地鐵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)淺析

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摘要：在當(dāng)前我國(guó)的地鐵系統(tǒng)當(dāng)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(duì)于地鐵空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行分析，并根據(jù)其耗能特點(diǎn)提出如何進(jìn)行地鐵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：地鐵；空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計(jì)

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(huì)當(dāng)中的重要交通工具，而節(jié)能減排是當(dāng)今社會(huì)研究的重要課題之一。其中，地鐵在運(yùn)營(yíng)過程當(dāng)中的能源消耗較大，隨著我國(guó)軌道建設(shè)的不斷發(fā)展與規(guī)模的不斷擴(kuò)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(guó)南方城市地鐵的空調(diào)系統(tǒng)耗能占到了地鐵運(yùn)營(yíng)過程中總能源消耗的1/2，在北方的城市地鐵系統(tǒng)當(dāng)中，空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗為地鐵總運(yùn)營(yíng)耗能的1/3。而空調(diào)系統(tǒng)是地鐵運(yùn)營(yíng)過程當(dāng)中的節(jié)能潛力大戶，所以在進(jìn)行地鐵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及設(shè)備的選擇運(yùn)營(yíng)模式之上，要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而找到地鐵運(yùn)營(yíng)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(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

隧道通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要包括車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)和區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)。在列車正常運(yùn)行的過程當(dāng)中，通過利用列車的活塞風(fēng)以及車站之間的排熱系統(tǒng)進(jìn)行列車的散熱，以及地下區(qū)間的通風(fēng)換氣工作，從而保證區(qū)間內(nèi)的溫度，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，為地鐵乘客提供一個(gè)舒適的室外環(huán)境。在每日晨間地鐵運(yùn)營(yíng)前以及夜間地鐵停止運(yùn)行后，要將隧道內(nèi)的通風(fēng)機(jī)開起，并采用隔站排風(fēng)的方式，對(duì)區(qū)間的隧道進(jìn)行通風(fēng)，從而保證該區(qū)域內(nèi)能夠完成通風(fēng)換氣以及降溫。當(dāng)列車區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)了火災(zāi)時(shí)，隧道通風(fēng)系統(tǒng)可以同時(shí)作為排煙，系統(tǒng)進(jìn)行工作，從而助力人員疏散等工作的開展。當(dāng)車站以及車軌區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)，要及時(shí)關(guān)閉下排的熱風(fēng)并開啟熱風(fēng)機(jī)，將煙霧從上排熱風(fēng)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(fēng)機(jī)，排煙風(fēng)機(jī)以及組合式空調(diào)機(jī)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(yùn)行的過程當(dāng)中，為地鐵乘客提供一個(gè)良好舒適的乘車環(huán)境。當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)情況時(shí)，可以通過大系統(tǒng)來啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)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(shè)備管理用房的空調(diào)系統(tǒng)

地鐵設(shè)備管理用房的系統(tǒng)當(dāng)中，主要是根據(jù)房間類型進(jìn)行劃分，主要包括弱電設(shè)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(fēng)降溫系統(tǒng)等小系統(tǒng)。系統(tǒng)當(dāng)中主要包括新風(fēng)機(jī)，排風(fēng)機(jī)，柜式空調(diào)回排風(fēng)機(jī)，排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備，小系統(tǒng)的主要工作內(nèi)容是，為地鐵運(yùn)營(yíng)人員提供良好的工作環(huán)境以及良好的設(shè)備運(yùn)營(yíng)環(huán)境。

2地鐵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方向以及相應(yīng)措施

2.1可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)

可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)是將閉式系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)集于一體，在我國(guó)當(dāng)前的地鐵系統(tǒng)當(dāng)中，閉式系統(tǒng)以及屏蔽門系統(tǒng)應(yīng)用較為成熟。可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)在使用空調(diào)的季節(jié)，會(huì)依照屏蔽門系統(tǒng)進(jìn)行工作，而在非空調(diào)季節(jié)則以閉式系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)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(fù)荷能夠得到減輕。在非空調(diào)季節(jié)能夠?qū)⑺淼琅c車進(jìn)行聯(lián)通，通過列車的活塞風(fēng)將室外的流通空氣引入，從而實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)并降低風(fēng)機(jī)耗能。

2.2隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)優(yōu)化

在隧道通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用的過程當(dāng)中，車站排熱風(fēng)機(jī)以及隧道通風(fēng)機(jī)的功率較大，所以要在隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的過程當(dāng)中，依據(jù)實(shí)際情況，合理的安排機(jī)器的使用時(shí)間，并盡可能地縮短其開機(jī)時(shí)間。例如在區(qū)間隧道進(jìn)行早晚通風(fēng)的過程當(dāng)中，在能夠滿足空氣要求的情況下，要盡量的減少通風(fēng)的次數(shù)，以及開啟風(fēng)機(jī)的時(shí)長(zhǎng)。當(dāng)隧道內(nèi)的溫度在要求范圍之內(nèi)時(shí)，可以關(guān)閉車站排熱風(fēng)機(jī)，而在極端情況下，再將車站排熱風(fēng)機(jī)投入使用。

