陈继坦
广州轨道交通建设监理有限公司 510010
摘要：地铁车站通风空调系统的能耗占地铁车站总能耗的45%以上，因此如何有效降低通风空调系统能耗是车站节能的重点。通过对地铁通风空调系统的主要形式的总结，阐述了地铁通风空调系统节能的重要意义，分析了现有通风空调系统存在的主要问题、能耗主要影响因素以及目前采用的节能措施，探讨了地铁通风空调系统未来的节能技术发展趋势。
关键词：地铁；通风空调；节能措施
引言：
众所周知，能源问题在我国相当突出，能源缺口大，能源形势相当严峻，能源价格不断上升。节约能源和提高能源利用效率是确保我国中长期能源供需平衡的先决条件。无论是从国内资源，还是国际资源的可获量考虑，中国只有创造比目前工业化国家更高的能源利用效率，才能在有限的资源保证下，实现高速经济增长和达到中等发达国家的人均水平。
1现有地铁通风空调系统的形式
1.1现有地铁通风空调系统的组成
现有地铁通风空调系统的组成地铁通风空调系统主要由4个子系统组成：1）车站站厅和站台公共区的空调、通风兼排烟系统（简称大系统）；2）车站设备管理用房的空调、通风兼排烟系统（简称小系统）；3）制冷空调循环水系统（简称水系统）；4）区间隧道活塞通风、机械通风兼排烟系统。4个子系统既相互独立又密切关联。每个子系统兼顾2 种或 3种功能要求，这些兼用设备如何在最佳工况点运行至关重要，这也是地铁通风空调系统节能运营的前提。
1.2现有地铁通风空调系统的主要形式
地铁车站通风空调系统主要经历了开式、闭式和屏蔽门系统三种形式的变迁。屏蔽门系统因其具备较高的安全性能而在近几年正在建设发展地铁的各大城市普遍推广。对于屏蔽门系统而言，在空调季较长的地区，可以减少区间活塞风对车站温度场和速度场的干扰，降低车站空调冷负荷，因此对系统节能比较有利；但是对于空调季较短的地区，虽然系统在空调季运行时能使空调负荷减小，但由于车站站台形成全封闭空间，机电设备、照明、乘客等的散热会使空调期加长；在非空调季，由于不能利用车站出入口及列车的活塞效应进行自然通风，必须进行机械强制通风。为了保证区间的温度满足要求，还必须增加区间活塞通风系统。屏蔽门车站闭式系统比一般的闭式系统增加了活塞风道及轨行区排热系统，这些均增加了系统在非空调季的运行能耗。
因此在空调季较短的地区采用屏蔽门系统的节能优势并不突出，反而会因屏蔽门的高昂费用而增加初期投资，运营时要加大维修保养工作。在选择系统形式时需综合考虑各方面因素，以达到节能效果。
2地铁通风空调系统节能的重要意义
首先，地铁作为近几年在我国各大发达城市中国家大力支持建设和发展的一个交通运输行业，是一个城市发展的重要基础。对经济和社会的发展更是有着举足轻重的影响。由于地铁的快速发展，车次的增加和车速的提高，快速高效载客量大的特点，造成了地铁中热量的大幅增加。地铁通风空调系统的主要作用是控制地下空间内空气的温湿度、流速和空气品质。在列车正常运行时，为乘客和工作人员提供适宜的人工环境，满足其生理和心理要求。
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其次，当列车阻塞在区间隧道时，向阻塞区间提供一定的通风量，保证列车空调等设备正常运行，在短时间内为车厢内乘客提供能接受的环境条件；在发生火灾事故时，提供迅速有效的排烟手段，为乘客和消防人员提供足够的新鲜空气，并形成一定的迎面风速，引导乘客安全迅速撤离火灾现场。此外，它还为地铁各种设备提供必要的空气温度、湿度以及洁净度等条件，保证其正常运转所需的环境条件。作为轨道交通的重要组成部分，地铁是相对特殊的一类建筑。地铁主体建筑一般位于地下数m至数十m深处，其上覆盖土层，处于一个相对封闭的场所。虽然由于土层的蓄热作用，地下建筑一般受外界气象条件影响较小，具有冬暖夏凉的特点，但是地下线路内部有显著的内热源，包括列车牵引、刹车系统，列车空调及人员的散热等。除此之外，地铁站存在严重的污染源，如列车刹车闸瓦产生大量的粉尘、乘客和工作人员新陈代谢产生大量的CO 2 等。在地下线路相对封闭的条件下，仅靠空气的自然流动和扩散，难以有效排除各种污染物，也无法保持地铁站空气环境的舒适性。虽然地铁通风空调系统在地铁运营过程中对人文环境、设备环境以及列车非正常运行情况下均起着举足轻重的作用，但在保证地铁环境的同时，地铁通风空调系统付出的代价也是高昂的。地铁通风空调系统不仅设备投资巨大，而且其运行能耗在总能耗中占相当大的比例，已经严重影响到地铁运营的经济性。
