曾璟
佛山市铁路投资建设集团有限公司 广东佛山 528000
摘要：轨道交通地下车站通风空调系统能耗平均占整个车站能耗的3０％-4０％，节能潜力巨大。本文对地铁通风空调系统目前存在的问题进行总结及分析，并总结了全国各地地铁公司及研究机构针对这些问题进行的研究，并提出了铁通风空调节能控制措施以及建设、运营建议。
关键词：轨道交通；通风空调系统；节能措施；控制系统
城市轨道交通运量大、速度快、准点率高、占地少、污染小等特点。随着我国各地城市轨道交通工程的快速发展，降低运营能耗、减少运营费用日益受到重视。目前，地铁主要耗能设备有列车、信号（行车组织）、通风空调（隧道通风系统、集中供冷）系统、屏蔽门、扶梯和电梯、供电系统、低压配电系统、照明和广告照明、车站建筑等。根据对全国各地地铁能耗研究可知，地铁车站通风空调系统能耗一般能占到整个车站能耗的3０％～4０％，如果加上列车空调能耗，总能耗能达到5０％～6０％[1-4]。在空调季节长的南方地区，通风空调能耗更是节能的焦点。因此，地铁车站通风空调系统的节能设计显得非常必要，对于促进轨道交通可持续发展具有重要的现实意义。
一、地铁空调通风系统功能概况
地铁通风空调和防排烟系统由隧道通风和防排烟系统、车站公共区通风空调和防排烟系统（简称车站大系统）、车站设备管理用房通风空调和防排烟系统（简称车站小系统）和空调水系统组成。空调水系统包括分站供冷方式下的大小系统的空调水系统。
隧道通风系统为列车正常运营提供所需的环境条件，阻塞运行时保障列车空调正常工作，火灾运行迅速排除烟气，诱导乘客安全撤离；车站大系统正常运营时为乘客提供过渡性舒适环境，火灾时迅速组织排除烟气；车站小系统正常运行时为运营管理人员提供舒适的工作环境和为设备正常工作提供良好的运行环境，火灾时迅速组织排除烟气隔断烟气和火源。
二、地铁通风空调系统存在的问题
（一）隧道通风系统
1、排热风机运行能耗问题。目前全国众多地铁线路的隧道通风系统运行模式多数采用时间表控制，未能与环境条件匹配。轨顶和轨底排热风机在列车停靠站台和无车停靠站台时都在运行。由于车站设置的站台门存在自身漏风，且排热风机连续运行排风，导致车站内的大量冷量传递到隧道内，甚至出现车站排风温度低于大气环境温度的现象。在同时导致车站内部处于负压工作状态，进一步加大了出入口进入的新风量。
2、隧道风机运行能耗问题。目前，全国各地的车站隧道风机的运行时间为地铁运营和停运的前0.5小时，保证隧道中空气的流通以及地铁内外温度差的问题。但是在实际的运营经验及部分实测研究中，早晚间隧道内部的温度较低，内外温差的跨度不大。隧道风机的电机功率较大，一般为90Kw，长期运行造成了能源的浪费。
（二）空调系统
1、设备选型不合理，单机容量偏大，常出现大马拉小车情况。由于地铁线网建设周期长，单条线路的运营初期客流与远期客流预测往往相差巨大，而设计时需要考虑远期客流情况，通常按照远期负荷选设备。实际近期负荷都在设备容量的三分之一以下，因此近期运行时靠自控调节，导致正常运行负荷远大于实际工作负荷。虽然早期运营期间，设备往往采用变频技术，但是变频范围有限，无法低于20 HZ。部分地铁车站的通风空调在初期运行时就失去了调节能力，只进行开关控制。如设备容量过大，则必然浪费能源，无法依靠自控解决问题！
2、设备调试过程粗糙，部分设备投入运营后工作不正常[5-7]。首先，部分地铁车站的冷水机组、空调机组、水泵、冷却塔及阀门在单机调试、综合联调过程中未进行现场性能测试。其次，水管路上的温度、压力、流量传感器，室内的温湿度传感器、二氧化碳传感器运行状态没有进行校正，导致控制系统接收到的信息失准。再次，空调送风系统的风平衡没有进行测试，风量失调情况严重，特别是最不利风口可能出现无风的情况。此外，屏蔽门的气密性没有验收测试。因此，即使自控策略是正确的，也几乎必然导致错误的结果！
