轨道交通地下车站通风空调系统节能环保技术应用

轨道交通地下车站通风空调系统节能环保技术应用

张豪楠

杭州市地铁集团有限公司运营分公司 浙江省杭州市 310003

摘要：随着科学技术的发展，交通事业的不断进步，地铁在个大中城市不断兴建并投入使用，地铁已成为人们日常的交通工具之一，轨道交通中的地下车站通风空调变得尤为重要。本文对轨道交通地下车站通风空调系统节能环保技术提出相应的技术措施，以供参考。

关键词：轨道交通；空调系统；节能环保措施

引言：地铁通风空调系统庞大，影响能耗的因素也较多。因此，通过对系统进行全面的分析，提出通风空调系统在设计运行环节切实可行的节能措施，对减少地铁能耗损失，节约国家能源具有重要意义。

1.轨道交通通风空调系统的作用

　　轨道交通空调通风系统是轨道交通中非常重要的一部分。随着我国整体水平的提升，在城市化的建设过程中，为了满足人们对交通的需求，同时为了满足乘客对交通出行一个两个环境的需求，轨道交通空调系统就显得格外重要，作为整个轨道交通运行的重要组成部分，轨道交通空调通风系统同时也担负着很大的责任，对于城市轨道交通来说，轨道交通通风空调系统可以提高整个轨道交通的工作质量以及工作效率，给轨道交通的工作人员提供一个舒适的工作环境，这在很大程度上可以提高他们的工作效率和工作质量，由此可以提高整个轨道交通的形象，轨道交通通风空调系统还负责着轨道交通空气温度、流速、压力等等方面，在一些意外情况下，比如火灾事故的发生下，轨道交通通风空调系统就起到了至关重要的作用，可以疏散烟气，疏散烟雾等等。对于乘客来说，轨道交通通风空调系统可以为乘客提供一个良好舒适的环境，不仅仅是温度上的完美把控在空气质量上也能起到很好的作用，增加乘客在乘坐时的好感。但是轨道交通通风空调系统同样还保证着整个轨道交通的正常运转。

　　2轨道交通通风空调系统的现状

我们国家的轨道交通通风空调系统主要采用了三种方式来进行轨道交通的通风[1]。

　　2.1通风系统形式

　　通风系统主要包括自然通风和机械通风，而根据不同的环境，会使用不同的通风系统来达到效果。

　　2.2站台屏蔽门形式

　　站台屏蔽门的通风空调系统，这种屏蔽门式就是我们常见的在候车站台与列车行驶轨道之间安装屏蔽门的形式，将站台和列车分开，分开之后站台与轨道行驶去就成了两个单独的空间，屏蔽门不但可以隔绝列车在行驶中所带来的风速和噪音的影响，减少安全隐患的同时也可以起到为乘客提供舒适的乘坐环境的效果，而站台区可以独立的空调进行制冷通风，这样一来就减小了制冷的空间，节约了很大一部分的耗能。

　　2.3站台不设屏蔽门

　　站台不设屏蔽门，顾名思义就是站台和轨行区之间不设立屏蔽门，综上所述，轨道交通建设会根据具体的施工环境以及其他因素来选择不同的方式来进行轨道交通的通风。

3地铁车站通风系统节能措施

3.1 PID调节控制

3.1.1 PID调节控制原理及作用

其控制功能原理为把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。地铁室内外的温度因环境气温的变化而改变，同时地铁内部的温湿度也会因乘客数量而发生变化，PID技术一方面能够实现地铁站内的最大温湿度控制，避免能耗浪费，还能结合人体舒适度要求，最大限度地提升站内温湿度的调节。

3.1.2PID控制在大系统中的运用

大系统主要由设在车站两端的组合空调机组来实现。每个车站站厅、站台各设置两组温湿度探头，根据其采样参数和其它相关参数（新风室、回风室、送风室温湿度等），经PLC计算来控制大系统空调机组的频率和空调二通流量调节阀的阀门开度，以此控制空调表冷器的冷冻水量，来满足系统站台和站厅的温湿度要求。

