淺談地鐵通風系統(tǒng)節(jié)能措施

黃文廣

摘 要：隨著城市交通建設的發(fā)展，地鐵逐漸地走向每個城市，這給人民的生活和工作帶來了極大的便利性。但是從地鐵的運行來看，其能源消耗問題一直以來都是造成地鐵運行成本較高的主要因素。據調查統(tǒng)計，地鐵車站的通風系統(tǒng)能耗占到總能耗的3成左右。隨著現(xiàn)在地鐵數(shù)量的不斷增加，如何實現(xiàn)地鐵通風系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，是迫在眉睫的一項工作。本文通過對地鐵運行各階段通風系統(tǒng)的影響分析，給出了相關的節(jié)能通風措施，以供參考。

關鍵詞：地鐵；通風系統(tǒng)；節(jié)能；策略

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A

0 引言

地鐵的運行一般都是在地下隧道內進行，環(huán)境相對封閉，必須考慮到火災等突發(fā)情況下，如何能夠通過自身系統(tǒng)的運作來確保運營安全。這就要求地鐵通風系統(tǒng)良好來維持地鐵環(huán)境良好的溫濕度和火災時的排煙效果。通風系統(tǒng)雖然是地鐵運行的輔助系統(tǒng)，但是其作為保障地鐵運行環(huán)境良好的功能就顯得非常重要。一套合理的地鐵通風系統(tǒng)，必須具有良好的通風效果，同時還要具有較好的節(jié)能效果。所以，必須將節(jié)能原則貫穿在地鐵通風系統(tǒng)的設計、采購、建設及后期運行全過程中，并結合系統(tǒng)的自動調節(jié)功能來實現(xiàn)地鐵運行總體成本的降低。

1 目前常用的地鐵通風系統(tǒng)節(jié)能策略

1.1 地鐵通風系統(tǒng)的建設，必須優(yōu)先考慮到滿足地鐵的運行基本功能要求，在此基礎上合理地進行車站功能區(qū)域的空間設置。地下空間的設置也要講究實用性，避免多余空間的浪費。高架站的通風以自然通風為主，降低通風設備數(shù)量的投入。各種前期建設的投資降低，也為后期的地鐵運行節(jié)能提供了一定的基礎條件。

1.2 設備的采購控制。首先對于地鐵運行中大量的線纜采購上，要以合理的導體截面來控制電流密度。同時結合用電需求進行電氣產品型號的準確把握。并通過靈活的設備布置和控制形式，取得系統(tǒng)運行中的最低電能消耗。目前在用的變頻調節(jié)技術，不論是工業(yè)還是民用等各行業(yè)都已經有了非常良好的自動控制效果。對于地鐵運行中的負荷不斷變化和電機的頻繁開啟情況下，通過變頻調節(jié)，可以實現(xiàn)最大限度的電能節(jié)約，同時能夠有效地改善設備的運行工況。變頻的使用要考慮實際要求，對于小系統(tǒng)的車站，如果一味地進行變頻調節(jié)，反而意義不大。另外，地鐵隧道通風系統(tǒng)中的TVF風機，只有在火災發(fā)生時才進行全投入的運轉，這時采用變頻調節(jié)來實現(xiàn)節(jié)能的潛力還是比較小的。所以，變頻調節(jié)技術主要考慮大系統(tǒng)的空調通風系統(tǒng)風量調節(jié)。

1.3 地鐵通風系統(tǒng)的安裝及運營中節(jié)能考慮。地鐵的通風系統(tǒng)安裝中，面對的幾個主要問題是地鐵的空間相對較小，涉及的專業(yè)較多，設備安裝時間比較緊迫等。很多通風管道的安裝無法按照期初的設計位置準確的實施。在通風管道的安裝時，必須盡量地避免其繞梁或者其他的管槽，否則，很容易導致通風系統(tǒng)運行中，由于風壓的增加而加大用電功率，造成電能的耗費。在地鐵系統(tǒng)正常運營后，為避免風壓的增加，運維工作人員應該及時地進行通風系統(tǒng)相關設備的過濾網清理，避免灰塵積壓導致風壓增加，從而帶來用電負荷的增加。

2 基于地鐵通風的智能調節(jié)實施

2.1 PID調節(jié)的智能控制實施

2.1.1 PID調節(jié)是進行閉環(huán)回路的動態(tài)控制技術，其實施工中以現(xiàn)場實際值與設定值的比較來確定推動控制器的輸出，從而將偏差逐步降到零。考慮到地鐵室內外的溫度因環(huán)境氣溫的變化而改變，同時地鐵內部的濕度及溫度也會因乘客數(shù)量而發(fā)生變化，PID技術一方面能夠實現(xiàn)地鐵站內的最大溫度濕度控制，避免資源浪費。還能結合人體舒適度要求，最大限度地提升站內溫濕度的調節(jié)。

