地铁空调系统节能设计探讨

丁逆

（华设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210000）

随着城市交通的不断发展，地铁的舒适快捷性能成为了现代社会当中的重要交通工具，而节能减排是当今社会研究的重要课题之一。其中，地铁在运营过程当中的能源消耗较大，随着我国轨道建设的不断发展与规模的不断扩大，能源节约问题越发的凸显出来。根据调查显示，在我国南方城市地铁的空调系统耗能占到了地铁运营过程中总能源消耗的1/2，在北方的城市地铁系统当中，空调系统的能源消耗为地铁总运营耗能的1/3。而空调系统是地铁运营过程当中的节能潜力大户，所以在进行地铁空调系统的设计以及设备的选择运营模式之上，要进行优化设计，从而找到地铁运营的节能减排措施。

1 地铁空调系统的组成分析

1.1 隧道通风空调系统

隧道通风空调系统主要包括车站隧道通风系统和区间隧道通风系统。在列车正常运行的过程当中，通过利用列车的活塞风以及车站之间的排热系统进行列车的散热，以及地下区间的通风换气工作，从而保证区间内的温度，在设计标准范围之内，为地铁乘客提供一个舒适的室外环境。在每日晨间地铁运营前以及夜间地铁停止运行后，要将隧道内的通风机开起，并采用隔站排风的方式，对区间的隧道进行通风，从而保证该区域内能够完成通风换气以及降温。

当列车区间内出现了火灾时，隧道通风系统可以同时作为排烟，系统进行工作，从而助力人员疏散等工作的开展。当车站以及车轨区域内出现火灾，要及时关闭下排的热风并开启热风机，将烟雾从上排热风道排出。

1.2 地铁站公共区域的空调系统

地铁站公共区域的空调系统主要由回排风机，排烟风机以及组合式空调机组构成。公共区域内的空调系统能够保证地铁在运行的过程当中，为地铁乘客提供一个良好舒适的乘车环境。当出现火灾情况时，可以通过大系统来启动排烟风机进行排烟，从而为乘客提供流通的空气，保证人员疏散工作的有效开展。

1.3 地铁设备管理用房的空调系统

地铁设备管理用房的系统当中，主要是根据房间类型进行划分，主要包括弱电设备房间空调系统、管理用房空调系统以及变电所房间冷风降温系统等小系统。系统当中主要包括新风机，排风机，柜式空调回排风机，排烟风机等设备，小系统的主要工作内容是，为地铁运营人员提供良好的工作环境以及良好的设备运营环境。

2 地铁空调系统的节能方向以及相应措施

2.1 可调通风型站台门系统

可调通风型站台门系统是将闭式系统与屏蔽门系统的优点集于一体，在我国当前的地铁系统当中，闭式系统以及屏蔽门系统应用较为成熟。可调通风型站台门系统在使用空调的季节，会依照屏蔽门系统进行工作，而在非空调季节则以闭式系统进行运转。可调通风型站台门在空调季节能够与区间车道区分开，从而减少车站内的热空气，并使得空调的冷负荷能够得到减轻。在非空调季节能够将隧道与车进行联通，通过列车的活塞风将室外的流通空气引入，从而实现自然通风并降低风机耗能。

2.2 隧道通风系统的运营优化

在隧道通风系统应用的过程当中，车站排热风机以及隧道通风机的功率较大，所以要在隧道通风系统运行的过程当中，依据实际情况，合理的安排机器的使用时间，并尽可能地缩短其开机时间。例如在区间隧道进行早晚通风的过程当中，在能够满足空气要求的情况下，要尽量的减少通风的次数，以及开启风机的时长。当隧道内的温度在要求范围之内时，可以关闭车站排热风机，而在极端情况下，再将车站排热风机投入使用。

2.3 地铁站公共区域的空调系统运营优化

在地铁站的公共区域进行空调系统的运用过程当中，要根据车站当日的客流量的变化情况进行空调的变量调节。其中主要是采用风机的变频调节方式来实现节能降耗。由于风机的变频调节，具有较大的调节范围，并且调节过程较为灵活，从而能够使得风量的控制更加精准，不会由于风量降低而导致风机的工作效率受到额外的影响。所以变频调节能够有效地实现组合式空调机组、小新风机以及回排风机的节能。当前车站公共区域的空调系统主要采用的是过渡季组合式的空调机器送风以及回排风机进行排风的模式。而在实际运行的过程当中，可以利用地铁出入口进行排风，从而保证在过渡季只送风不排风或只排风不送风，这样能够有效地满足乘客对于新风量的需要，实现高效节能。

