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摘要：变频技术凭借良好的调节功能和节能性能，可以有效提高地铁通风空调系统的使用性能，促进地铁通风空调系统节能目标的实现，对于地铁通风空调设备运行稳定性的提高也有着重要的意义。随着我国科学技术的不断发展，目前已设计出了变风量空调通风系统，在变风量系统中排热风机、空调冷风机、水泵都使用变频控制。本文主要分析了我国地铁通风空调系统的几种主要形式及我国地铁通风空调系统存在的问题，进一步探讨了我国地铁空调通风系统节能技术的发展趋势。
关键词：地铁通风 空调系统 变频节能
一、地铁通风空调系统概述
变频控制技术是一种先进的信息化技术，具有节约能源，延长设备寿命、降低噪音、改善环境质量的多重作用，变频控制技术可以充分体现信息化改造传统工业产品的巨大潜力和释放出的生产力。地铁空调通风系统主要分为车站空调通风系统和隧道通风系统，地铁空调通风系统的作用是有效控制地铁内空气的温度和湿度，控制地铁内空气的流速和空气的新鲜程度。地铁通风系统对地铁内的空气情况有着十分重要的作用。但是地铁通风系统的造价较高，能耗也较高，根据某地铁运营能耗相关数据，地铁车站环控系统在地铁运营能耗中占比在35%～40%左右，在空调季节，这一数值更接近甚至超过列车牵引用电，达到50%以上。因此，研究地铁车站通风空调系统的节能技术与对策，是进一步挖掘地铁节能潜力的重要方向。地铁内的车站空调通风系统是地铁系统的一个重要组成部分，其任务就是通过控制车站和区间隧道内的温度、湿度、气流速度、二氧化碳浓度、含尘量和噪声，为乘客创造一个舒适安全的乘车环境，同时也为紧急工况和火灾事故下的人员安全疏散提供必要的措施。在轨道交通环境调节系统中，风机、水泵、空气压缩机等大功率设备为满足运行中的最高功率要求，输出功率经常有很大的设计冗余，容易造成巨大的能源浪费。研究怎样使用变频器控制这些设备，根据实际负载需要，调整电机转速来调整输出功率，使电动机的输出能量得到高效利用，这在节能减排方面具有重要意义。
二、地铁空调系统的变频控制方案
2．1变风量控制是节能的重点
通过变频技术来降低地铁通风空调系统能耗的具体技术方案各不相同，按变频器应用的程度分为3种。第1种是仅排热风机变频，第2种是排热风机和大系统中回排风机、组合空调器都变频。第3种是排热风机和大系统中回排风机、组合空调器、水泵都变频。目前地铁环控系统基本采用全空气系统，由于地铁的负荷特点，风机的运行时间要长于制冷机，而且风机的功率远大于一般建筑的空调系统的风机，风机能耗比例通常大于一般建筑的空调系统的风机能耗比例。由于在地铁空调系统运行能耗中风机能耗所占比例最大，车站节能的重点应放在风系统的变频节能上。
2.2回排风机的变频控制方法
2台同等功率的回排风机可以工作在变频状态，也可以工作在工频状态下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据站厅温度、站台温度、室外温度、站内CO2浓度，利用智能控制算法控制回排风机运行频率和回风阀、新风阀、排风阀的开度。当需要回排风量大于单台风机额定送风量时，一台回排风机运行在工频，另一台工作在变频状态。如果需要回排风量小于单台风机的额定送风量，则关闭一台风机，另一台风机工作在变频状态。
2.3空调机组及水系统的变频控制方法
变频空调机组用于站厅和站台温度的调节，开始是通过公共区温度的反馈来控制空调机组的送风量，采用PID控制方法实现。当空调送风量减少到一定程度后再调节水系统中冷冻水的流量。电动二通调节阀开度大小调节是依据冷却水进出水管温差。冷水泵使用变频控制，运行频率由水泵两端水压差来决定。水泵采用在此系统中冷量与水量不是比例关系，水量延缓于冷量的变化，会出现“小温差，大流量”的情况。如果系统需要的冷量高于额定冷量的50%时，2台冷水机组、冷水泵同时运行。当出现冷量减少到一半的工况时，就关掉一台冷水机组和一台冷水泵。冷冻水温差控制采用分季节、分时段控制，室外温度传感器反馈作为辅助控制，如温度和季节完全不符合，就相应做出调整，以适应各种季节的特殊天气。
2.4隧道通风系统
站台下部、轨道顶部排热通风系统中ＵＰＥ／ＯＴＥ风机正常情况每日从地铁运营开始至运营结束期间一直运作，是长期运行风机。其作用是排除列车进站、停站、出站时产生的热量，以减少列车发热量对车站及区间的影响，同时还兼容排烟功能。考虑到近远期列车对数不同、列车发热量不同、风机的排风量不同，ＵＰＥ／ＯＴＥ风机宜采用变频风机来调节风量，既能满足功能要求又可以得到良好的效果，同时可简单、可靠的控制风机。
2.5车站通风系统
车站公共区通风空调系统由组合式空调箱、回风机、排风机、空调新风机组成，以往一般都是采用定风量运行，靠节能设备的运行台数来适应车站负荷的变化。由于早晚两个客流负荷高峰的存在，使送风量出现两个峰值而其他的时候风量较小。采用定风量系统时，必须满足两个峰值风量，这样在非峰值负荷时，其风量显然浪费了。如果按照平时风量计算风机能耗，则风机能耗仅为按峰值风量计算时的70％左右。可见采用定风量运行的能耗是相当严重的，采用变风量系统是必要的。实现风机风量最节能、最有效的方法是对风机变频调节。变频调速具有无极调节、调节灵活等优点，可以保持风机的效率不因风量的减小而减小，实现对风量的准确控制，从而达到节能效果。根据相关资料记载，采用变频调节变风量方式，当风量为设计风量的５０％时，运行电流减少２７．５％，因而减少送风动力，节能效果明显。同时，使用变频调速控制，变频器具有软启动功能，它将使启动电流从零开始，减轻了对电网的冲击，延长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。
三、总结语
采用变频调节系统不仅可以降低地铁环控系统的用电量，减少运营成本，同时也可以改善空调通风系统设备的运行工况，降低机械设备的磨损，延长设备的使用寿命，同时改善设备启动性能，减少启动电流对电网的冲击，还可以减少噪音对环境的影响，对提高地铁整体管理起到了明显作用。变频技术日趋成熟，在其它领域通风空调系统的应用中已有成功经验，因此在地铁环控系统中采用变频控制技术应积极探讨和大力推广应用。
参考文献：
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[2]陈超，李小娜，李琼，袁浩庭，王陆瑶，李亚茹.基于活塞效应的隧道埋深对地铁车站通风换气性能的影响[J].中国铁道科学，2017（06）
论文作者:白虎山
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第22期
论文发表时间:2018/2/26
标签：风机论文; 地铁论文; 风量论文; 空调系统论文; 空调论文; 系统论文; 节能论文; 《建筑科技》2017年第22期论文;