浅谈地铁环控轨道通风系统节能

范志锋

摘要：轨道排风机作为列车进入车站隧道内停靠时的内热源排走，满足列车散热及车站站台上人员的安全和舒适性。但在地铁运营设计中是以远期需求设计，在要针对目前地铁的特点，仍未达到远期需求的情况下，在满足现有系统需求，通过优化环控系统模式，采用合理的系统设计并进行科学的运行控制，调整减少隧道通风设备的开启数量和方式，实现达到节能的目的。

关键词：轨道排风机；优化；运行控制；节能

引言

地铁是一类特殊的建筑，是由多个车站通过隧道连接成的一个整体。地铁系统整体位于地下，车站和隧道被数米至数十米厚的土层覆盖，是一个相对封闭的场所。内部空间（包括隧道和站台，站厅等）较大，但与外界连通的开口相对较少，只有少量的通风井和车站的出入口与外界直接连通。由于功能上的要求，地铁一般是全年运行的，在车站和隧道内有大量的人流和车流。而且流量在不断地变化。同时，受地铁内部的内热源影响，比如列车牵引系统，车站照明等这些设备都会产生巨大的热源，另外每天大量的乘客和工作人员的新陈代谢也产生大量的热湿负荷和二氧化碳，仅靠空气的自然流动和扩散，是无法排满足的，需要在地铁环境内维持一个舒适的乘车环境，无疑就是靠环控系统的运作。其中负责车站区间排热风的车站轨道排风机，采用单向运转耐高温轴流风机，一般设置在车站两端的排热风道内，每端设置2台，各自承担半座一半车站的轨顶排风和站台下排风，以排除车站区间的余热，减少列车发热量对车站区间影响。

目前三号线车站轨道排风机采用的型号为NXT-17№12.5A、NXT-17№14A（15KW）、NXT-17№16A型号的耐高温轴流通风机。全线共有三号线轨道排风机共有72台，其中功率为15KW的有18台，功率为18.5KW的有32台，功率为22KW的有22台，车站轨道排风系统由四台轨道风机及相应的风阀组合而成。运营期间，根据现有的系统正常模式运行，每日全线各站开启四台轨道风机对车站隧道进行通风，排除客运列车停站产生的废气、废热。按每天每台运行17小时。则每年轨道排风系统用电量为835万千瓦。

在地铁设计的原有的轨道排风模式中正常情况下是开启4台轨道排风机，由于该模式是根据远期系统负荷需求设计的，在目前运营工况下存在一定的设计余量，根据地铁机电系统设计以及运行优化模式等案例经验，通过对类似隧道内温度的模拟计算，在开启目前一半轨道排风机的工况下，远期隧道内温度就不会超过地铁设计规范中隧道允许最高干球温度40℃的要求，因此可采用车站两端各开启一台轨道排风机的模式。

在制定实施节能模式的过程中，首先要保障原有系统设计功能和参数要求，不能低于系统功能的设计标准，在保障运营服务水平的基础进行运行模式的优化。在保障系统功能的基础上，通过模式的优化，降低系统能耗，实现节能减排和降低运营成本的目的。在同等运行条件下，保证站台隧道区温度满足设计要求（不超过40度）。

根据形成优化后的新模式表，每个车站A、B端各开启一台轨道排风机，根据单双月进行单双号设备的切换，以均衡设备的运行时间，并明确相关风机风阀的开启模式，编制相应的系统运行模式表。

在隧道温度的检测点统一定为进站端隧道，测量方法为用红外线测温仪测量隧道壁温度，从空调季节来进行测量，每月测量两次，测量时间间隔约为15天。并跟踪隧道温度状况。

表2 轨道排风模式优化调整电耗分析表

若三号线实施轨道排风节能模式的18个站点，根据测试情况，估算实施节能模式后减少系统设备运行功率619kw，按目前每天运行17小时计算，全年节约电量384.4万千瓦时。

（1）因电机的运行功率（kw）=运行电流（A）×运行电压（V）×1.732×cosφ（电机功率因数）/1000（w和kw的单位换算），根据系统和设备参数，运行电压为380V，电机功率因数为0.83，故：减少运行功率=两种模式的运行电流差值×380×1.732×0.83/1000。

（2）因目前轨道排风机每天开启17小时，每年356天运行，故：采用单台风机的模式每年减少风机运行电量为：减少运行功率619kw×17小时×365天=3844001千瓦时。

结论

（1）在执行轨道排风节能优化模式后，设备监控系统软件和环控系统设备运行稳定，且根据（表1）的隧道温度跟踪检测结果，车站隧道区的温度均在30℃以内，维持在较低的温度水平，没有升高的情况和趋势，能满足设计和系统运行要求（不超过40℃），而轨道排风机运行功率较原有模式降低了40kw（表2）。

若全线轨道排风节能优化后，则全年节约电量384.4万千瓦时。

（2）在降低轨道排风系统能耗的同时，也减少了站台的屏蔽门漏风量，降低了车站空调系统的新风冷负荷造成间接节能效益链。

（3）实行轨道排风节能优化模式后，轨道排风系统的设备平均运行时间减少了一半，轨道排风机和风阀等设备运行损耗降低。

参考文献：

[1]王晖，郝盛.地铁环控系统节能诊断分析[J].都市快轨交通，2012年03期

[2]GB50157-2003 地铁设计规范.

[3]常莉，冯炼，李鹏.地铁环控系统不同区域能耗分析[J].制冷与空调（四川），2009年05期

[4]刘桂兰.地铁环控系统的设计探讨[J].制冷与空调，2012年01期