地铁通风空调系统节能途径综述

地铁通风空调系统节能途径综述摘要：本文重点论述能够实现地铁通风空调系统节能目标，具有实用价值的途径。供地铁业主，通风空调专业工程师参考。关键字：地铁；通风空调系统；节能；引言：我国正处于大规模城市化的时期，全国各大城市的交通状况一直非常紧张，交通不畅严重影响着人们的生活。制约着经济的发展。改善城市公共交通状况已经成为各大中城市政府相当急迫的要求和共识。随着近年来轨道交通的高速发展，北京、上海、广州、深圳、天津、南京等各大城市都建成或正在实施各自的快速轨道交通路网的骨干线路。地铁具有高效、快捷、安全和污染小的特点，避开了地面道路扩容困难的矛盾，有效地缓解了交通难的问题。因此地铁建设在世界各大城市得到了广泛应用，已经成为城市大运量公共交通系统的首选。城市轨道交通工程是现代土建、设备一体化的复杂系统工程，以提供大运量、快捷、安全、舒适的城市公共交通服务为目的，设备是主体。城市轨道交通工程设备由车辆、通风空调等十多个子系统组成，投资大、技术难、要求高、系统复杂、准备周期长、与运营关系密切。从轨道交通工程建设投资内容划分，设备投资约占总投资的35%左右，是项目一次性投资的最大组成部分；通风空调系统为城市轨道交通提供满足运营和乘客需求的人工气候环境，在地下空间一般分为开式系统、闭式系统和屏蔽门系统，根据使用场所又分为车站、区间隧道和设备管理用房空调系统，一般由冷水机组、通风机组、空调机组、冷却塔、水泵、风阀、消声器及屏蔽门等组成，投资约占设备系统总投资的2%左右，使用费用中的电耗比例较高。作为地铁运营系统的一个重要子系统，在保证地铁环境的同时，地铁环控系统的代价也是高昂的。由于地铁内部的巨大空间和负荷，环控系统的风机、制冷机、空调机的装机容量都相当大，由此引起大量设备投资和运行能耗费用。尤其是运行能耗，而其中环控系统能耗在总能耗中占相当大的比例，已经严重影响到地铁运营的经济性。从国内已投入运营的线路来看，其能耗的40~60%来自于通风空调系统，据统计，地铁能耗84%集中在车量系统和通风空调系统。分别占地铁能耗的53%和31%。据广州地铁公司统计数具显示，地铁通风空调能耗已占地铁总能耗的50%以上。目前我国已经有25座城市在规划建设地铁。地铁的大规模建设将进一步推进城市地下空间资源更大规模地开发利用。因此，地下空间设施的节能降耗，也是我国建设资源节约型、环境友好型城市的重要环节之一。因此，如何很好地吸收国内外地铁综合节能设计与改造的成功经验，以及新技术、新设备的集成应用成果，这对我国城市地下空间设施进行节能降耗的研究与实践意义重大。我国的节约能源法中指出：节能是指加强用能的管理，采用技术可行，经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环环节中的损失和浪费，更加有效合理的利用能源。节能还包括再生能源和新能源的开发利用。节能的基本途径：调节节能管理节能技术节能回收节能。本文谨就能够实现地铁通风空调系统节能目标，具有实用价值的主要途径作综合论述。一、通风系统变风量调控目前地铁环境系统基本采用全空气系统，由于地铁的负荷特点，风机的运行时间要长于制冷机，而且风机的功率远大于一般建筑的空调系统的风机，因此风机能耗比例通常大于一般建筑的空调系统的风机能耗比例。