变频节能技术在地铁车站通风空调系统应用

肖迎俊

(哈尔滨职业技术学院, 哈尔滨 150001)

1 地铁车站通风空调系统的组成及功能

1.1 组成

车站大系统：指车站公共区部分(站厅、站台、人行通道)的空调及通风(兼排风)系统。车站大系统主要由分设于车站两端的站厅全新分机、站厅空调新风机、站台空调新风机、站厅回风/排烟风机、站台回风/排烟风机、站厅组合式空调机组及相应的各种风阀、防风阀等设备组成。

车站小系统：指车站管理用房及设备用房的空调及通风(兼排风)系统。车站小系统主要包括为车站的设备及管理用房服务的轴流风机、柜式、吊挂式空调机组及各种风阀。

隧道通风系统：指区间隧道机械通风(兼排风)及活塞风系统。隧道通风系统分为区间隧道机械通风系统(兼排烟)和车站隧道通风系统两个部分，区间隧道机械通风系统的主要设备有隧道风机(TVF风机)、推力风机、射流风机及相关电动风阀；车站隧道通风系统的主要设备有轨道排风机、电动风阀和防火阀。

车站空调水系统：指车站制冷供冷系统。该系统主要由组合式空调机组、风机盘管、冷水机组、水泵、冷却塔、水阀与管路等设备组成，本系统分为冷冻水系统和冷却水系统两大系统。

1.2 作用

在列车正常运行时，排除余热余温，提供人员所需的新风量，为乘客和工作人员提供一个适宜的人工环境，满足站内各种设备正常运转所需要的温度、湿度要求。

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工作，维持车厢内乘客在短时间内能接受的环境条件。

当发生火灾事故时，提供迅速有效的排烟手段，给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，引导乘客安全迅速的撤离。

2 通风系统变风量调控

2.1 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。

2.2 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。

3 空调水系统流量调控

在空调系统中冷冻水泵和冷却水泵的容量是按照车站最大设计负荷选定的，且留有余量。在实际使用中，空调系统大多处于低负荷运行状态，因此，采用变频器来调节水流量是减少能耗的有效途径。 空调冷冻水泵的变频调速采用恒压差控制，可避免各空调系统之间的耦合关系，单个空调系统的调节不会影响其他空调系统。冷冻水泵的控制，采用集水器和分水器之间的旁通阀压差或最不利回路压差作为反馈值来调节冷冻水泵的运行频率。

4 空调系统运行模式调控

地铁车站空调系统运行时根据实际负荷需求对风量、水量进行变频控制，以及不同季节采用不同的运行模式，都能起到良好的节能效果。同时，通过优化设计同样可以达到节能目的。传统的空调设计是以满足整个系统最大负荷要求为原则和标准进行的，而在绝大部分运行时间中，最大负荷是不会经常出现的，且空调负荷的变化常常在40%以上；地铁车站的特点是人员流动性大，有较明显的负荷变化，一般早晚高峰时段比平常时段高出近一倍。在空调系统中采用变频调速技术就可以根据负荷及工况的变化对设备及系统随时进行调节，以便在提供舒适满意环境条件的同时实现节约能源，降低运营成本。

5 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。

[1]杨巨澜.地铁通风空调系统变频技术方案探讨[J].制冷与空调，2008.

[2]薛志峰，江亿.北京市大型公共建筑用能现状与节能潜力分析[J] .暖通空调，2004.