地铁通风空调系统节能技术探讨

地铁通风空调系统节能技术探讨

杨磊  

重庆市铁路（集团）有限公司   重庆市   401120

摘要：地铁通风空调系统运行过程中所表现出的能耗问题相对突出，不利于保证地铁通行实现最优化效益目标。近些年来，为响应国家节能环保政策号召，实现能耗系统节能运行，地铁领域针对通风空调系统节能运行问题进行了重点研究与分析。针对于此，本文通过结合地铁通风空调系统运行特点，阐明分析能耗问题成因。同时立足于节能环保运行要求，针对新时期地铁通风空调系统节能技术应用策略进行总结归纳，以期可以全面开发系统节能潜力，实现高质量运行。

关键词：地铁通风；空调系统；节能技术

1 地铁通风空调系统运行特点分析

为实现地铁通风空调系统节能运行目标，降低通风空调系统能耗，相关人员需要结合地铁内外环境情况实时掌握系统运营实况，明确通风空调系统所面临的能耗问题，结合能耗问题表现及成因提出针对性节能运行策略。其中，为确保节能运行方案可行，相关人员需要提前掌握地铁通风空调系统运行特点，结合特点表现做出调整优化。与其他空调系统相比，地铁通风空调系统所表现出的运行特点主要如下：

1.1负载变化快

    常规情况下，地铁站进出站客流通常存在两个高峰期，分别是早高峰与晚高峰。处于这两个高峰时段的进站旅客数量会比其他时段多得多，旅客数量的快速变动与大量增加会对通风空调系统负载产生变化影响。当客流量过大时，通风空调系统负载会明显加大，能耗问题也会更加突出[1]。

1.2运行工作环境独立

    地铁车站除进排风口与出入口之外，其他结构部分几乎与外界保持完全隔离状态，因此车站围护结构隔热性能要比常规地上围护结构好得多。然而，过多的热量如果未能得到及时排除通常会导致地铁各系统运行温度明显升高，尤其是通风空调系统，不仅会降低旅客舒适度，同时也会导致大量热量积聚于通风空调系统当中，进一步加剧能源消耗严重程度。

1.3设计负荷冗余量高

与普通通风空调系统不同，地铁通风空调最大设计负荷通常要比其正常使用负荷高得多，一般设计超过正常使用负荷的40%以上。然而常规情况下，地铁通风空调系统运行负荷只使用到最大设计负荷的60%。再加上过去地铁通风空调系统多采取恒定转速模式实现安全运行，转速不会因外部负载变化而自动化调整，很容易造成巨大能耗浪费问题。

2 地铁通风空调系统节能技术应用策略分析

通过分析地铁空调系统运行特点不难看出，地铁通风空调系统节能开发潜力较大，可通过引入科学合理的节能技术策略缓解传统系统运行所存在的能耗严重现象。目前，地铁领域针对通风空调系统节能运行问题进行了大量实践研究，并取得了良好的技术成果。其中，比较常见的节能技术及应用策略如下：

2.1 合理利用活塞风

    冬季时节地铁通风空调系统容易受到活塞风运行影响，导致车站内热负荷量会显著增加，产生大量能耗问题。为消除活塞风对地铁车站冷热环境带来的不利影响，相关人员可以优先采用设置迂回风道以及活塞风井等节能方法适当排出多余热量，确保通风空调系统保持正常运行状态。需要注意的是，在夏季时节需要辅助采取温度控制措施，可在夜间利用通风井降低隧道内温度，确保在白天活塞风可以将冷量带到车站内，进一步减少车站冷负荷以及通风负荷量增加[2]。

2.2 强化节能运行管理

强化节能运行管理在一定程度上可以保持地铁通风空调系统始终处于节能高效的运行状态。一方面，相关人员可以结合通风空调系统运行需求合理配置设备容量，尽量提高负载速度，减少系统运行功耗损失。同时，可按照逐时客流量情况合理计算新风量。在计算过程中，相关人员应该统筹考虑地铁车站各阶段客流量情况，尤其是要重点考虑早晚高峰期阶段的客流量，结合客流量数据估算新风量，提高系统运行节能率。

