地铁通风空调系统设备管理节能分析

陈丽丽

青岛地铁集团有限公司运营分公司 山东 青岛 266000

1 地铁通风空调系统的作用

①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。②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。③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。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、控制系统、列车空调等的散热，一般情况下运行发热量均很大，占用空调总冷负荷相当大的比例。除此之外，还为地铁站消除或稀释存在严重的污染源，如列车刹车闸瓦产生大量的粉尘、产生大量的二氧化碳等[1]。

2 地铁通风空调系统节能现状分析

当前，通风空调广泛应用于大型商场、地铁站等公共场所，在节能减排技术的发展方面有诸多的重大突破，但深化节能技术的发展与应用仍是一个不断推进的过程，基于节能技术下的通风空调发展存在一定的不足与问题。①设计理念强调经济效益的追求，而忽视了节能环保理念的有效践行。一方面，趋利性是企业的天性，设计优先于经济效益的最大化，技能减排技术的运用处于辅助地位，对于环境效益所承担的社会责任缺乏践行；另一方面，在通风空调的工程节能方面，缺乏科学合理性，导致工程设计、运行都存在巨大的能源消耗，与国家标准相差甚远。因此，通风开空调节能减排技术的发展，以及应用的深化，都需要较长的一段时间。②国家标准缺乏有效贯彻与实施，在设计中忽视了标准的导向性作用。一是设计未能严格按照国家标准，导致节能技术执行不规范；二是节能技术发展相对比较滞后，在一定程度上无法满足当前的节能发展需求，设计上和施工上相对保守，对新材料、新工艺、新技术的望而却步，不能大胆尝试和推广[2]。

3 地铁通风空调系统控制方式

3.1 风系统侧的控制方式

①定风量运行方式。定风量运行方式是指通过调节设备的运行台数来适应车站的负荷变化，而通风系统是按照早晚两个客流负荷高峰进行设计选型的，必须满足两个峰值的风量，但是在非高峰负荷时，就会造成风量浪费；通常，设备选型还需要考虑远期客流量，通常是按照近期客流量的2～3倍进行考虑，因此，所选设备的容量会远远大于近期车站负荷。由于通风系统大部分是在部分负荷情况下运行，长期处于“大马拉小车”的状况下，造成能源的浪费，通常风机运行时的平均风量能耗仅为设计的70% 左右，因此，定风量运行方式不能降低地铁运行能耗。②变风量控制方式。变风量控制是指通过改变送入车站的风量来满足负荷的变化。根据上面分析，通风系统大部分时间在部分负荷下运行，通过风量的减小达到风机能耗的降低，不仅可以达到降低地铁运行能耗的目的，而且可以大大减小机械的磨损，减小维护时间，改善设备性能。这就要求风机的控制上加入变频控制，同时要求系统低流量运行时要保证系统末端风量的要求及防止风口结露。

3.2 水系统侧的控制方式

目前地铁空调水系统较多采用水冷式冷水机组+冷却水系统+冷冻循环水泵 + 空气处理机组的换热器 + 其他制冷系统，其控制方式同样分为定流量、变流量的控制方式。①定流量控制方式：空调水系统用户侧的实时系统总水量保持恒定不变（或是按照水泵启停的台数呈现“阶梯式”的变化），通过改变末端装置的风量或水路上三通阀进入末端装置的水量来调控室内温湿度参数，系统控制简单，不能做到实时的节约能源。系统内设置的水泵和冷水机组越多，运行工况越复杂，也越不利。②变流量控制方式：用户侧的系统水流量随着末端装置流量的自动调节而实时变化。较为常用的是一级泵压差旁通式变流量系统和一级泵变频变流量系统，以一级泵压差旁通式变流量系统为例，系统中设置了压差旁通电动阀，解决了冷水机组的定流量安全运行要求与变流量运行的实际使用要求的矛盾，与一级泵定流量相比，同样可改变水泵的开启台数来实现节能降耗，也可以较好地随用户侧负荷变化时实现“按需供应”[3]。

4 地铁通风空调系统节能措施

4.1 做好规划设计

在地铁隧道通风空调的节能措施中，做好前期的规划和设计，是从源头上节能同步设计和统筹规划，例如，在设计时，将机房的排风系统、机房的位置、排风口等都设置在通风流畅的地区，能够显著降低通风系统运行的能耗。另外，在设计时，空调系统的选型必须依据地铁的负荷情况，选择合理的空调系统形式、管网形式、主要设备的控制策略、管理方案等，必须满足国家相关规范、标准的要求。

4.2 风量与水量调节控制

在地铁内部中，空调系统的判断参数一般以焓值为主。其中所包含的变量参数一般呈现出两个方面，一方面是送风的数值，而另一方面则是冷冻水的流量值。两者在实际运行期间存在着一定的效能阻碍，导致能源损耗现象比较突出。而将两者有效融合进行联动控制，能过实现控制功能的进一步优化，从而保证空调系统内部运行参数逐渐趋于稳定，从而实现能源损耗的全面控制。

4.3 充分利用建筑设备的自动化和智能化条件，实时监控与调节

公共建筑空调系统运行状况的实际管理效果直接关系到了节能程度，所以这就要求要实现对冷水机组、空调机组、冷却塔、水泵、管道、通风口以及冷水水质的全面管理，如有可能做到实时监控，确保各构成部分能够在实现高效运转的基础上，降低对能源的消耗，实现节能环保的目标。整个暖通工程项目的各个环节运转情况都需要得到有效管理，应该在管理的过程中做到及时发现问题并解决问题。目前，随着科技水平的提升和国家规范的相关要求，公共建筑或公共设施内一般都设有完善的监控系统、通信系统、DCS远程控制系统、数据监测系统等，可利用车站的监控设备对车站情况进行有效的监控，然后依据这些监控信息通过相应的控制平台，将自动化技术全方位的应用到控制系统的构建中，以实现自动化控制，强化管理的效率；同时，要将先进的软件应用到监控系统之中，进而实现对运行设备的实时有效监管，自动地控制通风空调系统的运行调节，来显著降低整个系统运行产生的能耗。

4.4 能源管理

在能源管理上，尽量在实时监控的基础上，加强运行管理中的数字化管理，量化并予以考核。同时也可以尝试引进当前国际先进的合同能源管理方式，通过相应的管理公司（或没有利益关系的第三方）来降低空调系统节能改造成本的投入，并实现对相应节能改造过程中风险的控制与规避，进而实现节能效益。

4.5 加强设备管理人员的培训与设备保养制度的落实

通常设备管理人员多数为非专业人士，对设备、系统及运行调节措施认知水平有限，缺乏必要的、专业化培训，然而在正常的运行管理过程中，必要的人为干预的调控很难做到位，这就会造成管理上的能源浪费；设备的保养是运行管理上必不可少的，较好的、较规律的设备保修保养，是设备正常工作、延长设备使用寿命的保障，而且还能大大减低能耗，如空调风系统的过滤器的定期清理和更换，水过滤器的清洗，空调机组、冷水机组的换热器水垢的清理等，设备保养必须以一项管理制度落实到相关的管理人员，或通过管理人员委托给专业公司进行。

5 结束语

通风系统的运行能耗约占地铁总能耗的1/3，对其实现节能是很有必要的。这就要求在以后的实际工作中，要积极采取各措施有效保证地铁通风空调系统节能，促进其健康持续发展。