李新
深圳市地铁集团有限公司运营总部
摘要：地铁来本就是比较特殊的建筑，其环控系统所用电量占比重比较大，一般在25%～35%之间。因此，面对环控系统的耗能量，如何更进一步节能优化，具有重大意义。
关键词：地铁；环控系统；节能策略
前言
环控系统的作用主要是控制地铁相对封闭的空间环境的热环境、内部空间的空气质量，为客户和工作人员提供舒适、安全和便捷的服务，满足地铁系统设备的运营要求，同时其系统还需在事故发生后提供其防护设备，例如安全疏散通道、排烟、通风和灭火的功效等。面对地铁营运所投资的环控系统能耗方面的困境，必须通过设备优化，找到一些可行的节能措施，才能有效应对当前过高的能源损耗，对于地铁运营经济效益具有十分重要的意义。
一、地铁运营特点
地铁运营与公交车目的都是一样，为人们提供方便快捷的交通服务。地铁同时也和公交车不同，地铁快捷、没有堵车之说法。因此，选择乘坐地铁的占大部分人群。地铁运营中的环控系统的用电量占比重大，具体特点如下几点：①其电源消耗占据整个地铁耗电总量的很大比例，据同居数据为25% ~35% 左右；②内热源的不稳定性，其会随着每个城市"时间段客源量的变化而变化；③由于环控系统的封闭性，天气的变化对其系统的影响力度非常小；④地铁内部系统的发热源和空间成正比，相对其他交通工具大很多，因此对环控系统的通风系统"通风空调系统和空调水系统有着更高的要求。由于地铁要应对城市高峰期的庞大客流量的变化，环控系统，因此其系统存在耗能量庞大和成本高的特点；⑤地铁是一个地下工程，其空间封闭性"隧道狭窄"客源量等特点决定其安全系数较低，对于其安全疏散通道的要求较；六是地铁的高速运转，其在非屏蔽系统中充当活塞风的角色，在屏蔽系统中对空调中对流功能提出更高的要求等。
二、地铁的环境控制需求
（一）主要温度控制要求如表1
表1 地铁主要环境控制要求表
主要控制点控制温度
站厅、站台公共区站台 26oC
通信机械室25oC
信号设备室25oC
高压室28oC
低压室28oC
屏蔽门室28oC
区间隧道≤40oC
表2 未采取节能措施前的能耗统计表
三、运行管理节能措施与经济效益
（1）大系统
从时段看，地铁列车运营的首班车和尾班车运营时间分别为06：30和23：00，而大系统的运营时间是提前半个小时开机，到了尾班车延迟半小时，才停止大系统的运行。
根据南方和北方的地铁相关数据表时，早上的上班时间及下班时间是地铁运营的高峰期，环控系统的新风量会适应客流量进行增加。而在车站中的人员和人员所需的最小新风的负荷占总负荷的57%，当然这个只是变值，客流量小时也随之减少，达到节能减排的目的。
根据对于车站的空气监测，夜间停运后关闭闸栏，自然空气仍可对流，空气中的二氧化碳浓度足够满足质量要求。早上室外气温较低，室内可以达到26℃的要求，因此，我们可以采取大系统运行时间不需要提前开启。
（2）小系统及水系统
地铁车站的小系统的设备房较为封闭，不容易受外界影响，因此，它们的运行较为稳定，一些高低压房或机械房应24小时开启。如很少用到的机房如环控机房可以实行间断运行，这样同样可以达到节能的目的。而水系统中的冷水机组由于是在低负荷下运行，车站停运后由于设备负载和设备热量的减小，采取在非营运时期可以考虑停止水系统运行，避免不必要的能源浪费，此种方式试用后水系统在停止后对地面和设备表面产生凝露而造成设备故障频发现象，后来停止使用此方式。
（3）隧道通风系统