另一方面，相关人员需要针对风量问题进行节能调节。优化过程中可以根据送风量以及回风温度实际数值针对风机风速进行精准调节，通过不断提高系统环境敏感度，达到良好的节能运行效果。或者也可以结合室外温度变化，采取自然通风与风机联合运行模式改变通风空调系统运行状态，减少能耗问题。

此外，地铁车站内部可以安装温度传感器控制，调节通风空调机组运行状态。当地铁站温度达到规定数值范围时，传感器会将相关数据反馈给通风空调机组，机组设备在收到信号后可停止运行。如果温度未达到规定温度数值，通风空调机组会根据指令自主选择制冷或制热运行模式，满足节能运行要求。

2.3 构建蓄冷热空调系统

科学构建蓄冷热空调系统可以促进地铁车站通风空调系统安全高效运行，比较符合节能低碳运行要求。其中，蓄热空调系统构建过程需要根据系统负载特性以及各区域运行需求，结合实际情况安装控制机组完成制冷或者制热运行操作。经过一系列运行转换之后，房间余热可传递到侧换热器中完成热量吸收过程，这部分热量可用于辅助加热系统设备，减少能耗损失。而蓄冷空调系统构建需要强调保证地铁车站用电的均衡性与安全性，可利用冰蓄冷空调系统缓解高峰用电不足的情况，通过不断降低用电负荷压力，确保制冷机运行高效、费用合理。

2.4 装配式高效机房

装配式高效机房作为地铁通风空调节能措施的主流趋势，主要运用BIM+数字化技术实现模拟机电设备安装过程，机房空间及管路布置得到优化，减少管路阻力，优化冷机、水泵等系统设备的选型以满足高效运行、智能运维要求。同时，装配式高效机房引入能源AI管控系统，可以针对高效机房各系统供冷、供热情况进行全过程监控管理，通过大量自动获取各种运行数据，自主调节系统运行状态，从而大大提高运行效能，节约能源。

2.5智能能量阀门及电动阀门的运用

    安装使用智能能量阀门及电动阀门基本上可以实现智能化、自动化以及自诊断运行目标。所安装的阀门设施可以根据通风空调系统负荷变化情况通过算法软件自主调节，确保通风空调系统运行能效比始终保持在高效运行状态。

2.6 优化改进系统管路

    优化改进系统管路在一定程度上可以减少输送能耗损失问题。客观来讲，地铁通风空调管道系统设计成果会影响管网阻力数值变化。为避免管网阻力过大影响机组设备高效运行，相关人员必须采取有效措施降低管网阻力。实践过程中，可以采取模块化布置方式合理布置用房内的空调系统设备，通过合理布置，可以减少系统管路防火阀以及风阀等阻力元件等配置使用数量。经过一系列调整优化之后，空气流量会有显著变化，利于提高通风空调系统运行效率。

2.7 余热回收利用

    通风空调系统运行过程中通常会产生大量热量，如果多余热量未得到及时排出，不仅会影响环境质量同时，也会加剧系统运行能耗严重程度。因此，在节能优化过程中，相关人员应该针对余热回收利用问题进行重点解决。如可以在地铁站出口位置安装旋转式热交换器实现对废气热源的回收利用。经回收处理后的热负荷，实现加热水与低温加热水的转变，在冬季比较适用，如作为预热空气功能使用，保证冷温下的空气质量[3]。

结论：总而言之，实现地铁通风空调系统节能高效运行基本上可以稳步提升地铁运行效益以及为乘客提供优质的出行服务，影响意义深远。针对于此，相关人员必须明确地铁通风空调系统节能优化的重要性，通过结合系统运行特点以及能耗问题表现，制定科学合理的节能技术应用方案，实现地铁通风空调系统节能运行目标。此外，相关人员还应该动态捕捉节能运行技术发展趋势，及时贯彻新发展理念以及使用新技术，更好地构筑地铁通风空调系统节能运行屏障。

参考文献：

[1]冉跃飞. 地铁工程通风空调系统设计及节能措施[J]. 工程技术研究, 2023, 8 (05): 162-164.

[2]曹虎. 地铁通风空调系统的能耗预测和节能措施研究[J]. 企业科技与发展, 2022, (11): 128-130.

[3]陈铁强, 武翔宇. 地铁车站通风空调系统节能方案设计[J]. 工程建设与设计, 2022, (20): 30-32.