地铁空调水系统运行节能研究

关键词：地铁空调;水系统;节能控制

地铁通风空调系统的重要作用在于对地铁内部的空气温湿度、流动速度和空气质量等加以控制。在确保地铁内部形成良好环境的基础上，地铁通风空调所付出的代价也是相对较高的。地铁通风空调的设备投入较大，而且在实际运行期间会消耗大量的能源，为了响应国家对节能提效的号召，需要对地铁空调水系统中的设备节能调节加以分析。

一、地铁空调水系统概述

在我国地铁工程的快速发展过程中，合理性的地铁系统设计是十分重要的。地铁通风系统是整体地铁内部的“呼吸器官”，为人们创设一个舒适、可靠的地铁环境。空调水系统是地铁通风系统的重要分支，为车站通风空调系统提供足够的冷源，其中冷却水泵、冷水机组和冷却塔等设备所消耗的电能相对较大。一般情况下，地铁空调水系统的耗电量在整体地铁通风空调系统的耗电量中占比例在30%-40%左右。地铁车站主要特点在于人员流量大，尤其在上班高峰期和下班高峰期等时段的人员流动性比平常时段要高出一倍，再加上外界气候条件的影响，往往会使得地铁空调的负荷量发生变化，地铁空调的负荷量正常的变化幅度维持在40%-50%之间，而空调系统的设备装机容量需要充分满足人流量较大时段的要求。所以，加强车站空调水系统节能的优化与完善是十分必要的。

二、地铁空调水系统运行节能控制策略

（一）地铁空调水冷机组的节能

现阶段在地铁空调系统中常用的水冷机组主要是螺杆式水冷机组，为了实现有效节能的目标就需要在水冷机组的正常运行状态下进行负荷调节。其中，地铁空调冷水机组中的螺杆式冷机组在操作方面较为简便，而且制冷量相对较大，整体框架的组成简单且设备自身运作期间产生的振动频率较小，对其地基没有过多的标准和要求。与此同时，可以根据制冷的要求进行10%-100%的制冷调节，通常状态下，地铁空调系统冷水机组均不会在负荷功率最高的情况下开始运作。针对地铁空调冷水机组的制冷量调节，主要通过螺杆式冷水机组中放置的压缩机滑阀来有效操控，滑阀自身具备自动化调节功能，可以根据控制手法实现精准性、安全性调节。在地铁空调系统冷水机组的正常运行期间，主要借助压缩机的动力发挥制冷功效，在其内部形成适当的压力比，当内部压力比与外压力比无限接近或相同过程中，整个地铁空调系统冷水机组的工作效率是最高的，所消耗的电能也是最低的[1]。因此，为了确保地铁空调冷水机组可以维持最经济节能的运行状态，最重要的是根据实际情况调节机组内部压力比，并使其达到或接近外压力比。

（二）水泵的节能

水泵的运行性能曲线可以呈现出水泵在正常运转速度下其自身流量与水泵其他性能系数之间的相互联系，为了确保水泵可以呈现出良好的工作状态，需要借助水泵的运行性能曲线对其各项功能进行深入探析，为了实现水泵的节能效果需要在水泵的阀门处于关闭状态下使其功率达到最小值。水泵是地铁空调系统中应用频率最高的一项设备，水泵在实际运行期间所消耗的电能直接影响到整体地铁空调系统的能耗情况，为了合理控制水泵的能耗，需要应用科学有效的调节措施对其能源消耗加以控制。其一，离心水泵主要借助圆盘的离心力将内部含有的水源甩出去来进行工作，所以要实现水泵的能源消耗最小化最重要的是安置运转速度快且叶轮直径较小的水泵，在扬程较高的情况下可以利用多级泵的解决措施，还要注意合理掌控叶轮表面的光滑程度，使其与水流之间的摩擦力度维持在最小范围内。其二，可以从减少水泵内部的容积缺失角度考虑，利用相关措施不断增加泄漏流道中产生的阻力。其三，有效减少地铁空调系统中水流的流失量。以上三种控制方法均可以实现水泵的有效调节，实现地铁空调水系统的节能运行。

（三）冷却塔的节能

地铁空调系统中采用的冷却塔主要是通过水源实现冷却的循环剂，进行空气热能与冷却系统之间的转换达到冷却介质水温下降的目标，在冷却塔的设计环节中，其中各项指标如进出水温度、湿球温度和干球温度等都对冷却塔的造价和能源消耗程度起到决策性作用。当冷却塔中的出入水温度达到平衡状态后，其自身的冷却能力会根据外界温度的变化而变化。在冷却塔的正常作业期间，冷却塔的出水温度与外界气候条件是有一定联系的，也就是当冷却塔外部温度下降时，其出水口温度也会出现降低现象，而整体冷却塔的热负荷量是始终不发生改变的。与之相反，当外部气候条件降低后，热负荷变小，其冷却水温度也不会骤然上升，对于冷却水的温度也不需要将其冷却到比室外温度更低的范围内，最终是在标准温度条件情况下实现了平衡，两者间的温度差距缩短，冷却塔的局部负荷也比整体负荷更低。

冷却塔是地铁空调系统中的重要组成部分，为了做好冷却塔节能控制工作，对其风机进行合理控制尤为重要，通过相关调查数据可以看出，通过变频控制技术来有效掌控冷却风机的运转速度可以促使冷却塔的出水温度在超出标准温度的情况下，其冷却塔出水温度仍然可以满足冷卻所需的32℃范围内，进而实现节约能耗的目的[2]。冷却塔主要将水作为媒介物质实现热交换对其水源进行降温，而冷却塔在长时间的工作后，其中会掺杂各种杂物堵塞空气通道，严重降低其使用效率和质量，大大增加了能源的消耗。为了确保冷却器的正常通风，需要定期做好冷却塔的维修与保养管理，加大排污和处理工作力度。

三、结论

综上所述，地铁空调系统是现阶段我国地铁交通中最重要的冷却及通风设备，也是地铁实际运行期间关键的能耗设备，在城市化的发展进程中占据着至关重要的地位。随着社会经济的增长，针对客流量逐渐增大的问题，人们对地铁空调系统提出了更多的标准和要求，因此对其地铁空调水系统的运行节能加以分析十分重要。

参考文献：

[1]陈体明.节能技术在地铁空调水系统中的应用[J].中国高新科技，2020（10）：67-69.

[2]徐丽.地铁空调水系统设备的节能运行[J].绿色环保建材，2018（11）：27-28.

作者简介：

王瑜程（1993年7月），男，浙江绍兴人，本科，助理工程师，地铁通风空调方向.