地铁环控系统节能-20121121

对地铁环控系统节能的认识江亿清华大学建筑节能研究中心环控系统用能状况环控系统能耗现状（不同气候区的差异）北方地区：环控系统、牵引能耗分别占约1/3和1/2南方地区：环控系统能耗占地铁总能耗50%左右广州地铁：环控能耗约占60%，牵引能耗只占17%能耗水平的评价指标单位客流能耗？单位建筑面积？开展环控系统节能的基础：能耗状况调查和能耗指标确定目前缺少关于地铁能耗的实测或统计数据李国庆.城市轨道交通通风空调系统的现状及发展趋势.暖通空调,2011,41(6):1-6李国庆,张春生,等.城市轨道交通集成闭式通风空调系统.中国城市轨道交通新技术,2007.环控系统用能分解是否应分出大系统和小系统，分别分析考核大系统：车站和隧道公共区环控（空调箱、风机）小系统：车站设备用房环控（空调箱、风机）数据来源：朱永赤,郑晋丽,居炜.地铁空调通风系统能耗解析.地下工程与隧道.2007,(4):30-33风机、水泵等输配部件能耗比例高（~80%）冷机能耗比例<20%上海某典型地铁站能耗比例降低环控系统能耗的途径现有成果、途径地铁通风空调多功能设备集成系统大系统与小系统设备、风道共用，节约用地风机变频，不同阶段变风量运行通风季节打开表冷器，降低阻力空气-水系统（FCU+新风）广州地铁江南西站已实际应用，年节省运行费70万节省土建投资；分散控制，维护比单独AHU复杂

通风空调高度集成系统北方寒冷地区（东北沈阳地铁）李国庆.城市轨道交通通风空调系统的现状及发展趋势.暖通空调,2011,41(6):1-6王奕然,等.地铁通风空调集成系统与电动开启式表冷器.暖通空调,2011,41(6):35-39祝岚,等.东北严寒地区地铁通风系统方案优化研究.暖通空调,2011,41(6):16-19高波,李先庭,等.地铁通风空调系统节能的新进展.暖通空调,2011,41(8):21-26降低风机能耗的途径和潜力通风系统的主要目的实现足够的室内外空气交换，以保证地下环境空气质量（CO2）在室外温度适当时，通过室内外通风换气，排除地下热量通过空气循环，把冷机产生的冷量送到地下空间，把地下的余热转移到冷机通风方式与是否安装屏蔽门有关，有无屏蔽门对通风流程完全不同对室内外有效换气量的要求卫生健康指标：20m3/小时，CO2<1500ppm怎样保证恰当的室内外通风换气量？夏季、冬季车站的室内外通风换气量满足人员需求量，同时又要避免“过量通风换气”，导致夏季冷量损失和冬季地下过冷东南部炎热潮湿地区：夏季室外风量不能太大北方寒冷地区：冬季室外风量不能太大，否则地下过冷其它地区：室外风量大一些问题不大在过渡季，较大的室外风量有利于排热，但当室内外温差较小时，靠通风排热反而费能当不安装屏蔽门时通风系统的状况列车通过会造成隧道、车站空间、和室外之间巨大的空气交换这三者之间的空气交换量与具体的通风和卸压方式有关需要根据气候带确定通风换气要求，根据通风换气要求仔细研究论证，确定通风系统流程、设计参数和转换方式不安装屏蔽门时列车风的作用车站空间出入口出入口不安装屏蔽门时列车风的作用空气流动存在惯性，一旦形成，并不能轻易改变只要运行时间间隔不大于10分钟（？），基本上可以维持一种固定的空气流动模式合理的设计还可以充分利用热压作用来促成希望的空气流动模式不安装屏蔽门时的列车风利用大多情况下，列车风可以满足地下空间新风要求通风量与列车密度相关，但风量需求也与人数（也就是列车密度）相关列车停运后是否也就不需要通风换气了？列车风大小与隧道结构设计有关（隧道断面与列车断面比、隧道内卸压井设置等）车站两侧的卸压方式与调节必须充分注意各个气流通道的断面与阻力不安装屏蔽门时的列车风利用基本原则：利用列车行走产生的负压使室外空气经过出入口进入车站空间，满足其通风换气要求在隧道来流方向设置足够的卸压通道，把从进站方向隧道流来的气流通过卸压通道排走，尽可能不使其进入车站空间通过调整卸压通道，使部分列车风通过卸压通道短路，减少室内外有效换气量不安装屏蔽门时，哪些热量作为负荷进入车站？列车运行中的发热量进入隧道，经过列车风排到室外如果在站台处有从站台到隧道的稳定空气流动，则列车停靠时发热也仅有很少部分进入车站为什么要在列车停靠处设大量排风？车站人员、照明、设备发热和从出入口进入的室外新风构成空调的主要负荷能否完全依靠列车风，不靠风机，解决地下空间要求的室内外通风换气？车站设屏蔽门时的空气流动阻断了隧道与车站间空气的连接，避免列车风和隧道内空气流动对车站的影响隧道内环境可以完全依赖列车活塞风实现排热？不应该采用车站列车停靠处的排风铁三院：实测排风温度总低于室外温度车站内环境独立解决新风问题：目前完全靠新风系统，由机械通风解决地下温度高于室外时，通过出入口的热压通风可否满足要求？夏季排热降温的手段？目前大多是依靠空气循环，车站空间的的全面换气由于不能充分利用列车活塞风，导致风机能耗高？是否要采用屏蔽门？上海一期工程时对屏蔽门的讨论国外地铁采用屏蔽门的状况香港、新加波、欧洲个别项目、日本仅个别线路采用屏蔽门的好处防止隧道的空气进入车站，降低夏季负荷减少隧道脏空气对车站的污染改善乘客安全采用屏蔽门方式的代价车站通风不能再借助于列车活塞风仅从乘客安全考虑，可以有不同形式的“屏蔽门”不装屏蔽门时到底有多少隧道风进入车站？1995年前后清华大学曾在北京地铁现场实验实验结果和模拟计算结果都表明，当适当组织好气流流动时，进入站台的隧道风仅为其总量的10%左右车站释放示踪气体位置进入车站的隧道风仅为隧道风总量的10%左右环控系统的讨论用什么媒介带走热量？空气循环：1m3/h空气

