通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的新進(jìn)展探討

魏嘉成

摘要：地鐵作為當(dāng)前許多城市大力發(fā)展的公共交通工具，如何更好的發(fā)揮其作用，提升其環(huán)保性能，對(duì)地鐵系統(tǒng)中采用的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施進(jìn)行研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。筆者首先對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分析，然后提出幾點(diǎn)節(jié)能措施，希望能促進(jìn)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的水平上升。

關(guān)鍵詞：地鐵；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能措施

地鐵作為一類新型的公共交通工具，給人們的生活出行提供方便的同時(shí)，也節(jié)約了更多的資源能源。但是，目前在地鐵系統(tǒng)中，由于通風(fēng)需要空調(diào)系統(tǒng)有效運(yùn)行，這一過程也存在著一定資源能源的浪費(fèi)，為了最大限度的節(jié)約資源能源，對(duì)地鐵系統(tǒng)的通風(fēng)空調(diào)設(shè)施進(jìn)行研究，提出有效的節(jié)能措施，是一件意義重大的事。

一、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)概述

地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一般有三個(gè)組成部分，分別是大系統(tǒng)、小系統(tǒng)以及水系統(tǒng)，這三個(gè)部分有機(jī)組成一個(gè)整體，在地鐵車站中共同操作。大、小系統(tǒng)這兩個(gè)部分的作用是保持車站公共區(qū)具有良好的通風(fēng)環(huán)境，保障設(shè)備管理用房的排風(fēng)，控制地鐵車站的溫度和濕度等。水系統(tǒng)的主要功能則是為車站空調(diào)系統(tǒng)提供充足的冷源，供給車站大、小空調(diào)系統(tǒng)。一般由冷水機(jī)組、水泵和冷卻塔組成?？傊?，通過這三大組成部分的功能，調(diào)節(jié)地鐵車站環(huán)境參數(shù)，為乘客提供愜意的乘車環(huán)境。地鐵處于運(yùn)行階段時(shí)，空調(diào)新風(fēng)機(jī)要向地鐵車站內(nèi)輸送新風(fēng)，排風(fēng)的工作則由回排風(fēng)機(jī)來負(fù)責(zé)。此外，當(dāng)?shù)罔F列車處于進(jìn)、出站或是停站階段時(shí)，列車會(huì)消耗大量的能源，隨之產(chǎn)生大量的熱量，進(jìn)而危害隧道設(shè)備的安全，損害列車車體等。因此，這部分的熱量必須要排出，這方面的工作可以借助列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的活塞風(fēng)，也可以通過軌道頂?shù)呐艧犸L(fēng)機(jī)來進(jìn)行排熱。

二、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)存在的主要問題

現(xiàn)有地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)存在的主要問題，一是投資巨大。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)投資巨大成為制約地鐵發(fā)展的因素之一。一方面是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備投資大，另一方面是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的占地面積和使用空間大。二是運(yùn)行費(fèi)用高。據(jù)統(tǒng)計(jì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行能耗占地鐵總能耗的50%左右。三是能源利用不合理。

其中有自然冷源利用不充分。冬季室外的天然冷源得不到利用；過渡季，地鐵站通常采用通風(fēng)換氣的方式來消除站內(nèi)空間的余熱余濕，然而在室內(nèi)外存在小溫差的條件下，巨大的風(fēng)機(jī)能耗與引入的有限冷量相比得不償失。另外，高品位熱能利用不合理。地鐵站內(nèi)部具有顯著的內(nèi)熱源，一方面存在來自列車牽引、剎車系統(tǒng)散熱和列車空調(diào)散熱等的穩(wěn)定熱；另一方面還存在站內(nèi)客流量變化引起的動(dòng)態(tài)熱源。隨著煤炭、石油等價(jià)格的大幅攀升，導(dǎo)致了地鐵運(yùn)行成本的不斷升高，這也嚴(yán)重影響地鐵的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因而，通過技術(shù)改造等措施，提高能源的利用率，進(jìn)行地鐵通風(fēng)空調(diào)節(jié)能，對(duì)于節(jié)約地鐵經(jīng)營(yíng)成本，促進(jìn)地鐵行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展意義重大。