地铁环控系统运行能耗中，风机能耗所占比例最大。冷水机组能耗虽然也不小，但由于地铁负荷的特点，发热量不可能有大的减少，根据现有技术水平，螺杆式冷水机组已具有良好的部分负荷特性，冷量调节范围为20~100%，所以冷机节能的余地不大，因此，车站节能的重点应放在风系统的节能优化上。1.隧道通风系统。站台下/轨道顶排热通风系统中UPE/OTE风机正常情况每日从地铁运营开始至运营结束期间一直运作，是长期运作风机。其作用是排除列车进站、停战、出站时的产热量，以减少列车发热量对车站及区间的影响，同时还兼容排烟功能。考虑到近远期列车对数不同、列车发热量不同、风机的排风量不同，UPE/OTE风机宜采用变频风机来调节风量，既能满足功能要求又可以打得到良好的效果，同时对风机的控制简单可靠容易实现。2.车站通风系统。车站公共区空调通风系统由组合式空调箱、回/排风机、空调新风机组成，以往一般都是采用定风量运行，靠节能设备的运行台数来适应车站负荷的变化。由于早晚两个客流负荷高峰的存在，使送风量出现两个峰值而其他的时候风量较小。采用定风量系统时，必须满足两个峰值风景，这样在非峰值负荷时，其风量显然浪费了。如果按照平时风量计算风机能耗，则风机能耗仅为按峰值风量计算时的70%左右。可见采用定风量运行的能耗是相当严重的，采用变风量系统是必要的。白实现风机变风艺量最有效最节录能的方法是对侮风机变频调速咽。变频调节具座有无极调节、乳调节范围大、概调节灵活等优裂点，可以实现保对风量的准确混控制，并保持著风机的效率不条因风量的减小运而减小，从而壳达到明显的节导能效果。侦根据相关资料麦记载，采用变蹲风量方式，当链风量是设计风爷量章的缠50壮%姐时，运行电流狸减年少报26.5列%铅，因而减少送羊风动力，节能炮效果明显。重某为风机风冷设备垃公司成功研发搭《《地铁隧道贿节能通风系统自》》直接节能旱20吧%浅。丰二、屏蔽门模耍式父环控系统的运冠行模式分为开调式运行模式、腔闭式运行模式捆、屏蔽门模阴式戚3厦种形式。设置泄站台屏蔽门，状就是通过在地示铁车站的站台鸣候车区与行车繁轨道之间设置紧屏蔽门装置，苗将地铁车站与踩区间隧道从空杰间上分隔开来详，将车站和区在间分隔成两个绪不同的空气环旅境区域。站台姨屏蔽门可以减蓬少列车活塞风替对车站站台环贴境的影响，列禁车运行产生的决热量大部分通困过设置在车站轧端部的活塞风住道及车道顶部壮和站台下排热督风道直接排放藏到地面，因而拨可以阻止大部川分的列车散热棋量进入车站。犯据以往的工程椅经验比较，屏套蔽门模式车站币空调系统的冷娃负荷仅为闭式倘运行系统潮的裹22-28馒%挑，从而减少车问站通风与空调成系统的冷负荷热及用电负荷，投节省通风空调仗系统的运行费抚用。沉地铁屏蔽门系勤统是现代地铁滥工程的必备设锄备。地铁安装舰屏蔽门系统，卧不仅可以防止波乘客跌落或跳荐下轨道而发生贞危险，让乘客指安全、舒适地朵乘坐地铁，而撇且屏蔽门系统掌为一种高科技赞产品具有所有怜的节能、环保丙和安全功能，行减少了站台区镇与轨行区之间者冷热气流的交蝶换，降低了环抬控系统的运营吐能耗，从而节童约了运营成本日，因此在夏季岂空调季较长的骂地区普遍被采行用。筐成都地蹦铁驰4满号线优化屏蔽卷门系统设计方袍案，在屏蔽门站上方设才置筐500m狡m肿高度的屏蔽阀壁，在夏季关闭应，减贵少空调冷负荷胖，冬季打开利现用活塞风将列乐车运行产热带案入车站。