目前我国大城市的地铁系统大多数存采用全空气系统，由于地铁负荷大的特点，其系统需要全天24十几个小时的制冷，其风机的功率远远大于通常空调的风机功率，因此其风机的耗能量远大于其他建筑工程的耗能比例（地铁的运转需要长时间、高负荷的运动，因此其热能源很难降低，其制冷设备的节能空间十分狭窄，而通风系统具有很大的节能潜力。隧道通风系统的节能措施从变频风机方面改进。由于地铁的运转期间，其通风系统的风机设备就随之运转（其设备时为了地铁运转期间的产热量进行驱散，降低热量对地铁运转的影响，同时还应具备排烟功能，提高其空间的安全系数，而变频风机则可以根据地铁对数、发热量和排风量等数据分析，在其实现上述功能的前提下，对其设备节能控制提供方便的操作方案。
车站通风系统主要是由公共通风空调系统、设备管理通风系统和空调水系统组成。其公共通风空调通风系统通常都采用固定风量，通过调节通风空调的运转台数来调节风量。由于地铁的客源量的不同，存在高峰期，在其他运转时期时显然相同的风量是一种能源的浪费。因此该通风系统的定风量并不适合地铁系统的运转，应该对其系统采用变风量系统，根据地铁运转的负荷情况改变其风量的大小。风机变风量系统实现的最直接、最有效的方案是采用变频调速风机。其设备具有无级调节"调节范围大等优点。可以根据脐贴运转对风量的需求来对风量进行精确的调节，从而实现节能的目标。
（4）通风、空调运行模式完善措施
地铁系统一般采用非屏蔽系统，其通风和空调系统通常选用只送不排的运行模式，仅仅通过地铁的高速运行和地铁口的通道进行排风，降低通风和空调的排风耗能。但是只送不排的通风空调系统容易受到外界空气温度的影响，当室内空气温度低于外界空气温度时，客户在出入地铁口时会迎来不舒适的冷风，反之则相反。因此设计通风空调的排风和送风机制是要考虑到外界空气的温度，来选取单排或排送模式，为客户提供更为舒适的服务。转接根据地铁运转的数据分析，得出在不同空气温度和地铁运转的的状况下选取一个耗能最小的送风温度，在其温度低于最小送风温度是其系统耗能上升缓慢，根据这一原理，设计该送风温度时要低于最小送风温度，同时对制冷设备进行调节，从而实现节能的目标。
（5）集中制冷的完善措施
大部分地铁制冷设备并不是集中式设置，而是分站设置，提高了优化的成本运能源损耗，集中式设置制冷设备具有占地面积小、能源损耗小及使用周期长等优点，实现了节能的目的。特别是受客观环境的制约，部分车站是职能设备无法设置集中式，这就更需要推广集中制冷运行模式。集中制冷有两个方案可行，一是横向方案，也就是多个分站的制冷设备合建，其通过管道将冷水送往各个分站；二是纵向方案，就是乘换站新旧制冷站的合建。集中合建，明显降低制冷的耗能量，节约其机房面积和其建设的成本，同时减少运营管理人员，从而实现节能的目标和降低地铁的运营费用。
（6）运行管理节能措施效益分析
以某地铁车站为例，在上述的节能措施实施后节约下来的电量如下表：
表3地铁站运行管理节电统计表
三、结束语
在地铁环控系统设备运行与管理中，很多设备可以通过优化其性能或采取新的技术加入应用，得到不错的节能效应。有些措施虽实施不久，但是经济效益非常可观。可见环控系统的能源损耗节约的潜力还是非常巨大，随着新技术的不断涌现，未来的设备的可拓性改造空间也会有更大的空间。
参考文献；
[1]陈伟，王彬.地铁车站环控系统维护管理分析[J].科技与创新，2014.
[2]白桦.流体力学泵与风机[M].北京：中国建筑工业出版社，[3]2005.
论文作者:李新
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/30
标签：地铁论文; 系统论文; 节能论文; 设备论文; 风量论文; 风机论文; 温度论文; 《基层建设》2016年2期论文;