成都地铁运营二分公司车辆检修二车间 四川省 610091
摘要：在现代化城市发展过程中，地铁建设数量越来越多，截至2018年，中国大陆建成投运地铁的城市已达31个，运营线路达百余条。然而，地铁系统设备多，运行时间长，能耗大，因此提高地铁运行的经济性迫在眉睫。据调查，地铁通风空调系统能耗约占整个地铁运营总能耗的40%，已经严重影响到地铁运营的经济性。因此，采用合理的通风空调系统设计方案来降低通风空调设备能耗是地铁节能的重点。
关键词：地铁通风空调系统；节能方案；应用效果
引言
近年来，我国地铁快速发展，然而，地铁系统设备多、运行时间长、能耗大，因此提高地铁运行的经济性迫在眉睫。地铁通风空调系统是地铁的重要组成部分，也是耗能大户。据统计，地铁通风空调系统能耗约占地铁车站总损耗的50%，因此，在现有通风空调系统基础上，根据系统运行方式及设备状态，在地铁运营过程中提出合理有效的节能措施，降低通风空调系统的能耗，对地铁节能有非常重要的意义。
1地铁空调系统面临的问题
传统的通风空调系统是全空气集中的空调系统，此外，也有一些城市采用的是风机盘管系统。但这些系统都采用了能量供应、输配、冷水配制的环节，尤其是在冷水配制过程中，需要为地铁运行全年提供空调冷气。其冷水机组能量消耗较大，在能量输配中需要长距离来输送低温水，低温风使得输配系统的能量消耗也相对较大，同时，水泵和一些风机设备在使用过程中也会消耗能量，使其传输效率较低，目前，地铁现有的空调系统在一些过渡季节采用机械式通风，能够基本满足其内部运行过程中的空气要求。此外，针对地铁空调系统的能量供应过程，由于地铁通风空调系统是集中处理空气的，能够输送不同的端口，为满足最不利末端，可能会增加一些额外的能量消耗，但这种情况也很难兼顾不同负荷特性对象，灵活性较差。在运行管理上，工作人员需要对集中空调系统进行关联，而无法完全实现自动节能。工作人员在地铁能量消耗节约能量方面起着重要作用，但目前地铁系统在实际管理过程中还有很多不可避免的问题。
2地铁通风空调系统的节能方案及应用效果
2.1活塞风的利用
活塞风井连接区间隧道与室外风亭，迂回风道是隧道上、下行线之间的通道，两者均是地铁区间隧道设计中不可或缺的组成部分，对于地铁环控通风系统换气意义重大。夏季，列车进站时车站中的冷空气受到活塞风正压影响，通过地铁站进出口排放到室外，造成能源上的浪费；而列车驶离车站时，车站内冷空气受到负压影响，室外空气又通过地铁站进出口进入车站内，同样增大了车站内的冷负荷。冬季则是受活塞风的影响增加车站内的热负荷。我们可以利用迂回风道和活塞风井消除活塞风对地铁车站热湿环境的影响。列车进站产生的活塞风一部分流入另一行线，起到分流卸压的作用；另一部分通过活塞风井将隧道中的热量带出室外，实现节能运行。另外，在夏季采取措施控制隧道内温度，夜间通过通风井降低隧道内温度，白天通过活塞风把这部分冷量带入车站，也可以达到降低车站冷负荷和通风负荷的目的。
2.2冷凝器清洗
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。虽然设置了电子水处理仪装置，但空调季（5月15日～10月14日）冷源系统24h运行，冷凝器两端端盖及换热管表面仍易结垢，使换热器换热效果变差，严重影响冷水机组效率，增加主机能耗。换热器的污垢存留累积，一方面降低了换热器的换热效率和主机制冷效率，使空调主机的耗电量大大增加；另一方面污垢层的增加，加大了冷凝器压力降，使得在制冷量需求量不变的情况下，需加大冷却水流量，增加水泵能耗。因此，定期清洗换热器污垢至关重要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
2.3建立蓄冷（热）空调系统
设计合理的冷热源系统方案，既要使地铁站的空调具有高保障的安全性，高效的适用性，合理的耐久性，更要有稳定的节能环保性，最大限度地减小地铁车站运行投资。
2.3.1蓄热空调系统
建立水源热泵机组。水源热泵是一种以低位热能作为能源的中小型热泵机组，具有很好的节能效果；与电制冷中央空调相比，投资相近，但调节、运转灵活方便，便于管理和计量收费。对于冬季供暖，水环热泵系统是利用水源热泵机组进行供冷和供热的系统形式之一，系统按负荷特性在各区域分散布置水源热泵机组，根据各区域需要，控制机组制冷或制热，将房间余热传向水侧换热器（冷凝器），或从水侧吸收热量（蒸发器）；以双管封闭式循环水系统将水侧换热器连接成并联环路，以辅助加热和排热设备供给系统热量的不足和排除多余热量。
2.3.2蓄冷空调系统
采用冰蓄冷空调系统可以减少车站的高峰用电负荷压力，对车站用电起到了均衡作用。在用电低谷时蓄冰，高峰不用电融冰释冷，用电平段使用制冷机制冷，既能解决供电高峰期电力不足的问题，又能在一定程度上解决制冷机效率低和运行费用高的问题，间接降低车站运行成本。
2.4空气—水空调系统
目前，全空气系统是比较常用的通风空调系统，但这种风管，空调机房占地面积较大，此外，集中处理空气在长距离运输中效率低，存在严重的能量损失。为了能够解决这一问题，提出了空气—水空调系统，充分采用暗挖车站的功能，可以在站台和拱形上部将盘管风机布置在一固定位置，可用于将冷水有效地输送到相应的盘管位置处，使新风可以通过风管送入车站内部，在公共区域中可以实现自然通风，在空调运行时新风会与回风混合完成冷却处理之后，供给公共区域使用。在提供冷气的过程中盘管产生的凝结水会被隧道的排水沟使用，这个过程中可以利用集中冷却的方式来实现降温的效果。目前，在一些城市已经开始使用这种系统，能够减少空调机房的占地面积，节约成本。通过实际测试发现利用这种空气—水空调系统能够实现良好的能耗减少，为车站节约70多万元的费用，说明采用空气—水空调系统能够为地铁带来极大程度的节能效果，然而相比全空气系统来说，在安装维护和投资上还存在一些问题有待解决。
结语
通过研究可知，目前，地铁通风空调系统在结构形式、运行管理、资源利润方面都实现了完善，然而，由于地铁本身存在空间限制性，因此，使其系统发展中比较缓慢。针对这一方面的研究需要结合地铁环境特殊性进行开发，比如可以建立蓄冷（热）空调系统、采用空气—水空调系统等方式，能够为车站节约不必要的能量消耗。
参考文献
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论文作者:杨国祥
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年14期
论文发表时间:2019/10/16
标签：地铁论文; 空调系统论文; 车站论文; 冷凝器论文; 系统论文; 节能论文; 活塞论文; 《建筑学研究前沿》2019年14期论文;