地铁车站通风空调系统节能模式探讨

地铁车站通风空调系统节能模式探讨

刘明枭

身份证号： 62282719930610****

摘要：目前，各行各业建设迅速，地铁通风空调系统能耗巨大，除了牵引供电外，约占线路运营电力能耗的50%左右，并且通风空调系统按照远期运营指标进行设计，留有较大的裕量，在节能方面具有很大的潜力。

关键词：地铁车站；通风空调系统；节能模式探讨

引言

在全球持续升温的大环境下，还面临解决地铁热环境，由通风空调系统带来的能耗高等的问题。通过研究地铁热环境的通风空调系统的制式，对地铁通风空调系统高能耗的原因进行分析。

1地铁通风空调系统制式

1.1开闭式通风系统

开式系统是指通过活塞效应或机械通风的方法使车站能够与室外通风换气，一般情况下，车站通风空调在过渡季节是开式运行。对于闭式系统来说，其指的是在夏季以及冬季，将车站内活塞风井和风阀关闭，将地铁的车站内部与外界隔开，只依靠新风机组给车站提供其所需的最小的新风量，通过活塞效应将车站内空调产生的冷空气吸入到车厢来达到降温的目的。另外，为了使活塞风能顺利排压，车站两侧站台层设定必要的迂回风道，车站站台安装方式是半高站台门以及非封闭式全高站台门。

1.2闭式通风空调集成系统

闭式通风空调集成系统区间与车站通风空调系统之间相互完全独立，具有占地面积大、构成复杂的特点。隧道区间的通风系统与车站系统相互独立运行，为把运作时间很短的隧道风机和风道内的区域得到充分的利用，出现了闭式通风空调集成系统。将表冷器等空调设备安装在风道内，正常的工作状态下，利用风阀和表冷器实现区间隧道与车站通风模式的转换的目的。在特殊的情况下有火灾发生，可以逆转送风机使通风排烟量的风速达到要求。

1．3可调风口站台门的新型通风空调系统

为能够达到更好的节能效果，将闭式系统和屏蔽门系统合理的整合在一起，在空调季节，最大程度的把车站和区间隧道隔离开来，使车站冷量损失达到最小。在过渡季节时，可以使车站与区间隧道相互连通，利用活塞效应实现车站的通风，大大降低地铁车站内通风空调系统的能耗。

2通风空调节能系统策略

2.1效率优先

冷却水温度越低，冷水机组的制冷效率越高，但是不论冷却水温度如何变化，冷水机组负载率为50%~70%，相对于同一冷却水温度其他负载率的情况下，其制冷效率都是较高的，所以在对通风空调系统进行优化控制时，要尽量保证冷水机组运行在该区域内。环境因素主要是从尽量降低潜热损耗的角度出发的。潜热是物质发生相变过程吸收或放出的热量，通常情况下，物质发生相变的过程中温度基本保持恒温状态。站内环境温度，采用降低空调机组送风温度，但是当送风温度低于露点温度时，水蒸气凝结成水，部分冷量浪费在潜热消耗，此时增加冷水机组冷量供给，送风温度不会明显降低，所以要提高效率，就必须减少潜热的损耗。

2.2供需平衡

站内环境影响因素包括行车间隔、客流量、站外环境变化情况等，通过分析各因素对冷量需求的影响，预测站内冷量需求，根据冷量需求合理调整各设备运行参数，达到冷量供需平衡的状态，避免设备大幅波动，减少设备能耗。冷量预测是对历史数据进行存储、分析，根据历史类似运行工况下的冷量需求数据，预测当前环境冷量需求。例如相似条件下t1时刻给定相同的系统负荷Q1，t2时刻以历史数据Q2为基准，参考变换趋势给定t2时刻系统冷量需求Q3，如此往复，不断修正。通过负荷预测，变被动调节为主动调节，实现供需平衡，减少了系统的振动和波动，降低系统能耗。

2.3智能联动

通风空调系统中存在多个耦合关系的系统，例如冷却水系统与冷水机组、冷冻水系统与冷水机组、风系统与冷水系统等，在处理具有耦合关系设备的节能控制时，需要综合考虑系统的能耗，才能达到整体能耗最优的目的。以冷却水系统与冷水机组为例，冷水机组制冷效率随着冷却水温度的降低而升高，因此，在同样的冷量需求下，冷水机组的能耗随冷却水温度的降低而减少；冷却水泵和冷却塔风机的能耗随冷却水温度的降低而增大；冷水机组的能耗与冷却水泵、冷却塔风机的能耗具有紧密的耦合关系。处理好系统间的耦合关系，才能使系统的能耗最低。在冷却水的边界条件内，存在某个冷却水温度，使冷却水泵、冷却塔风机和冷水机组组成的冷却水系统能耗最低，采用寻优算法，找到最优参数，是节能控制系统的关键。

2.4变流量智能控制模块

变流量智能控制模块实现冷水机组、冷冻泵、冷却泵和冷却塔风机等水系统设备联动控制，通过对各设备的运行参数进行动态优化调节，实现水系统节能的目标。在任何负荷条件下，都能以最少的系统能耗获得需要的冷量，在保证末端空调服务质量的前提下，实现空调水系统的综合优化与高效节能。变流量智能控制模块包括以下4个功能。1）关联控制功能：根据实际需要制定关联计划，来指定受控设备之间的关联关系，并按要求来启动/停止相关的设备组合，操作简便。2）泵组优选功能：在并联冷冻水泵系统中，系统能够实时计算当前负荷所需的冷冻水流量，推算出运行的并联水泵台数及工作频率，在该状态下泵组消耗的总能耗最低，实现泵组电量总消耗最低的控制目标。3）冷水机组群控功能：在多台冷水机组并联运行时，系统可以根据实际的运行情况和负荷变化，智能选择空调冷水机组运行台数，实现系统最佳运行组合，确保空调系统的高效运行；同时，可以根据车站空调使用习惯，制定机组启停计划，满足控制需求。4）动态水力平衡控制：能够通过对空调系统的水力分配加以干预，使每个空调环路都能够获得需要的冷冻水流量，实现中央空调管网的水力动态检测和自动调节，实现对空调系统水力平衡的有效控制，确保各支路的能量分配均衡和良好的制冷效果。通风空调系统为车站公共区域提供服务，直接影响乘客的出行体验，在满足乘客需求的前提下，降低系统能耗，响应国家节能减排的号召，为企业带来可观的经济效益，也为城市的低碳出行、绿色出行提供强有力保障。通风空调节能控制系统有很大的发展空间，设备在线监测、故障智慧诊断，避免“带病”设备影响系统能耗，节能系统自主学习、自主进化等都是节能系统的发展方向。

结语

为解决地铁通风空调系统对地表热环境效应的改善。对地铁热环境的通风空调系统的制式进行了分析，研究了地铁通风空调系统耗能高的原因。在此基础上，以地铁站夏季典型日为例，探究其具体的节能运行策略，经过将变频控制车站通风空调系统主要设备整天全体能耗与不变频时全天综合能耗的相比，具有高达36.1%节能率;此外，还对空调末端的节能控制策略进行了探讨，通过对南宁某地铁的具体运行结果做出对比研究，得出结论:先调节风量后调节水量的控制方式，具有较好的调节效果以及稳定的控制能力。

参考文献

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