地铁车辆空调通风系统研究

地铁车辆空调通风系统研究

刘力伟

天津市地下铁道运营有限公司天津300222

摘要：地铁通风空调能耗占据着整个地铁系统的总能耗一半，地铁通风空调系统耗电量将占据整个地铁系统总耗电量的70%左右。随着煤炭、石油等价格的大幅攀升，导致了地铁运行成本的不断升高，这也严重影响地铁的经济和社会效益。因而，通过技术改造等措施，提高能源的利用率，进行地铁通风空调节能，对于节约地铁经营成本，促进地铁行业的持续健康发展意义重大。下面就结合作者的实际工作经验，简要的分析地铁车辆空调通风系统，以供借鉴。

关键词：地铁；空调系统；节能理念

前言：地铁的车站一般都是狭长的地下隧道，除了各地铁车站的出口和入口以及排风口之外，基本上与外界是相互隔绝的。而地铁上运送着大量的旅客，会产生大量的热量。另外，由于地铁运行过程中，产生的活塞效应，如果不进行合理的疏导，会严重干扰地铁内的负荷。同时随着运营时间的增加，地层的蓄热作用会使得地铁内部的温度聚集而不断的升高。一旦地铁上发生火灾，不仅会造成火势的迅速蔓延，而且在火灾中积累的高温浓烟也会迅速的聚集，并迅速地在地铁车站内蔓延。这会严重阻碍人员的疏散，严重威胁乘客的生命安全，也会给救援带来了极大的困难，因而地铁的通风空调系统意义重大。

1通风系统

1.1送风机组

送风机组是通风系统的动力装置，其作用是吸入车外新风和客室回风，并将处理后空气加压，通过主风道等送入客室。它通常由一台双向伸轴的双速电机和两台离心式送风机组成。

1.2送风道、回风道、排风道

车顶的二台空调机组，通过与车体相连的两个吸振消音的连接风道，将处理后的空气送到车顶的主风道内。送风道的作用是将经过处理的空气输送到室内。车辆的风道沿车辆方向分为3个，中间大的为主风道，两侧为副风道，主副风道由隔板分开，隔板上设有一系列调整风量的气孔。主风道的空气经隔板气孔进入副风道，使得两侧风道内的气流稳定地送入客室中。司机室的送风量是通过在司机室增压器从副风道中引入，气流方向可以通过位于内顶板上的送风导向器来调节，空气可以直接吹到司机座位区。风道一般用铝合金或玻璃钢制成，在整个风道外表面均覆盖足够厚度的隔热材料，以防止风道冷量损失和结霜。回风道是用来抽取室内再循环空气的。进入回风风道的空气，一部分通过设于车顶的静压排气孔排至车外，另一部分进入空调机组与吸入的新风混合后，经过冷却、过滤由离心机将其送入主风道，这样就在客室内形成空气循环，达到调节空气温度、湿度的目的。排风道用以排除车内污浊空气，即排风口与车顶静压排风器间的通道。

1.3新风口、送风口、回风口及排气口

新风口即车外新鲜空气的吸入口，新风口一般装有新风格栅以防止杂物及雨雪进入车内，另外还设有新风过滤网和新风调节装置。新风调节装置由一个24V直流电机驱动新风调节门，调节进入客室的新鲜空气量。送风口是用来向客室内分配空气的。送风口大多数装有送风器及风量调节机构，它不但使客室内送风均匀、温度均匀、达到气流组织分布合理的效果，还可以根据需要来调节送风量的大小，送风口处一般也装有送风滤网。回风口是室内再循环空气的吸入口。正常情况下，客室内一部分空气应作为回风，回风与新风混合前是在客室中被充分循环过的。与新风混合过滤后，通过蒸发器入口进入，应设置调节挡板，用于调节新风、回风的混合量。排风口是用来将客室内废气和多余的空气排出车外。从车内的长椅下，经过墙板后侧导向车顶，由车顶静压排风器排出车外。

1.4紧急通风系统

在交流动力电源失效的情况下，空调系统自动转入紧急通风。紧急通风仅使用空调送风机，由蓄电池提供DC110V电源通过直流交流逆变器供给风机交流电源，该装置提供45min紧急通风。紧急通风为全新风，此时回风阀门关闭，当交流动力电源恢复正常时，空调机组自动转入正常运转状态。