3.1.3PID控制在小系统中的运用

小系统主要由设在车站小系统柜式空调机来实现。柜式空调机通过测量各类相关房间温度、湿度和其他相关的参数。根据被控主要房间的温度，调节水路二通调节阀的开度，使被控房间温度保持在设定值附近。

3.2焓值控制

3.2.1焓值自动控制功能

车站大系统、小系统焓值自动控制功能指环境与设备监控系统根据采集到的车站内外环境温湿度值进行焓值计算及比较，自动选择运行工况，进行运行模式的最优化控制。

3.2.2焓值在不同工况下的控制

车站大系统、小系统通风空调系统运行分空调季节小新风、空调季节全新风、通风工况、夜间运行等几种模式。当运行全自动运行工况（焓值自动）时，车站内正常运行状态中的工况切换控制是根据iw（车站室外新风焓值）、ir（车站室内回风焓值）和Tw（车站室外空气温度）的变化与设定的目标送风温度To（车站空调送风温度）进行比较分析确定。

空气的焓值是由空气温湿度决定的，而温湿度每时每刻都在变化，因此焓值也随之变化。为了防止工况在一天内频繁转换，要求对0.5～1小时内焓值的平均值计算，定期进行模式的控制和工况的转换控制。

3.3水系统冷水机组全自动正常运行模式（自由模式）

水系统冷水机组全自动正常运行模式是根据设在分水器、集水器的供回水管路上的温度、压力等传感器的采样信号，以及参考实际冷水机负荷和蒸发器出水温度，程序自动计算对比，选择按同时满足设定的临界负荷出水温度和开启和关闭冷水机的运行数量，并进行相应的连锁控制，从而达到既保证满足环境供冷需求又达到节能的目的。其控制策略如下：

（1）当冷水机组执行自由模式时，根据两台冷机累计运行时间比较，开启累计运行时间较少的冷机；

（2）第二台冷水机组投入运行的条件为：第一台冷机负荷>95%，同时出水温度>10摄氏度。

（3）由两台机切换到一台机运行的条件为：其中一台冷机负荷<50%，同时相应的出水温度<7摄氏度；同时根据两台冷机累计运行时间比较，停止运行累计运行时间较多的冷机。

3.4轨道排风机节能

在通风空调系统设计时，需要根据远期最不利工况进行计算和设计，在没有达到最不利工况的情况下，轨道排风机能够实现最优的节能模式。轨道排风机的节能要点在于变频运行时间和运行频率的调节。其调节的基本依据包括以下几点：

（1）根据列车不同的运行工况进行调节，例如初、近、远期三种工况；

（2）以列车的具体位置为依据，对轨道排风机的运转速度进行调节，列车进站时提高转速，列车出站时降低转速；

（3）要确保隧道内温度符合地铁运行要求，根据温度对轨道排风机的运行时间进行调整，降低其运行频率，实现节能效果。

3.5变频调速控制节能

变频调速技术是一种节能控制技术，主要在自动化控制领域使用，适用于负荷变化较快的情况。地铁通风空调系统较为复杂，电机频繁启动情况明显，不仅会对电机本身产生伤害，还会导致能量消耗。在地铁通风空调系统中，变频技术主要是通过传感器探测空气温湿度及二氧化碳数据后确定风机运转频率，从而实现良好的节能效果。在通风空调系统中应用变频调速技术，能够有效改善负荷以及运行工况不确定情况下的控制工作，能够对回排风机、组合式空调机组等设备进行灵活地控制。

4结语

总之，通过分析，地铁车站通风空调系统运行时根据实际负荷需求对风量、水量进行变频控制，以及根据空气的焓值采用不同的运行模式，都能起到良好的节能效果。同时，通过优化设计同样可以达到节能目的。然而有效并全面降低地铁系统的能耗是一项艰巨的任务，需要各专业密切协作，节能意识更需要贯穿于整个设计过程当中。随着新型节能空调设备的不断发明，以及优化方案的不断开发，地铁节能前景必将更为广阔!

参考文献：

[1]高煌.浅谈地铁车站公共区通风空调系统设计[J].山西建筑，2020(9).

[2]孟宪磊.地铁空调通风节能方式浅谈[]].科学与财富，2019(5).