摘要：近年来，我国地铁快速发展，截至2018年底，建成投运地铁的城市已达35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。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。本文以长春地铁为例，详细阐述和分析了地铁通风空调系统运营设备管理的节能措施。
关键词：地铁通风；空调系统；设备管理；节能分析
1地铁通风空调系统的组成
地铁通风空调系统又叫环控系统，是指机械设备通过智能控制运行，实现对地铁车站温度、湿度等环境因素的调节，满足设备及人员生产生活要求的设备组合。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。长春地铁空调季长达5个月左右，能耗较大。多联机作为冗余系统设置于车站控制室、信号设备室、弱电综合机房等重要设备房，管理灵活。本文主要探讨车站大系统、水系统及多联机系统的节能措施。
2地铁通风空调系统的运行原则
长春地铁通风空调系统的运行大概分为3个阶段：过渡季、空调季及非空调季。过渡季：每年4月15日～4月30日，10月1日～10月15日。在此时间段内，各车站的大、小系统均执行通风模式，水系统设备处于热备状态，具备随时投用功能。空调季：每年5月1日～9月30日。车站开启冷源系统，由于大、小系统共用冷源，因此为保证设备管理用房的温度，冷源系统24h运行，且大、小系统均执行焓值模式。非空调季：车站大、小系统均执行通风模式，冷源系统关机。
3地铁车站大系统的节能措施
车站大系统直接服务于乘客，车站开通运营前开启，运营结束后关闭。
3.1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。以长春地铁某站为例，7月时大系统早上6点开启、晚上10点关闭。由于早上6点及晚上10点左右已基本无乘客，为此，车站8月调整为早上7点开启、晚上9点关闭，大系统运行时间缩短2个小时。根据抄录数据对比，发现平均每站8月的环控能耗比7月减少341kW·h/天。因此，地铁车站可根据车站客流量及室外温度，分阶段合理制定大系统开关时间。
3.2大系统模式选择
大系统通风工况设有3种模式（D5、D6、D7）：D5模式指车站A、B端组合式空调机组和回排风机均开启；D6模式指开启A端组合式空调机组和B端回排风机；D7指开启B端组合式空调机组和A端回排风机。设置3种模式的目的是便于车站值班人员根据车站A、B端客流量及各出入口的客流情况，选择适当模式以节省大系统能耗。以某车站为例，其大系统主要运行设备如表1所示。
表1 某车站大系统运行设备
A端的组合式空调机组及回排风机都为变频运行，1个小时耗能约45kW·h，若一天运行5个小时，耗能225kW·h。若执行D6或D7模式，则每站可节能225kW·h/天。因此，车站可在高峰时段执行D5模式，其余时段根据出入口客流量等实际情况执行D6或D7模式。
4地铁车站水系统的节能措施
4.1适时调整冷水机组参数
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%。以长春地铁某车站为例，室外温度基本相同时，若冷冻水出水温度为6℃，电表抄录的冷水机组能耗约为2933kW·h/天，将冷冻水出水温度调至11℃后，冷水机组能耗约为2664kW·h/天，冷源能耗约节省269kW·h/天。综上可知，设备专业管理人员在日常巡检过程中，根据室外温度及冷水机组状态，在保证冷水机组运行安全平稳的前提下，可适当调整机组相应参数，以降低机组能耗。
4.2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1日～9月30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，如图1、图2所示。
图1 冷凝器清洗前照片
图2 冷凝器清洗后照片
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。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结语
综上所述，地铁车站在既有通风空调系统的基础上，通过采取以下措施管理通风空调设备，以降低能耗：（1）各车站根据车站客流情况适当缩短大系统运行时间，合理切换大系统模式，实行“一车站一方案”的节能措施；（2）专业设备管理人员根据室外温度及冷水机组状态调整冷水机组参数，定期清洗冷凝器，确保冷源系统高效运行；（3）通过多联机集控装置，合理管理车站及场段多联机系统的使用。
参考文献：
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[2]张浩.地铁车站通风空调大系统节能控制的设计与实践[D].华北电力大学（北京），2015.
[3]高煌.基于集成管理思想的地铁通风空调系统研究[D].中南大学，2013.
论文作者:高鑫淼1,宫盟2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：车站论文; 系统论文; 地铁论文; 冷凝器论文; 空调系统论文; 设备论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第13期论文;