2制冷系统

2.1制冷系统的主要组成部件及作用

压缩机是把来自蒸发器的低温低压制冷剂气体，压缩成为高温高压气体，排向冷凝器，使制冷剂在冷凝器中液化。其作用就是不断从蒸发器吸入制冷剂气体，又不断将制冷剂气体压缩后送入冷凝器，同时维持吸气端和排气端的压力差，和其他主要部件一起来完成制冷剂的相态变化。冷凝器是热交换器的一种，这种热交换器常采用水或空气作为冷却介质。节流装置在制冷系统中的重要作用在于节流降压，当制冷剂液体由冷凝器（或储液器）流出，经过节流装置时，由于节流作用，压力和温度都降低。蒸发器也是一种热交换装置，它的作用与冷凝器相反。制冷剂液体在其中汽化时吸收被冷却物体的热量，使被冷却物体的温度降低，从而实现制冷目的。制冷系统中的“四大部件”中的每一件都有其独特的重要作用，它们在密封的循环系统中，按一定的位置和顺序排列，再由管道连接起来，各尽其责，实现制冷目的。

2.2制冷系统的辅助部件

制冷系统除了“四大主要部件”外，还有储液器、气液分离器、干燥过滤器、流量/湿度指示器、阀件，风压开关，温度传感器以组成完整的制冷系统。

3加热系统（采暖系统）

考虑到地铁车辆实际运行区域的气候条件，有些设置了专门的加热系统。由新风口引入的新鲜空气及车内循环空气，被机组的通风机吸入并在电加热器前混合，通过电加热器加热，温度升高，再由送风机送入车内风道各格栅，向车内送热风，使温度徐徐上升，并由温度调节器自动调节车内温度，维持车内的一定舒适温度。

4地铁通风空调节能措施

4.1风阀控制新风量节能

根据地铁的有关数据客流量一般在一天的早上6：30～8：30和下午5：00～7：00期间，即上下班高峰期最大均超过全天平均流量的50%，尤其是在早上7：30时达到最大值所以控制环控系统夏季的新风量使其适应客流量的变化可以达到节能的目的。就目前的运行模式看新风量由新风风机提供是固定的，而空调设备的装机容量是按远期最大小时客流量配备的由于每天每个小时的客流量都在变化若按装机容量运行势必造成能源的浪费。因此在新风的控制方面就需要通过风阀的开启程度来控制。

4.2变频调速控制节能

变频调速技术在国内工业与民用自动控制系统中已推广应用了十多年，特别是在负荷变化和电机频繁启动的情况下采用变频调速不仅能大量节省能源而且对设备的运行工况也有极大的改善，变频调速在其他领域的环控系统中早已有成功的经验。在地铁环控系统中由于车站设备管理用房空调通风系统（小系统）的容量较小采用变频调速的意义不大，而制冷空调循环水系统（水系统）中冷冻机已具有负荷自动调节功能所以可不对水系统进行调节，另外隧道通风系统（TVF系统）平时不运行火灾排烟时全速运转节能潜力较小，也可以不作变频考虑；而大系统一般采用定风量一次回风全空气系统在车站两端的环控机房及风道中分别布置2台组合式空调箱，2台回/排风机和1台空调新风机，其中空调新风机的功率较小一般为4kW，可以不考虑变频，因此主要考虑组合式空调箱和回/排风机的变频调速即可。

4.3空调水系统的节能

车站空调水系统一般采用定水量系统，即冷水机组和水泵的水量不变在末端设备（组合式空调箱等）设置电动二通阀，在供回水干管或集水器和分水器之间设置压差调节阀，通过改变水流量来适应空调区域负荷的要求可以达到节能的目的。为了节省地下空间和适应负荷的变化，通常采用2台冷水机组车站的冷负荷一般为1000kW，冷量不大，单台机组的冷量为500kW。通过对离心式螺杆式和活塞式冷水机组在部分负荷运行是否稳定，是否节能等的比较认为：低负荷时不会发生喘振COP值居中且负荷调节范围大（20%～100%）的螺杆式机组适合于地铁。

结束语：

面临严峻的能源形势，如何利用最新的科技成果实现能源的节约，对于地铁行业运营成本的节约具有十分重大的意义。本文分析了地铁通风系统的运行情况及其系统的主要组成。通过对地铁空调控制系统采用变频变风量控制是一项非常有效的节能措施，可以大大减少风机的能耗，有利于地铁空调系统节能控制，使得地铁空调系统更节能。

参考文献：

[1]张力，地铁环境与通风空调[J]，中国建筑，2012

[2]罗燕萍，地铁车站屏蔽门渗漏风量数值分析[J]，城市轨道交通研究，2012（1）.