三、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施研究

（一）做好前期規(guī)劃設(shè)計(jì)

在地鐵隧道通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能措施中，做好前期的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，是從源頭上就能開始進(jìn)行節(jié)能的。例如，在設(shè)計(jì)時(shí)，將機(jī)房的排風(fēng)系統(tǒng)、機(jī)房的位置、排風(fēng)口等都設(shè)置在通風(fēng)流暢的地區(qū)，能夠顯著降低通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的能耗。另外，在設(shè)計(jì)時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)的選型必須要依據(jù)地鐵的負(fù)荷情況，采用適宜馬力的空調(diào)?？照{(diào)系統(tǒng)中盡量少的設(shè)置直角彎。

（二）變頻調(diào)速控制節(jié)能

變頻調(diào)速技術(shù)是一種節(jié)能控制技術(shù)，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域領(lǐng)用較多，比較適用于負(fù)荷變化較快的情況。由于地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)較為復(fù)雜，電機(jī)頻繁啟動(dòng)情況明顯，不僅會(huì)對(duì)電機(jī)本身形成傷害，還會(huì)導(dǎo)致能量消耗。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，變頻調(diào)速技術(shù)主要是根據(jù)空氣質(zhì)量確定風(fēng)機(jī)開啟數(shù)量，在滿足地鐵內(nèi)部環(huán)境控制要求的前提下，盡量減少風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，能夠有效改善負(fù)荷不確定以及運(yùn)行工況不確定情況下的控制工作，能夠?qū)仫L(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、組合式空調(diào)機(jī)組等設(shè)備進(jìn)行靈活地控制。

（三）軌道排風(fēng)機(jī)節(jié)能

地鐵工程建設(shè)中進(jìn)行通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)遠(yuǎn)期最不利工況進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，在沒有達(dá)到最不利工況的情況下，軌道排風(fēng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果。軌道排風(fēng)機(jī)的節(jié)能要點(diǎn)在于變頻運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行頻率的調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)的基本依據(jù)包括以下幾點(diǎn)：第一，根據(jù)地鐵列車不同的運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如初、 近、 遠(yuǎn)期三種工況；第二，以列車的具體位置為依據(jù)，對(duì)隧道排風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，列車進(jìn)站時(shí)提高轉(zhuǎn)速，列車出站時(shí)降低轉(zhuǎn)速；第三，要確保隧道內(nèi)部溫度符合地鐵運(yùn)行要求，根據(jù)溫度對(duì)排風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，減小排風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

（四）控制好空調(diào)水系統(tǒng)水量

在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)水量進(jìn)行合理控制，是能夠顯著的降低空調(diào)能耗的。因?yàn)楫?dāng)前設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)，其中采用到的冷卻水泵是依據(jù)設(shè)計(jì)的空調(diào)的最大負(fù)荷決定的，而且這些水泵的功率和容積率還留有一定的余地，在實(shí)際的運(yùn)行中，空調(diào)系統(tǒng)基本處于低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，因此，控制冷卻水用量，能夠節(jié)約能耗。

結(jié)束語(yǔ)：

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗主要與設(shè)備的使用情況相關(guān)，因此，合理的設(shè)計(jì)好設(shè)備的位置，設(shè)備的容量以及設(shè)備的使用方式，就能使整個(gè)系統(tǒng)的能耗下降。由于地鐵內(nèi)部空間的局限性和特殊性，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展緩慢，許多適用于地上建筑的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝在地鐵中的適用性研究尚進(jìn)行得不夠充分，結(jié)合地鐵環(huán)境特殊性的技術(shù)有待于進(jìn)一步研發(fā)。未來地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在以下幾個(gè)方面還會(huì)有一定的發(fā)展空間：減少設(shè)備和占用空間，從而減少初投資；在條件合適時(shí)宜采用分散式系統(tǒng)（占地面積小、末端易控制）；充分利用自然能源，重點(diǎn)利用低品位能源，兼顧熱回收；關(guān)注部分負(fù)荷工況下系統(tǒng)的運(yùn)行效率。相信未來更多新技術(shù)新方法的更新，會(huì)有更加節(jié)能的措施提升整個(gè)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗水平下降程度。

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