地铁通风空调系统设备管理节能分析

2019-09-10温小波

科学导报·学术 2019年48期

温小波

摘要：通风空调系统作为地铁中的重要设备系统之一，担负着对地下空间的空气温度、湿度、空气流速和空气品质进行控制的任务，据统计，通风空调系统的能耗约为地下线能耗30%以上，仅次于车辆牵引用电能耗，节能潜力相对较大。本文对空調系统在设计运行环节切实可行的节能措施，对减少地铁能耗损失，节约国家能源具有重要意义。

关键词：地铁;通风空调系统;设备;节能

一、地铁通风空调系统的组成

主要由隧道通风系统、车站公共区通风空调系统（简称“大系统”）、车站设备及管理用房通风空调系统（简称“小系统”）、车站空调水系统（简称“水系统”）、多联机系统组成。隧道通风系统主要为区间隧道进行通风换气，隧道风机设置于两端车站，根据运营需求在每月早晚通风时开启，平时通过列车运行时产生的活塞风来降低隧道内的温度。大系统的服务对象为车站公共区，包含组合式空调机组、回/排风机等大功率设备，能耗较大。小系统的服务对象为车站设备区，设备功率较小，运行状态稳定。水系统含冷水机组、冷却塔、水泵等设备。

二、通风空调能耗影响因素

1.列车制动散热量

列车在停车和人为减速时需要制动力，而制动产生的能量首先被反馈到电网，多余能量要么被固定安装的电阻转为热能消耗，要么被储能装置吸收，当储能装置吸收不了时，仍被转化成热量。这些热量最终需要暖通空调系统通过风机排出。

2.出入口及室外空气渗透耗热量

建筑规模和形式对空调系统能耗会产生影响。面积过大，建筑形式过于复杂对空调系统而言，既增加了基本热负荷又增加了传输能耗。出入口过多，截面积过大也会增加通风空调系统的能耗。

3.设备散热量

高低压配电系统、信号系统、通信系统、AFC 系统、电扶梯系统、广告、导向标识等系统的机组平时的散热量，在设备管理用房产生，由通风空调系统排出到外界。

4.空调系统自身耗能

地铁暖通空调系统包含的4个子系统的设备本身也会产生巨大的能耗。空调部分主要包括冷热源、输配和末端、水系统。通风部分包括风机、输配和末端。同时通风空调的运行模式对能耗的影响也很大，运行模式主要受季节和客流量等因素的影响。

三、地铁通风空调系统设备管理节能措施

1.节能评价标准

随着国家一系列有关空调设备能效限定值规范的发布，空调设备的能效要求日益清晰。相关节能评价值及限定值如下所示：表1

由上表可以看出，相关设备节能评价值较限定值能效要高，节能效果明显。鉴于地铁车站空调负荷大、设备运行功率大、能耗高，因此，地铁车站空调设备均应考虑采用国家相关规范中能效大于限定值的节能评价值的设备。

2.隧道通风系统

区间隧道通风系统主要由隧道风机、风道、组合风阀、消声器组成。其主要功能为：正常运营期间，早晨列车运营前及夜间列车停运后，隧道通风系统进行全线机械通风;正常运营时主要利用活塞效应，排除隧道内的余热余湿，确保隧道内平均温度不超标;列车阻塞在区间隧道时，向阻塞区间提供一定的通风量，保证列车空调器等设备正常运行;列车区间火灾时及时排除烟气和控制烟气流向，为乘客疏散和救援提供条件。

车站隧道排风系统主要由排热风机、风道、组合风阀、消声器组成。其主要功能为：列车停站时，排除列车制动和空调设备产生的余热。站台火灾时车站隧道通风系统辅助车站排烟。

3.地铁车站大小系统的节能措施

（1）调整车站大系统开关时间。车站大系统的作用是控制公共区的温度和湿度，为乘客提供舒适的乘车环境。但个别车站客流量很小，运营时间内过早或过晚车站已基本无乘客，此时若大系统开启，会浪费大量能源。

（2）车站小系统。车站小系统主要由空调器、送风机、回 / 排烟风机、阀门、风道组成。其主要功能为：正常运营时，为铁工作人员提供舒适的工作环境;为设备提供良好的运行环境条件;当车站设备管理用房区发生火灾时，小系统能排除烟气或隔断火源、烟气。

4.空调水系统

冷水机组的能效比（COP 值）随着冷水出水温度的提高而提高，因此在满足工艺要求的前提下，在机组电机允许范围内尽量采用较高的出水温度，对于节约主机运行能耗具有重要意义。冷水机组的出水温度会影响主机能耗，在相同工况下，出水温度每提高1 ℃，机组可节能约4%。

冷源系统能耗占通风空调系统能耗的50%，保持冷水机组高效运行是降低机组能耗的最好方法。冷凝器是冷水机组的主要换热设备，其换热效果的好坏将直接影响空调主机的制冷效率。尤其是冷凝器的循环冷却水，由于与大气相通及补充水水质等问题，在冷凝器的换热管内壁会形成结垢和粘膜，使冷凝器的换热效果恶化、系统制冷效率降低、运行能耗增加。因此，定期清洗换热器污垢至关重要。在设备维保管理过程中，主要可采取以下措施：

（1）冷水机组每年会检修1 次，年检作业时，维保人员应彻底清洗冷凝器，确保换热效率。

（2）在空调季，冷源系统运行，设备管理人员在巡检时应分析机组运行参数，适时清洗冷凝器，确保冷水机组高效运行;

（3）在空调季，也可定期向冷却水系统投放药剂阻垢剂、除藻杀菌剂等），减缓冷凝器结垢。

5.通风空调系统其他创新

（1）空调系统末端设置动态平衡电动调节阀，负荷变化时自动调节冷水流量，同

时减少管网特性变化对其他末端产生的影响。

（2）车站公共区卫生间人流量大，设置空气净化除臭装置，清除异味，清洁空气，杀灭细菌。

（3）为保证使用寿命，集中供冷系统区间冷冻水管使用内外涂环氧树脂的复合钢管。空调水管管径大于DN300且线路为直线隧道，采用法兰连接;管径小于DN250（含）采用柔性卡箍连接，保证水管在隧道内不被腐蚀，不易脱落，且柔性卡箍可吸收列车带来的隧道振动。解决运营后期在隧道内维修不便的问题。

（4地铁风亭内的消声器采用阵列式消声器，吸声体可有效提升低频和高频段降噪效果、减小系统阻力损失，同时可在消声器宽度和高度方面灵活调整，大大缩短地铁供货周期，还可提高生产效率，方便运输、安装;在保证降噪效果更优的情况下，降低通风系统阻力，节能节电。

（5）地铁管线密集区采用综合（成品）支吊架，具有良好的兼容性，各专业可共用一支吊架，有效利用空间，密集管线设计更加科学合理，同时拆改调整方便，运营后期维护捷。

结束语：总之，地铁空调系统节能不能抛开功能和安全谈节能，应有更加切合实际的节能：不能因节能而降低使用水平和抑制合理需求，应从提高能源利用率及优化工艺模式等多方面入手，更多研究部分负荷工况下系统的运行效率，设计经得起时间和历史检验的地铁工程;希望引起同行共同探讨，促进行业的更大进步。

参考文献：