从而沉实现避节能降耗，节昼约运行费用。郑三、设计采用沉技术先进的节殿能控制系统躲地铁环境与设械备监控系统瓶（界BA碍S梦）的设计应针静对地铁的特点护和各城市的气娘候环境，经济揪情况，设置不拼同水平苦的竭BA惑S膜，以达到营造蚀良好的舒适环侮境、降低能源辟消耗、节省人弹力、提高管理节水平的目的。识地铁的通风与切空调系统应保默证内部空气环葱境的空气质量摊，湿度、温度薯、气匠流组织、气流态速度和噪声等蒜均能满足人员装的心理及生理衰条件要求和设丛备正常运转需前要。据有关资爬料记载：爬贵州汇通华城穴楼宇科技有限赴公司将现代计毒算机技术、模浆糊控制技术、刚系统集成技术酬与变频调速技烦术相结合，成阵功研制出了具挣有变流量模糊笑控制功能呢的狗BK纽S叹系统中央空调革节能控制系统阔，可依环境与穴负荷的变化，恋实现空调系统被运行参数的优把化和冷媒流量踏根据负荷需要宣动态调节，保吧障空调系统冷脊源设备在任何届条件下，都能涝保持高效率运暗行，从而最大坊限度减低空调赶系闷统能耗。限据悉腊，勾BK甲S节系统空调水系局统变流量模糊牵控制节能技术订已在全蔑国披2斥0卸多个省肤市们80恐0奏多个大型建筑稍物和工厂中成如功实施，包括殖全国政协办公俗大楼、广州中勺信广场、上海损新锦江大酒店侄等，项目实现慨冷水机组综合删节直能财10血%葱至园30甲%矛，水泵、风机仆节汇能抖60凭%变至染80宏%们，空调水泵系登统总体节屯能染20信%广至吐40辛%存。迹四、设备系统司节能优化续集成啊1秋.柔通风空调设备化。地下线通风初空调系统形式艺一般常用闭式乎系统或屏蔽门国系统，根据各凝地空调时间的蠢长短，其设备纠的一次投资、少土建面积大小霉、使用费用各妇不相同，应作酸全面的全寿命值周期费用比较玻，慎重选择不扶同系统。空调帖系统设备运营必能耗占城市轨秩道交通总能耗谣的龟30%-40昏%听左右，设备本吊身的节能特性陡意义重大。根厨据有关地铁热农环境研究报告位，运营初期、震中期的发热量盛约盒是若50%-70谋%云，如设备按远院期发热量一次偷配置到位，应协通过运行台数跌控制、选择变镇频调速控制设彩备与优化运行白模式，尽管一忌次投资略有增斩大，但初、中井期能耗费用可篇节亚约多30%-40鄙%蕉，远期能耗用锣可节走约坡15%-20阵%畅。步2董.湖分析各系统设进备的功能定位摸与匹配关系。类尤其是功能定菠位要全面反映慌设备满足城市灶轨道交通规定瞒和潜在需求，桂这种需求应该黄包括特性、实质用性、可信性姥、安全性、环讨境要求、经济熔性、美观性等忘诸多方面，需颗要应是合理的春，这种满足应魂贯穿设备的整辽个寿命周期，串满足应是适度牙的，要注意功靠能的匹配功能搁结构的合理。筋要着重对设备恐基本功能、辅胁助功能、外观堵功能等进行分控类、整理、评膊价、定位，保弯证设备选择的唉功能前提是正碰确的。单3镜．地铁空调全瘦年负荷大多集暮中于最大负荷缸的欠50%--7股0臭%颈之间，当大凭于辱50县%里时需开制冷机猛，其余时间可潮用新风抵消冷伏负荷。低冷水机组轨选型应大小搭徐配，尽量避免烂冷机及其配套漂设备在低负荷惊情况下运行。冶否则，就会形嫂成大流量小温很差，大马拉小梁车低效运行。泰4僻．水泵设计变丹频调控，水系桶统选择一次泵谣变流量系统。洞5效.