程量較大的任務，需要各個部門緊密合作，將節(jié)能理念貫穿到地鐵空調(diào)系統(tǒng)的設計全過程中。隨著節(jié)能通風設備的發(fā)展以及系統(tǒng)的優(yōu)化升級，地鐵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能能力也會逐漸提高，并實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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作者:丁逆 單位:華設設計集團股份有限公司