2.3地鐵站公共區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化

在地鐵站的公共區(qū)域進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)用過程當(dāng)中，要根據(jù)車站當(dāng)日的客流量的變化情況進(jìn)行空調(diào)的變量調(diào)節(jié)。其中主要是采用風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)節(jié)方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。由于風(fēng)機(jī)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(fēng)量的控制更加精準(zhǔn)，不會(huì)由于風(fēng)量降低而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)組合式空調(diào)機(jī)組、小新風(fēng)機(jī)以及回排風(fēng)機(jī)的節(jié)能。當(dāng)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(jī)器送風(fēng)以及回排風(fēng)機(jī)進(jìn)行排風(fēng)的模式。而在實(shí)際運(yùn)行的過程當(dāng)中，可以利用地鐵出入口進(jìn)行排風(fēng)，從而保證在過渡季只送風(fēng)不排風(fēng)或只排風(fēng)不送風(fēng)，這樣能夠有效地滿足乘客對(duì)于新風(fēng)量的需要，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能。

2.4地鐵站設(shè)備管理用房空調(diào)系統(tǒng)

（1）送風(fēng)溫差。在進(jìn)行車站的設(shè)備管理用房設(shè)備空調(diào)系統(tǒng)的過程當(dāng)中，可以通過提高管理用房的送風(fēng)溫差來降低送風(fēng)量，使得空調(diào)系統(tǒng)的投資成本以及運(yùn)行費(fèi)用能夠得到降低。但是在車站以及變電所當(dāng)中，還存在一部分弱電設(shè)備，這部分弱電設(shè)備的發(fā)熱體量較大。所以要在電氣設(shè)備空載時(shí)保證不會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象的前提之下將送風(fēng)溫差提高，從而實(shí)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(dāng)前的地鐵站的地下變電所主要采用的是一次回風(fēng)定風(fēng)量系統(tǒng)。主要工作原理是運(yùn)用冷風(fēng)來對(duì)于房間溫度進(jìn)行降溫，保持溫度在36℃以內(nèi)。然而，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)的過程當(dāng)中，其發(fā)熱量會(huì)由于列車停運(yùn)等因素而降低。在列車運(yùn)行的過程當(dāng)中整流變壓器，發(fā)熱量達(dá)到了36kW，但列車停運(yùn)之后，其發(fā)熱量在6kW以內(nèi)，列車運(yùn)行的過程當(dāng)中，配電變壓器的發(fā)熱量約為18kW，而停止運(yùn)行時(shí)，其發(fā)熱量在6kW以內(nèi)，除此之外，其他的供電設(shè)備在車站運(yùn)營(yíng)停止之后，發(fā)熱量也會(huì)急劇降低，但此時(shí)空調(diào)系統(tǒng)仍然處于負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)，從而導(dǎo)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(dāng)中加入制冷劑來對(duì)空氣進(jìn)行冷卻。與表冷器當(dāng)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(qiáng)，主要表現(xiàn)為，首先，當(dāng)蒸發(fā)溫度提高后，制冷機(jī)組的效率也能夠提高，在理論上來說，當(dāng)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(shí)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(yùn)行消耗的能源15%。

2.6蒸發(fā)冷凝式制冷機(jī)組

蒸發(fā)冷凝式制冷機(jī)組當(dāng)中主要采用的是蒸發(fā)式冷凝器，該設(shè)備主要是利用冷卻水，在蒸發(fā)過程當(dāng)中的吸收熱，將制冷劑進(jìn)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(dāng)中，最后由水的蒸發(fā)將熱量傳遞到空氣當(dāng)中，而蒸發(fā)時(shí)的水蒸氣則會(huì)隨著空氣離開。蒸發(fā)式冷凝器與冷卻塔的風(fēng)機(jī)的功率相同，但功率僅僅為風(fēng)冷式冷凝器的1/3。其中，蒸發(fā)冷凝式制冷機(jī)組中的水泵的循環(huán)水量較小，因此，該機(jī)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(shè)計(jì)

地鐵車站在每日運(yùn)行的過程當(dāng)中，其負(fù)荷量較大，因此，要對(duì)于空調(diào)水泵以及冷卻塔進(jìn)行變頻控制，從而實(shí)現(xiàn)地鐵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。在自動(dòng)控制方面，可以對(duì)于空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中的變量進(jìn)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(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，從而計(jì)算出在未來地鐵運(yùn)行過程當(dāng)中系統(tǒng)需要的運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)運(yùn)用變頻技術(shù)來對(duì)于水泵進(jìn)行自動(dòng)控制，通過調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)空調(diào)當(dāng)中水系統(tǒng)的循環(huán)流量的調(diào)控，使得空調(diào)冷水機(jī)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(fù)荷，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的整體節(jié)能優(yōu)化。

2.8通過細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)降低系統(tǒng)耗能

可以對(duì)于風(fēng)道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而降低風(fēng)道中的阻力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在對(duì)于車站設(shè)備以及管路用房進(jìn)行布置的過程當(dāng)中，要與實(shí)際情況相匹配，盡量簡(jiǎn)短輸送的距離，此外，對(duì)于地鐵車站的空調(diào)系統(tǒng)以及設(shè)備用房的空調(diào)服務(wù)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)就近原則靈活的進(jìn)行排風(fēng)道的布置，從而使得通風(fēng)管道的長(zhǎng)度能夠縮短，盡量減小風(fēng)機(jī)功率，達(dá)成運(yùn)行費(fèi)用降低以及節(jié)能的目標(biāo)。總而言之，對(duì)于地鐵的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過運(yùn)用多種節(jié)能措施來實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能。在進(jìn)行地鐵節(jié)能的過程當(dāng)中，降低地鐵系統(tǒng)的耗能是一項(xiàng)工程量較大的任務(wù)，需要各個(gè)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(shè)計(jì)全過程中。隨著節(jié)能通風(fēng)設(shè)備的發(fā)展以及系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)，地鐵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能能力也會(huì)逐漸提高，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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作者:丁逆 單位:華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司