逗由北京城建院垄，北京地铁运购营公司研发的乞《地铁通风空针调多功能设备芒集成系统》吹它包括送风道扛和排风道，在税送风道和排风躬道内安装有送芹风机、回风机章和送风阀、排亏风阀，其所述煌的送风道内设罪置有自动清洗得过滤段和门式移可开启表冷器屯段，所述的送票风机和回风机色内安装有变频捐电机。渴该乎“轮地铁通风、空忍调多功能集成蔑设备系唇统估”安具有新颖、设鱼备集成、简化抚了设备和控制甚系统，缩短了虹车站建筑长度漆，降低了造价革，提供了节能烈运行的措施，姻其创新设备具瞧有模块化、节弦能自控程度较姓高的特点。该歼集成系统能馒完成地铁空调恐通风所设定的霸各项任务。绿北京地铁五号扔线首次尝试该敏系统。由于将仅过去的几套大炕型设备集成为抬一套设备，因至此，这套设备援首先在体量上塞减少了占地面魂积，使站台面孕积缩短框了萝2柱0索米，仅此一项谣，就为五号线皇地下一个车站拢节省投河资汁50山0节万元，全线建莲设节省栗了数千万元。抖其次，该系统添采用风机变频精技术，它可根险据一年四季移的气候情况进湿行通风量的自免动调节，使地饱下车站拥有四馅季都备感舒适玉的易气淹候障环境。第三，并由于它采用了范开启式空气表陷冷器，因此，弹通风季节降低礼能奥耗赖28榨%圣。通风空调系贴统的各项节能边措施可使一个邮车站每年的运呜营费用节登省臂3脉0钞万元。偿五、推广应用台使用可再生能屠源或低品位能池源的空调系统鄙随着空调系统刘的广泛应用，枕空调对不可再钳生能源的消耗泼大幅度上升，凳同时对生态环疑境的破坏也在建日趋加剧。如亩何利用可再生吗能源及低品位版能源已经成了滤该领域重要的传研究课题。地幻源热泵空调系推统就是在这种弓形势下发展起坐来的，它利用海地下恒温层土务壤热显著提高惭空调系统灿的择co韵p渐值，使得同等交制热（或制冷检）量下的系统浓能耗大幅度下尸降。舒地源热泵空调鸡系统的主要优狡点节能揉栋符通俗地讲，地浅源热泵空调系捐统消耗的能量闷，小部分是由轿电能转换来的叫，大部分是来译自地下水源（割或土壤源）。铁假定热泵机组答的能效酬比誓COP=浮4鸣，需要为某建肥筑物提劝供钩1000弱0舌大卡的热量，蚕其硬中基250撞0疗大卡来自电力解，忍而贴750眠0快大卡来自地下顷水（土壤）。节省投资储地源热泵中央橡空调系统，同袄一套设备，冬赚季可以供暖，肠夏季可以制冷欺，还可摇以矩“咸免降费候”近获得生活热水屠，因此，对于收冬季需要采暖宜，夏季需要空膨调，又需要供妖应生活热水的疗场合，投资最政省。运行费用低兼漠仿地源热泵空调融系统运行时可央以节问能饱3梨0敞～苹50醒%突，自然就节约晚了能源费。尤铅其是夏季里制银冷闹期间，在供应改冷气的同时，茧将免费获得生粗活热水。因此口，用户可以节拴省大量的能源晓费用（电费或扮燃料费）。利于环境保护孕迷素我犹国籍70名%还的电力来自燃满煤发电厂，地胡源热泵空调系犬统节约了电力咏，就减少了煤拘炭的消耗，从纵而减少了因燃括煤而带来的环软境污染（如排同放二氧化碳、肥二氧化硫、粉园尘等）。涌自动化程度高斤、设备运行可景靠烈由于地下水源俱（土壤源）温防度比较恒定，霉因此，空调系抽统可以设计得浪简单一些，机辩房易于实现自威动化和无人职剪守，只需要派嗓人定期巡检。劝又由于系统运幻行参数波动很伐小，故系统运卸行稳定、可靠筹，设备故障率蔽低。浴水环热泵空调蛛系统是一节能抖环保新型空调磁系统。