地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制分析

摘要：本文闡述了地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)組成及原理，分析了目前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的幾種形式及普遍存在的能耗高、噪音高、溫度控制不精確等問題，有針對性的提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為減少地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗，降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)維成本提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；能耗；優(yōu)化設(shè)計(jì)

0引言

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要作用是調(diào)節(jié)地鐵內(nèi)部環(huán)境，可以將環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)量等因素控制在設(shè)定的范圍內(nèi)，有效的保障良好的乘車環(huán)境，提升地鐵站形象。在地鐵運(yùn)營中發(fā)揮著重要的作用。但目前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗在地鐵運(yùn)營總能耗中所占比較大，甚至大于列車牽引能耗。因此，地鐵站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗問題成了須要解決的重要問題。本文對地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法及應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

1 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)組成及原理

如圖1所示，地鐵通風(fēng)空調(diào)由大系統(tǒng)、小系統(tǒng)及水系統(tǒng)組成一個(gè)有機(jī)的整體，自動調(diào)節(jié)車站各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)。大系統(tǒng)和小系統(tǒng)的主要作用是負(fù)責(zé)設(shè)備管理用房及車站公共區(qū)濕度、通風(fēng)及排風(fēng)的控制。水系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)的冷源，實(shí)現(xiàn)組合空調(diào)機(jī)組熱交換過程，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度。

空調(diào)新風(fēng)機(jī)的主要作用是向站內(nèi)輸送新風(fēng)；回排風(fēng)機(jī)的主要作用是排出站內(nèi)熱風(fēng)；組合空調(diào)將制冷后的冷凍水經(jīng)過冷凍泵輸送到冷水機(jī)組進(jìn)行熱交換，通過冷卻塔和冷卻水回路將交換后的熱量釋放到大氣中。同時(shí)，冷水機(jī)組將不帶熱負(fù)荷的冷凍水回饋到組合空調(diào)進(jìn)行再循環(huán)制冷。組合空調(diào)還兼顧往送風(fēng)室送風(fēng)功能。另外，列車在進(jìn)站、停站、出站產(chǎn)生的熱量，可利用軌道頂及站臺下的排熱風(fēng)機(jī)及列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的活塞風(fēng)排出。

2 地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)類型及存在的問題

2.1 開式系統(tǒng)

開式系統(tǒng)一般在夏季平均溫度不大于25℃且客流量較小的地鐵系統(tǒng)中使用。開式系統(tǒng)分為帶空調(diào)通風(fēng)的系統(tǒng)和不帶空調(diào)通風(fēng)的系統(tǒng)。不帶空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)可通過機(jī)械動力實(shí)現(xiàn)車站內(nèi)的通風(fēng)，也可通過列車行駛產(chǎn)生的“活塞效應(yīng)”帶動空氣流動，降低車站內(nèi)的溫度；帶空調(diào)系統(tǒng)利用空調(diào)與與通風(fēng)井實(shí)現(xiàn)空氣交換，帶走站內(nèi)溫度。開式系統(tǒng)雖然能消低但不能有效的控制車站內(nèi)溫度。

2.2 閉式系統(tǒng)

閉式空調(diào)系統(tǒng)是將車站與外部空氣斷絕，閉式空調(diào)系統(tǒng)有兩種實(shí)現(xiàn)方法。一種是沿用傳統(tǒng)的開放式風(fēng)道系統(tǒng)，不需要專門的空調(diào)機(jī)房，在排風(fēng)道加入表冷器和過濾器。一種是套用地面建筑空調(diào)設(shè)計(jì)原理，將站內(nèi)和區(qū)間環(huán)控制系統(tǒng)分開，地鐵車站采用空調(diào)系統(tǒng)，區(qū)間采用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，有利于地鐵車站降溫和保溫。在夏季溫度較高的地區(qū)或者是運(yùn)量較大的地鐵站采用這種閉式空調(diào)系統(tǒng)。

2.3 屏蔽門式系統(tǒng)

屏蔽門式系統(tǒng)是在整個(gè)車站、站臺及隧道之間安裝屏蔽門，有利于實(shí)現(xiàn)車站環(huán)境的通風(fēng)制冷要求，安全性能高，噪音低，節(jié)能效果良好，是目前常用的地鐵站空調(diào)系統(tǒng)。但是屏蔽門的存在使地鐵站不能利用自然通風(fēng)，只能使用機(jī)械通風(fēng)。

