地铁空调通风系统能耗问题研究

 　摘要：地铁空调通风系统的耗能量在地铁运营耗能中占有较大的比重，本文对地铁的空调通风系统及其能源消耗量进行了概述，并针对耗能特点提出了相关的节能措施。 

　　关键词：地铁空调；通风系统；节能技术 

　　中图分类号： TD724 文献标识码： A 文章编号： 　 

　　1.引言 

　　轨道交通建设是城市交通网络发展建设的组成部分，地铁的快速发展是城市交通建设发展的必然趋势。在地铁快速发展的过程中产生的环境问题日益严重，尤其是能源消耗的问题，节能已经成为地铁发展中的重要研究课题。空调通风系统为整个地铁的运营提供了良好的运行环境，其用电量也占了地铁运行的极大比重，该系统采用相关的节能措施对地铁经济环保运营具有重要意义。本文对地铁空调通风系统的耗能进行了分析，并重点介绍了节能技术在地铁建设运营中的应用。 

　　2.地铁空调通风系统及耗能介绍 

　　2.1地铁空调通风系统 

　　地铁空调通风系统主要由4个子系统构成，分别是大系统、小系统、水系统及区间隧道通风排烟系统。大系统指的是由站台公共区和车站站厅的空调及通风排烟系统，小系统指车站设备管理用房的空调及通风排烟系统，水系统指制冷空调循环水系统。每个子系统在地铁空调通风系统中担任不同的职责，协作完成地铁的空气循环等工作，使乘客在地面与车厢往返中有一个相对舒适的环境，并能够在发生火灾事故等情况下迅速排烟，尽量保持地铁空气环境的优良状态。 

　　地铁空调通风系统在经历了开式、闭式和屏蔽式的不同阶段后已经可以满足基本的运营空气环境，而由系统改良升级造成的能源消耗也在显著增加。屏蔽门式的空调通风系统适用于空调季较长的地区，屏蔽门车站闭式系统可降低区间活塞风对车站温度的影响。而在非空调季，屏蔽门式的空调通风系统则需进行机械通风来保证温度需求，轨行区排热系统和活塞风道等均增加了能源的消耗。 

　　2.2空调通风系统的能耗分析 

　　目前我国地铁运营空调通风系统基本采用封闭屏蔽门式系统，地铁车站公共区一般采用回排风机、组合式空调箱、新风机等组成的低速全空气系统来对空气进行余热等排除，维持区域环境的舒适性。投入到地铁轨道正常运营的空气处理机组、排烟机等装机设备具有不同程度的装机容量，车站空调通风系统的装机容量占有较大的比重，是耗能较大的重要原因。车站公共区的耗电集中在空调季，一般在5月到10月车站的用电设备需全部投入使用，处于高负荷状态。车站设备管理用房的通风系统全年基本处于工作状态中，由于换气条件较差，设备管理用房与外界的换气量较大并基本要依靠通风空调系统，其相关的弱电机房同时也是用电的较大负荷。区间隧道空调通风系统的运行时间基本与车站系统的运行时间相同，基本保持全年排热的工作状态，也有较大的耗电量。 

　　3.空调通风系统节能技术的应用 

　　针对目前地铁空调通风系统耗能量大的现状，地铁的建设与改造中节能技术与措施也越来越广泛的得到应用和实施。 

　　（1）空调集成系统的研究与实施。在地铁的建设改造中，为降低设备投入及运行成本，通风空调集成系统得到了广泛采用建设。该系统是将车站公共区空调通风系统与区间隧道空调通风系统进行合理的整合，达到部分设备共用等状态，对不同的运营需求进行整合处理，使工作构造简单化和整体化，同时节约了大量能源。新建地铁北京地铁4号线、10号线及5号线等均采用了此系统，集成系统首次采用了风机变频技术及自动清洗式空气过滤器等，使线路站点平均造价降低500万以上以及降低了约年30万以上的运营费用。 

　　（2）新风量及变频调速控制。目前的运行模式新风量的提供基本是固定的，空调装机容量处于客流量最大值状态，在客流量较低的状态，新风量的输送则形成了较大的能源浪费。针对这一情况，对新风量进行有效合理控制则可极大的节约能源消耗。与手动控制新风阀相比，根据二氧化碳浓度来自动控制新风阀的开合度更能科学和有效的节约能源。变频技术主要针对装机容量较大的大系统，变频技术使站内送风量及空调箱处理风量随着站内负荷变化而变化，可使年度送风量降低30%以上，极大的节省了能源投资。 

　　（3）空气-水空调系统的应用。随着城市地铁建设的发展，地下轨道建设工程项目不断增多，而目前应用较为广泛的全空气地铁通风空调系统则出现了设备机房占地大，土地资源浪费、冷量输送效率低等弊端。空气-水空调系统的开发与应用针对这一问题进行了有效地解决。该系统将空调冷水直接送入拱形结构上部的风机盘管，利用专用风管输送新风，空调工作状态中，通过风机盘管凝结水蒸发冷却降低隧道温度。目前广州地铁2号线的部分站点采用了此技术，极大减小了设备机房建设面积和成本投入。 

　　（4）水系统的能源节约。车站空调水系统的水泵与冷水机组的水量一般是定量的，在负荷较低的情况下，水系统同样会形成能源空耗的情况。对压差调节阀进行调节可以改变水流量，使水流量适合负荷需求，达到节能效果。目前设计开发的离心式、螺杆式冷水机组已经投入使用，能有效控制水系统循环水量，使地铁空调水系统低能耗运行。上海地铁1号线与2号线均应用了这类冷水机组，有效节约了运营能源。 

　　(5)集中供冷技术。目前地铁大多应用的是分散供冷技术，集中供冷技术应用则较少，但集中供冷具有占地少、易于控制管理等明显的优势，随着集中供冷技术不断提高中，地铁建设也在尝试将此技术引用到项目中，广州地铁建设最先采用了此项技术。 

　　（6）蒸发式冷凝空调系统的应用。冷却水降温处理是当下地铁运营中的一项难题，建设大型冷却塔会带来占地大及噪音污染等一系列问题，采用蒸发式冷凝空调系统则避免了这些问题。该系统避免了大功率冷却水泵、电动机等耗能，利用水膜式布水方式使需冷却水达到最大限度冷凝，并且以低温室内排风方式冷凝的空气效果较其他方式优异，并且相对的有一定的节水性能，深圳地铁5号线的建设中拟投入该技术。 

　　4.总结 

　　地铁的扩大规模建设与能源节约的矛盾日益明显，为维护地铁建设可持续发展，地铁节能减排措施的实施势在必行。地铁空调通风系统是地铁运营中的主要耗能因素，分析该系统的耗能特点，并针对耗能特点实施相关的节能技术和措施是当下地铁建设中应首要研究的问题。地铁空调通风系统的节能是一项艰巨的任务，不断开发新的节能技术，逐步的使地铁运营更低耗、更节能是未来地铁建设的重要目标。 

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