3 现有地铁通风空调系统存在的主要问题
现有地铁通风空调系统已能满足地铁运营所需的内部空气环境的基本要求，但随着系统设置复杂程度的提升以及人们节能意识的提高，地铁通风空调系统面临的问题也逐步暴露出来
3.1 投资巨大。地铁通风空调系统投资巨大成为制约地铁发展的因素之一。一方面是通风空调系统的设备投资大。
3.2 运行费用高。地铁通风空调系统的实际运行能耗占地铁总能耗的50%左右，造成高能耗的原因主要归结于三个方面：设计工况的选择；通风空调系统形式；运行管理。
3.3 能源利用不合理。现有的地铁通风空调系统有关能源利用不合理之处可以归结于两个方面：①自然冷源利用不充分。冬季，室外的天然冷源得不到利用；过渡季，地铁站通常采用通风换气的方式来消除站内空间的余热余湿，然而在室内外存在小温差的条件下，巨大的风机能耗与引入的有限冷量相比得不偿失，自然冷源利用不合理。②高品位能利用不合理，冬季余热未回收利用。地铁站内部具有显著的内热源，一方面存在来自列车牵引、刹车系统散热和列车空调散热等的稳定热；另一方面还存在站内客流量变化引起的动态热源。在冬季，一方面站台、站厅中巨大的内部热量没有被回收，另一方面管理用房还要消耗高品位的电能进行取暖，高品位电能直接被消耗掉，能源利用不合理。
4 影响通风空调能耗的主要因素
采用屏蔽门系统的地铁车站空调负荷主要包括：人员负荷、照明负荷、设备负荷、屏蔽门传热渗透负荷、出入口渗透负荷、新风负荷、广告牌产生的负荷等。设备负荷是指自动扶梯电梯AFC系统产生的负荷，这部分负荷相对较为稳定；地铁人员负荷存在很大的波动，另外随季节而变化新风负荷也是波动的，若空调系统按照装机容量运行，势必造成能源的巨大浪费。在客流量远未达到设计额定值，空调系统在小负荷的状况下，如何根据实际负荷需求对风量水量进行调节，是空调系统节能的关键。
5 通风空调系统节能策略
从空调负荷分析，人员及新风负荷是系统节能的重点，这需要根据实际负荷需求对风量、水量进行调节。从系统运行耗电分析，风机、水泵等输配系统是车站节能的重点，也需要根据车站负荷变化调节风机、水泵等运行状态，降低运行费用。因此，空调系统的节能应综合考虑设计、运行的各个阶段。
5.1 设计阶段节能策略
5.1.1 优化系统布置
车站设计时，本专业应积极配合建筑专业，优化风道、房间的布置。风井或机房位置应保证管路通畅，协调减少土建直角弯，最大限度的减少不合理的结构导致车站能耗加大的情况。通风空调系统的设计，应强化节能意识。设计师应充分结合地铁负荷特点，优化系统设置，尽量减小风管直角弯，合理科学选择空调设备，杜绝“大马拉小车”的现象。
5.1.2 大温差送风
对于设备管理用房，合理加大送风温差。因送风温差的增大，使送风量大大减小，可节省系统的一次投资费用和运行费用。对于车站变电所及发热量大的电气用房，保证在电气设备空载时不结露的情况下，适当提高送风温差，一般取△T≈15～19 ℃。
5.2 运行阶段节能策略
5.2.1 风机变频变风量调节
由于地铁通风空调系统的设计是根据预测的远期高峰客流运营条件来计算的，在客流量远未达到设计值时，最有效的节能措施就是采用变频器来调节流量、风量。
6 结束语
对地铁车站公共区风系统设备采用变频控制是一项非常有效的节能措施，可以大大减少风机的能耗，减少地铁运营期间空调系统的用电量。随着新型节能设备和通风空调系统运用方案的不断优化，地铁通风空调节能前景必将更为广阔！
参考文献：
[1]杨东旭.地铁空调通风节能研究硕士学位论文[C].2004-01-01.
[2]宁广靖.“ 地铁时代” 来了[J].地铁采购与物流，2010，5（2）：28-29
[3]张兆顺，崔桂香．流体力学［Ｍ］．２版．北京：清华大学出版社，2006.
论文作者:陈继坦
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; 空调系统论文; 负荷论文; 节能论文; 系统论文; 空调论文; 车站论文; 《基层建设》2016年2期论文;