2.1.2 車站大系統(tǒng)的溫濕度調節(jié)。車站大系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器、空調及風機機組、風量調節(jié)閥及電動兩通閥等組成。對于設有變頻器的空調及風機，就可以通過變頻變風量的調節(jié)，來實現(xiàn)能源的節(jié)約。根據電動機工況要求，適當調節(jié)變頻器及變風量閥門。PLC控制器以設定值與現(xiàn)場溫度采集數(shù)值進行PID的輸出值計算，從而形成輸出頻率，來達到工況穩(wěn)定及風機節(jié)能目的。變頻調節(jié)中需要注意的是，變頻變風量的調節(jié)主要在地下封閉空間，變頻器必須設定頻率下限來保證必要的通風條件。

2.1.3 地鐵大空調系統(tǒng)的調節(jié)。大空調系統(tǒng)主要是進行站內站廳及公共區(qū)域的調節(jié)，通過變頻調節(jié)可以讓風機軟啟停，降低對設備的沖擊，提升設備使用壽命，降低維護成本。變頻風量對風機的控制，主要是以控制車站內部溫度為主，以現(xiàn)場溫度來調節(jié)風量大小，實現(xiàn)可變式風量運行。

2.1.4 空調工況的調整?？照{工況的調整還應該考慮室內焓值實際測量數(shù)據。減載時以先風后水，加載時以先水后風形式進行變相運算調整。當系統(tǒng)內焓值濃度超過既定值時，以空調季正偏差模式來調節(jié)水閥開度，加大冷供應來降低室內溫度。當焓值小于既定值時，通過空調季負偏差來降低風機頻率和冷量供應，降低能耗。

2.2 焓值的合理控制

2.2.1 系統(tǒng)焓值的控制目標。車站內的大、小通風系統(tǒng)運營模式，分為小新風模式、全新風模式。通過溫濕度傳感器對室內外焓值的計算，可以得出室內外的熱濕變化情況，從而形成合理的調節(jié)方案，車站的焓值控制主要是用于通風系統(tǒng)正常的自動控制模式中。

2.2.2 焓值在不同工況下的控制。（1）當室外的空氣焓值高出車站內部系統(tǒng)平均值時，要充分的利用室內回風，同時通風系統(tǒng)以最小新風量來達到降溫去濕的效果，從而也就提升了能源節(jié)約程度。這種工況下，站內空氣一部分借助回風機從排風井排出，另一部分與新風一起通過混風室排至車站內，起到室內冷量的散失控制，合理保護室內環(huán)境。（2）當室外的焓值在室內焓值與機器露點焓值之間時，以全新風模式進行空調運行。在關閉回風機的同時，以溫濕度較低的室外新風來實現(xiàn)室內降溫，并借助正壓進行室內各個通風口的自然排風，降低能耗。（3）當室外的焓值比機器露點低時，以通風工況運行。關閉回風機及冷水機組等閥門。同樣借助室內各個自然通風口進行室內排風。

2.2.3 車站小系統(tǒng)的焓值控制。這類系統(tǒng)的工況轉換還是要通過室內與室外的焓值比較來進行。但不同的是小系統(tǒng)沒有獨立的混風室，且與室外沒有太多的通風道。這就要求小系統(tǒng)的回排風機最好與送風機保持相同頻率，來降低風壓。具體的調節(jié)方式有以下幾種：（1）當車站小系統(tǒng)的室外焓值大于室內時，系統(tǒng)進行小新風的運行。同時開啟小系統(tǒng)的小新風機與回排風機，通過回風閥將室內的部分冷空氣與新風同時送回室內，降低室內冷氣的散發(fā)量。（2）當車站小系統(tǒng)室外的焓值小于室內和設定值之間時，系統(tǒng)以全新風模式運行。這時要保持回風閥的關閉狀態(tài)，并同時開啟新風與回排風機，借助室外冷風來實現(xiàn)室內溫濕度的降低。不管哪種工況的運行，要充分地考慮到工況之間的轉換頻度對設備的磨損影響。一般情況下，各工況的持續(xù)運行時間要大于設備的正常動作持續(xù)時間。

結語

總的來看，地鐵的通風系統(tǒng)的能源消耗是非常大的，在進行地鐵通風系統(tǒng)設計及施工中，必須將節(jié)能控制理念貫穿到系統(tǒng)設計、設備采購及施工和后期運營全過程中。通過嚴格控制各環(huán)節(jié)的銜接性，提升整體地鐵通風系統(tǒng)的運行水平。并借助變頻調測系統(tǒng)來實現(xiàn)風量的自動調節(jié)，從而達到節(jié)能的目的。節(jié)能控制需要全過程的大力配合和更加周全的技術措施實施，才能確保地鐵通風系統(tǒng)的運行可靠性和節(jié)能高效性。

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