2.4 地铁站设备管理用房空调系统

（1）送风温差。在进行车站的设备管理用房设备空调系统的过程当中，可以通过提高管理用房的送风温差来降低送风量，使得空调系统的投资成本以及运行费用能够得到降低。但是在车站以及变电所当中，还存在一部分弱电设备，这部分弱电设备的发热体量较大。所以要在电气设备空载时保证不会出现结露现象的前提之下将送风温差提高，从而实现节能降耗的目的。（2）变电所的空调系统的优化。当前的地铁站的地下变电所主要采用的是一次回风定风量系统。主要工作原理是运用冷风来对于房间温度进行降温，保持温度在36℃以内。然而，在实际运营的过程当中，其发热量会由于列车停运等因素而降低。在列车运行的过程当中整流变压器，发热量达到了36kW，但列车停运之后，其发热量在6kW以内，列车运行的过程当中，配电变压器的发热量约为18kW，而停止运行时，其发热量在6kW以内，除此之外，其他的供电设备在车站运营停止之后，发热量也会急剧降低，但此时空调系统仍然处于负荷运行的状态，从而导致了能源的大量消耗。

2.5 直接蒸发式空调系统

直接蒸发式空调系统，是在表冷器当中加入制冷剂来对空气进行冷却。与表冷器当中加入冷冻水来冷却空气的方法相比较，直接蒸发式空调系统的节能性更强，主要表现为，首先，当蒸发温度提高后，制冷机组的效率也能够提高，在理论上来说，当蒸发温度提高3℃之后，制冷系统的工作效率可以提高17%，从而实现空调系统的节能优化。第二，制冷剂与冷冻水相比，其缺少了冷冻水的输送环节这一部分的能源消耗，从而节约了冷冻站运行消耗的能源15%。

2.6 蒸发冷凝式制冷机组

蒸发冷凝式制冷机组当中主要采用的是蒸发式冷凝器，该设备主要是利用冷却水，在蒸发过程当中的吸收热，将制冷剂进行蒸汽式的凝结，通过制冷剂在管道内凝结释放出的热，通过油膜管壁传递到水膜当中，最后由水的蒸发将热量传递到空气当中，而蒸发时的水蒸气则会随着空气离开。蒸发式冷凝器与冷却塔的风机的功率相同，但功率仅仅为风冷式冷凝器的1/3。其中，蒸发冷凝式制冷机组中的水泵的循环水量较小，因此，该机组所需要的水泵的功率仅仅占冷凝器与冷却塔系统的水泵功率的1/4，能够减少七成的功率消耗。

2.7 空调水系统的变流量设计

地铁车站在每日运行的过程当中，其负荷量较大，因此，要对于空调水泵以及冷却塔进行变频控制，从而实现地铁空调系统的节能。在自动控制方面，可以对于空调水系统设备运行过程当中的变量进行全方位的采集，再将其传送到智能控制器上，通过智能控制器来对于系统的运行数据进行推算，从而计算出在未来地铁运行过程当中系统需要的运行参数。同时运用变频技术来对于水泵进行自动控制，通过调节水泵的转速来实现空调当中水系统的循环流量的调控，使得空调冷水机组的转换率较高，保证空调系统能够在各种状态下保证最佳负荷，从而实现空调系统的整体节能优化。

2.8 通过细节设计降低系统耗能

可以对于风道进行优化设计，从而降低风道中的阻力，实现节能。在对于车站设备以及管路用房进行布置的过程当中，要与实际情况相匹配，尽量简短输送的距离，此外，对于地铁车站的空调系统以及设备用房的空调服务当中，应当根据就近原则灵活的进行排风道的布置，从而使得通风管道的长度能够缩短，尽量减小风机功率，达成运行费用降低以及节能的目标。

总而言之，对于地铁的空调系统进行优化设计，并通过运用多种节能措施来实现高效节能。在进行地铁节能的过程当中，降低地铁系统的耗能是一项工程量较大的任务，需要各个部门紧密合作，将节能理念贯穿到地铁空调系统的设计全过程中。随着节能通风设备的发展以及系统的优化升级，地铁空调系统的节能能力也会逐渐提高，并实现可持续发展。