地铁通风空调系统的优化控制分析

摘要：本文阐述了地铁通风空调系统组成及原理，分析了目前地铁通风空调系统的几种形式及普遍存在的能耗高、噪音高、温度控制不精确等问题，有针对性的提出了优化设计方案，为减少地铁通风空调系统的能耗，降低通风空调系统的运维成本提供参考。

关键词：地铁；通风空调系统；能耗；优化设计

0引言

地铁通风空调系统主要作用是调节地铁内部环境，可以将环境的温度、湿度、风量等因素控制在设定的范围内，有效的保障良好的乘车环境，提升地铁站形象。在地铁运营中发挥着重要的作用。但目前地铁通风空调系统能耗在地铁运营总能耗中所占比较大，甚至大于列车牵引能耗。因此，地铁站通风空调系统能耗问题成了须要解决的重要问题。本文对地铁通风空调系统的优化控制方法及应用效果进行分析。

1 地铁通风空调系统组成及原理

如图1所示，地铁通风空调由大系统、小系统及水系统组成一个有机的整体，自动调节车站各项环境参数。大系统和小系统的主要作用是负责设备管理用房及车站公共区湿度、通风及排风的控制。水系统作为空调系统的冷源，实现组合空调机组热交换过程，调节环境温度。

空调新风机的主要作用是向站内输送新风；回排风机的主要作用是排出站内热风；组合空调将制冷后的冷冻水经过冷冻泵输送到冷水机组进行热交换，通过冷却塔和冷却水回路将交换后的热量释放到大气中。同时，冷水机组将不带热负荷的冷冻水回饋到组合空调进行再循环制冷。组合空调还兼顾往送风室送风功能。另外，列车在进站、停站、出站产生的热量，可利用轨道顶及站台下的排热风机及列车运行时产生的活塞风排出。

2 地铁车站空调系统类型及存在的问题

2.1 开式系统

开式系统一般在夏季平均温度不大于25℃且客流量较小的地铁系统中使用。开式系统分为带空调通风的系统和不带空调通风的系统。不带空调通风系统可通过机械动力实现车站内的通风，也可通过列车行驶产生的“活塞效应”带动空气流动，降低车站内的温度；带空调系统利用空调与与通风井实现空气交换，带走站内温度。开式系统虽然能消低但不能有效的控制车站内温度。

2.2 闭式系统

闭式空调系统是将车站与外部空气断绝，闭式空调系统有两种实现方法。一种是沿用传统的开放式风道系统，不需要专门的空调机房，在排风道加入表冷器和过滤器。一种是套用地面建筑空调设计原理，将站内和区间环控制系统分开，地铁车站采用空调系统，区间采用机械通风系统，有利于地铁车站降温和保温。在夏季温度较高的地区或者是运量较大的地铁站采用这种闭式空调系统。

2.3 屏蔽门式系统

屏蔽门式系统是在整个车站、站台及隧道之间安装屏蔽门，有利于实现车站环境的通风制冷要求，安全性能高，噪音低，节能效果良好，是目前常用的地铁站空调系统。但是屏蔽门的存在使地铁站不能利用自然通风，只能使用机械通风。

2.4存在的问题

目前地铁通风空调系统设计复杂，不便于运行控制；通风空调系统结构组成庞大、占地面积大，辅助设备种类较多、运行能耗较高，能耗占比40%左右；建在市区的通风口，在美观及噪音处理方面存在不足。

3 地铁车站通风空调系统优化方案

3.1大系统、小系统分设冷源

小系统采用变频多联机方式，变频系统占地面积小、空间利用率高，运行费用低、控制精确、可实现智能化管理、工程设计灵活、安装简单、施工周期短、操作简单、维护方便、使用寿命长。充分发挥其变频特性，降低设备运行能耗，有效弥补因热量挥发所造成的温度变化，自主协调室内与其他空间温度。

大系统采用空调水系统，与小系统独立运行，白天为公共区提供支持，夜间水系统停止运行。有利于降低能耗，降低夜间噪音，保证设备使用性能，延长使用寿命，大、小系统的分开使用，使同冷冷却系统空间布置更合理，系统操控简单，运维成本极低。有效提高了系统的稳定及系统的服务质量。

3.2 新型屏蔽门装置

①优化屏蔽门结构，采用调节装置使区间和车站合用风机，在一些季节达到良好的通风。或加上开关装置实现大系统、小系统的开合，也可在渡季节利用活塞风及自然风通风。有利于减少系统能耗。降低通风空调系统运行成本。

②通过屏蔽门特殊设计便于站台公共区排烟。让中部滑动门及首尾滑动门开启，利用隧道风机及辅助排烟设备排出公共区产生的烟雾。可有效解决公共区排烟效果差的问题，提高空气质量。一旦发生事故，也可将铁站火灾产生的烟雾及泄露的有害气体，最短的时间内排除，降低危害。

3.3 采用自然通风、排烟

对通风空调系统的机械通风、排烟系统进行优化设计，更改为利用采光通孔及吊装孔进行自然通风、排烟。采用自然通风、排烟方式应用效果良好，辅助设备少，可有效降低系统能耗及运维成本。

3.4 采用智能化控制

在空调系统运行的过程中，对制冷站内部的相关设备进行智能化控制，使设备达到高效运行状态。控制系统通过采集各类信号，实现远程交互式控制，监控和调节站内温度，使得整个系统处于低能耗、高效率的运行状态。

4经济效益

相对于采用闭式系统的同规模地铁站，采用屏蔽门系统建设费用及运行费用可节省1000多万元。与单活塞模式对比，采用双活塞通风模式可节省运行费用大约700万。采用大、小系统冷源分开设置及智能化控制措施后，每年可节省运行费用将近400万元。

5结论

地铁站通风空调系统的合理化设计是确保车站环境质量的重要路径，是为乘客提供舒适的乘车环境的必要保障。本文针对当前地铁车站空调系统存在的能耗大、噪声高及不便于温度控制等问题，制定了一些列优化设计方案，在实际运行中可靠的保证了地铁站环境温度、湿度及洁净程度等重要指标，有效的降低通风空调系统建设及运行成本。

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作者简介：姜振（1989.09--）；性别：男，民族：汉 籍贯：浙江衢州人，学历：本科，毕业于浙江工业大学之江学院；现有职称：助理工程师，研究方向：机械工程及自动化。