3、现有的控制系统亟待优化[8-10]。目前，通风空调系统的控制由BAS（环境与设备监控）系统负责。地铁车站BAS系统除对通风空调系统进行控制，还控制电扶梯、站台门、给排水、动力照明等系统。BAS有成熟的设计模式和运行模式，但是在节能方面并不专业。一方面，环控系统侧重系统设计，缺少细化的系统参数设计，实际运行参数不匹配。其次，控制与调试的结合仍处于缺失状态。最重要的是，没有BAS系统无运行能耗目标，只存在功能验收，未进行性能验收，就无法判断BAS控制是否合理。其中系统用能计量和设备节能运行管理与控制没有节能标准，没有相关的规范，要求模糊，导致环控系统中用能计量和节能运行两块数据严重缺失。
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三、地铁通风空调节能方案
针对上文中提到的通风空调系统的主要问题，笔者结合各研究机构的研究成果及地铁公司采取的措施，总结出以下节能措施。
（一）隧道通风系统
1、排热风机运行时间优化。在原时间表控制的基础上，考虑与环境条件的匹配。充分考虑、测试站台门漏风率，在保证乘客舒适性的前提下减少新风引入，减少冷量损失。
2、取消早晚区间隧道通风。正常工况隧道通风全部依靠列车活塞风，定期（每半个月或30天）运行隧道风机30分钟做安全性验证和完好情况，同时驱散风机电动机的潮气。期间如有阻塞或夜晚作业运行过，则清零重新计时。这种优化运行方式，既降低了能耗，又减少了维护工作量，延长了设备的使用寿命，减少了扰民及对环境的影响。地铁运营单位也在尝试改进验证方式，如干燥季节延长验证周期，霉雨季节加密验证次数。
（二）空调系统
1、设备选型综合考虑远近期负荷，安全余量不能放太大。必须对大小系统空调负荷进行准确预测，正确进行设备选型；必须根据近期负荷进行空调设计，兼顾远期。在设备选型时，要考虑设备的使用寿命，比如冷水机组设计寿命20年，但是预测远期客流在20年后，此时应以近期客流考虑为主，适当放大余量。
2、尝试可考虑优化、细化BAS的设计与控制逻辑。在以下方面进行优化，BAS的节能控制 系统应具有较强的现场调整和学习能力；环控系统控制尽量用前馈控制，少用反馈控制；自下而上、逐级确定能耗指标，准确指导运行和管理。
3、针对调试过程粗糙、节能控制情况差的情况，可对节能系统进行多种建设模式尝试。目前，全国各个地铁都在尝试将空调系统的节能控制交给专业的空调系统设备厂家或控制厂家去做，并且已有众多线路取得了较好的效果。
在此种思路下，由集成的控制厂家/设备厂家对节能效果负责，建设方进行性能验收。集成节能控制系统除了设备供货，还对图纸进行深化设计，提供工艺节能深化设计服务，进行水力详细复核计算，提出优化建议，合理选取设备参数，以及空调设备供货、施工（或指导）、调试服务。集成节能控制系统对冷水机组、空调机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、控制阀门、传感器等进行集群控制，使系统始终运行在高效水平。通过数据积累和分析，找出冷水机组和冷冻机房COP 高效工况点，通过自学习功能长期保持系统COP在高效工况点下工作。
并应能够通过系统传感器反馈回的数据和冷水机组通讯读回的数据进行分析和诊断，判断设备性能参数是否在合理范围内，如果参数异常，应提供报警，便于维保人员维修。
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论文作者:曾璟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/8
标签：地铁论文; 系统论文; 节能论文; 空调系统论文; 车站论文; 隧道论文; 设备论文; 《防护工程》2018年第14期论文;