吴它不需要机房星：高能效比：匪与常规空调候相比，年运行挣费用节约串在所14%宅以上悦；一次能耗节律约苗18臂%搬以上。节省土制建费用，工程勤总造价可减垒少值10%--3寺0符%倾。用电负荷下他降灭30禾%球左右。节省配困电工程及增容周费用，不需要仙人值守，分散墓布置，便与检兰修。弦六、配套热回餐收装置而天津地阅铁鸦1榨号线，在国内府首次在车站预负留了再生能量湿回收装置，此称装置远期安装民后，可以使列脆车牵引能量缩的裕80蚁%蔽回收再利用，旗而一般的地铁孕线只是回雷收僻40牵%沉的列车牵引能老量。采用再生誉能量回收装置扩可以使车站空隆调负荷减垄少垫30扒%怕，减少了空调喇设备的容量及束尺寸，降低了泻设备投资和环流控机房面积，距节省了运行费私用。基采用余热回收誉技歉术托---围-蛇配套新风换气乐机。新风换气晋机可以实现新妇风与排风之间宽的热交换，减晃少能耗。完列车空调新风线能耗氏达新30恶%闭以上，配套新扩风换气机可实植现能量回收。崇据报碑导葱独京广毛线恰T15遮次列车配置新何风换气机能效故节题约肾77读%段。慢瑞典依麦克国窃际有限公司采紫用热回收技术勒和先进的控制泪技术，设计新援一代中央空调采节能产品，经彻多个工程项目胳实际闻应用，具有高博效节能显著效咽果。藏七、机房精密死空调配停置罪“佣智能通风节能按系在统利”压任跟深圳市橡树通兴讯技术有限公抱司全国首家全道智能型机房基煎站智能通风节弓能汉化系统，净目前国内最完哄善的模糊智能鼠分析处理技术严，与空调实现扇无缝对接控制迷。通过对空气醒过滤装置的改蛛进，有效的解缸决了空气过滤最与风阻之间的释矛盾。大大延徐长了空气过滤贼装置使用寿命膊。豆您非工作原理：吓跨岩智能通风系统挣是由进风单元境、出风单元、负中央控制单元堂、空气防尘过颗滤装置、空调绣控制装置和其烛他安装附件组枯成，其工作逻僚辑为：烫①统当机房内温度扎高于设置的温锤度时，系统自蛛动检测室外温株湿度，（温湿惹度可以根据设游备要求自由设辆定）浊符合通风条件娇时：开启进出细风单元排出机除房内热空气，母降温至设置的鹊温度时关闭通殃风。群不符合通风条秃件时：开启空景调，降温至设猾置的温度时关伶闭空调。贼②初当机房内温度回低于设置的温瓦度时，通风系零统和空调全部样关闭。惨③至当市电停电时内，系统自动检太测机房内温度赠，高于设置温忆度时通风系统僻开启通风散热乒④拦当空调故障时吧，系统自动检呢测机房内温度良，高于设置温泽度时通风系统拜开启通风散热过。令“吨G件K枝金关精密空调答节能控制系纯统骄”训通过综合采集种精密空调系统基运行参数、精习密空调系统服伏务通讯机房的掀各处温度、湿施度、风压及环叮境条件等变量兴参数，利用内垃置的节电优化娇控制葬程序，建立一开个能耗最佳的煌运行模式，调烟节精密空调系身统和服务区域镜温度、湿度、蒜压力等参数，蒸在保证通讯机谈房各区域的温施湿度符合通讯尸设备机房的要狮求前提下，实施现对精密空调尝系统的节电，泄达到对精密空拘调系统的最优怕控制和能源管傅理。系统综合圣节电率全年平众均到倡达奏2油0口～渗40敲%祝，室内温度控厚制潮在扛1打8张～喘2衡7释℃持，相对湿度掉在胜4劝0系～很70%R驻H淹范围内。该节潜能控制系统具发有运行自诊断坚功能，实现故俱障预警和自动班应急处理，配臭置远程监控中酒心系统，能实剖现机房无人值吊守，通过机房看环境动力监控场