2.4存在的問題

目前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，不便于運(yùn)行控制；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成龐大、占地面積大，輔助設(shè)備種類較多、運(yùn)行能耗較高，能耗占比40%左右；建在市區(qū)的通風(fēng)口，在美觀及噪音處理方面存在不足。

3 地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1大系統(tǒng)、小系統(tǒng)分設(shè)冷源

小系統(tǒng)采用變頻多聯(lián)機(jī)方式，變頻系統(tǒng)占地面積小、空間利用率高，運(yùn)行費(fèi)用低、控制精確、可實(shí)現(xiàn)智能化管理、工程設(shè)計(jì)靈活、安裝簡單、施工周期短、操作簡單、維護(hù)方便、使用壽命長。充分發(fā)揮其變頻特性，降低設(shè)備運(yùn)行能耗，有效彌補(bǔ)因熱量揮發(fā)所造成的溫度變化，自主協(xié)調(diào)室內(nèi)與其他空間溫度。

大系統(tǒng)采用空調(diào)水系統(tǒng)，與小系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，白天為公共區(qū)提供支持，夜間水系統(tǒng)停止運(yùn)行。有利于降低能耗，降低夜間噪音，保證設(shè)備使用性能，延長使用壽命，大、小系統(tǒng)的分開使用，使同冷冷卻系統(tǒng)空間布置更合理，系統(tǒng)操控簡單，運(yùn)維成本極低。有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定及系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

3.2 新型屏蔽門裝置

①優(yōu)化屏蔽門結(jié)構(gòu)，采用調(diào)節(jié)裝置使區(qū)間和車站合用風(fēng)機(jī)，在一些季節(jié)達(dá)到良好的通風(fēng)?；蚣由祥_關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)、小系統(tǒng)的開合，也可在渡季節(jié)利用活塞風(fēng)及自然風(fēng)通風(fēng)。有利于減少系統(tǒng)能耗。降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行成本。

②通過屏蔽門特殊設(shè)計(jì)便于站臺公共區(qū)排煙。讓中部滑動門及首尾滑動門開啟，利用隧道風(fēng)機(jī)及輔助排煙設(shè)備排出公共區(qū)產(chǎn)生的煙霧?？捎行Ы鉀Q公共區(qū)排煙效果差的問題，提高空氣質(zhì)量。一旦發(fā)生事故，也可將鐵站火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧及泄露的有害氣體，最短的時(shí)間內(nèi)排除，降低危害。

3.3 采用自然通風(fēng)、排煙

對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)械通風(fēng)、排煙系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，更改為利用采光通孔及吊裝孔進(jìn)行自然通風(fēng)、排煙。采用自然通風(fēng)、排煙方式應(yīng)用效果良好，輔助設(shè)備少，可有效降低系統(tǒng)能耗及運(yùn)維成本。

3.4 采用智能化控制

在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，對制冷站內(nèi)部的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行智能化控制，使設(shè)備達(dá)到高效運(yùn)行狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)通過采集各類信號，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互式控制，監(jiān)控和調(diào)節(jié)站內(nèi)溫度，使得整個(gè)系統(tǒng)處于低能耗、高效率的運(yùn)行狀態(tài)。

4經(jīng)濟(jì)效益

相對于采用閉式系統(tǒng)的同規(guī)模地鐵站，采用屏蔽門系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)省1000多萬元。與單活塞模式對比，采用雙活塞通風(fēng)模式可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用大約700萬。采用大、小系統(tǒng)冷源分開設(shè)置及智能化控制措施后，每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用將近400萬元。

5結(jié)論

地鐵站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的合理化設(shè)計(jì)是確保車站環(huán)境質(zhì)量的重要路徑，是為乘客提供舒適的乘車環(huán)境的必要保障。本文針對當(dāng)前地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)存在的能耗大、噪聲高及不便于溫度控制等問題，制定了一些列優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在實(shí)際運(yùn)行中可靠的保證了地鐵站環(huán)境溫度、濕度及潔凈程度等重要指標(biāo)，有效的降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行成本。

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作者簡介：姜振（1989.09--）；性別：男，民族：漢 籍貫：浙江衢州人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院；現(xiàn)有職稱：助理工程師，研究方向：機(jī)械工程及自動化。