温差10ºC可带走12kJ热量水循环：0.1m3/h水温差5ºC可带走2090kJ输送能耗、占地：制冷剂循环<<水循环<<空气循环末端方式节能关键：改变输送媒介，降低风机能耗小系统（车站设备用房）只设置通风时（变电所），随室外条件可变风量需设置空调时，分散式末端（FCU、VRV）输送空气改为输送冷水或制冷剂分散调节、分别控制，满足需求环控系统的讨论大系统（车站公共区）为什么需要调节冷冻水流量？如果制冷机的冷量都通过两台空调箱送出，调节冷机制冷量既可目前常用的空调方式：

集中冷源，冷冻水循环，AHU环控系统的讨论采用直接蒸发式空调机去掉了冷冻水系统，去掉了相应的水系统控制，节省机房面积和投资冷凝机组可以安置在风机一侧，不占用专门机房蒸发温度可以提高到10︒C，提高制冷COP调节方式：根据送风温度调节冷机根据大厅温度调节风机转速一体化机组，便于管理避免了冬季表冷器冻结蒸发器冷凝器冷却水直接蒸发式空调机组送到大厅已在北京9号线车站安装使用，节能40%（水泵，冷机）环控系统节能讨论直接蒸发式空调机组技术难点：管路输送距离及大型蒸发器对压缩机回油的影响应对措施A：精细设计回油，引射器辅助回油等手段应对措施B：磁悬浮离心压缩机冷量范围合适：100~280RT（350kW~1000kWMcQuay）充分发挥磁悬浮离心压缩机不需要润滑油的特点，无回油问题是未来最适宜的地铁空调机组方式张良焊,等.地铁直接蒸发式空调系统研发.暖通空调,2011,41(6):40-42相关设备研发环控系统的讨论直接改为末端风机盘管，冷冻水循环？落地式风机盘管，配凝水排水管道风机排管风机电耗远小于原来的循环风机电耗通过改变风机盘管转速，实现末端局部调节水侧可以不设局部的调节阀门，全部风盘均匀供水对作为大系统的车站公共区，冷冻水路不需要控制为了保证有效的除湿，应保证7︒C供水温度调节：冷冻机根据供水温度控制

冷冻水恒流量运行

广州地铁一个车站已采用这一方式，节省了大量初投资环控系统的讨论进一步降低环控能耗的途径辐射末端方式降低输送能耗取消末端空气强制循环，以辐射、对流方式排热合适的场合下可采用：大系统某些公共区域难点：解决辐射供冷时的结露新风单独处理，湿负荷的排除强化对流换热的金属辐射顶板温湿度独立控制新风量仅为总通风换气量的10%～20%，可单独处理到低温、干燥状态，同时解决地下空间排湿地下的显热可以用高温冷水机解决，从而实现很高的COP（供水温度16度）新风除湿处理可以有多种方式：溶液除湿、冷凝等表冷器蒸发器冷凝器16C21C27C14C，90%返回到高温冷水系统环控系统的讨论小系统的空调方式承担办公室、配电间、计算机房等站内功能用房特点：负荷变化规律与大系统不同，运行时间不同建议单独设置冷源，避免与大系统共用，导致大系统低负荷运行采用水冷的VRV（多联机方式）采用各个房间独立水冷冷机的水环热泵方式新风单独供应（仅办公室等需要新风的房间）冷却水新风空调房间环控系统设计1.公共区室内温、湿度标准站厅干球温度：30.0℃相对湿度:45--65%站台干球温度：28.0℃相对湿度:45--65%2.区间隧道设计参数区间允许最高干球温度正常运行时区段温度≤40.0℃阻塞运行时区段温度≤40.0℃列车空调冷凝器附近≤45.0℃盲目提高标准，降低空调温度将大幅度提高能耗按照标准运行调节，根据客流密度及天气变化调整冷机运行GB50157-2003地铁设计规范对地铁环控节能工作的几点建议

加强研究和现场测试工作，充分总结已有