建筑技术开发 Building Technology Development 施工技术 Construction Technology 第43卷第8期 2016年8月 地铁通风空调系统节能分析 姜金言 ，王海霞 (1．青岛市地铁十三号线．兰州交通大学土木工程学院， 甘肃兰州 730070；3．中国海洋大学经济学院，山东青岛266100) [摘要]地铁通风空调系统是地铁综合自动化系统的重要组成部分，其对地铁的运营经济性有着极为重要的影响。在倡导 全民节能减排的今天，地铁通风空调系统作为地铁交通系统的能耗大户，如何做好其节能减排工作已成为摆在工作人员面前的 重要课题。结合实践经验，对当前地铁通风空调系统的构成及其主要形式进行分析，深入探讨地铁通风空调系统的节能措施， 希望能在地铁设计、建设阶段起到一定的引导作用。 [关键词]地铁；通风空调系统；节能 [中图分类号]U231．5 [文献标志码]A [文章编号]1001—523X (2016)08~0111_Jo2 Subway Ventilation and Air Conditioning System Energy Analysis Jiang Jin．yan，Wang Hai—xia [Abstract]Subway ventilation and air conditioning system is an important part of the subway integrated automation system， which has a very important impact on the operating economics of the subway．Advocating universal energy conservation today， subway ventilation and air conditioning systems as a major energy consumer Metro transportation system，how to do its job of energy conservation has become placed in from of the staf of an important issue．In this paper，the author will combine practical experience， the current composition and the main form of subway ventilation and air conditioning system is analyzed，and the depth of energy-saving measures subway ventilation and air conditioning systems，hoping to play a leading role in the design of the subway，the construction phase． [Keywords]subway；ventilation and air conditioning systems；energy saving 近几年，我国城市化进程不断深入，城市轨道交通网络 作为我国城市公共交通网络的重要组成部分之一也得到了快 速发展。现阶段，我国已有北京、青岛、广州、上海等多个 城市建立起轨道交通线路，并且全国地铁规划总里程已达 2000km。然而，根据调查数据可知，当前我国地铁交通系统 能量消耗量极大，在整体地铁交通系统能耗中，通风空调系 统作为有效控制地铁内部环境的含氧量、湿度、温度以及气流 速度的重要系统，其能耗最为突出。根据现有的实际能耗统计 可初步测算出，地铁交通系统单位公里能耗约为590．6kW／km， 而通风空调系统的能耗约占地铁交通总能耗的40％，只要降低 地铁空调系统能耗的30％，即可降低整体地铁交通系统运行成 本的12％。因此，进行地铁通风空调系统的节能减排能有效降 低运行成本⋯。 1 当前地铁通风空调系统的构成 1．1 隧道通风系统 隧道通风系统总体又可划分为车站隧道排风系统以及区 问隧道通风系统。其中，区间隧道通风系统主要由风道、消 声器、隧道风机以及组合风阀构成，其作用主要是在早上列 车出发前以及晚上列车停运后，进行全部线路的机械通风。 在正常运行时，通过利用活塞反应来将隧道内的多余湿热消 除，以确保隧道内的温度正常。 当列车在隧道内停滞时，可输送适当通风量到停滞区域， 以保证列车空调器等设备得以正常运转。而车站隧道排风系 统的构成部分与区间隧道通风系统大致相同，其主要应用设 备为排热风机。其作用主要是在列车进站时，对空调设备所 产生的多余热量进行消除。此外，其还可以在火灾发生时， 起到协助车站排除烟雾的作用。 1．2 大系统 大系统主要是由运风机、小新风机、配合式空调机组、 收稿日期：2O16_J05_27 作者简介：姜金言(1982一)， 男，山东临沂人，工程师，主要从事 地铁施工管理工作。 阀门、回／除烟风机以及风道。其主要是在正常运转时能给乘 客提供一个舒适的环境。若出现火灾事故，大系统可将烟雾 快速排出，并可供给乘客适量的迎面风速，以有效指导乘客 进行及时疏散。 l-3 小系统 小系统主要是由风道、阀门、运风机、回／除烟风机以及 空调器构成，其主要是给正常运转时的列车人员提供一个舒 适的工作环境，并给设备提供一个良好的运作环境。如出现 火灾事故，小系统能将起火点与烟雾进行隔离或将烟雾排出。 1．4 蒸发式冷凝系统 蒸发式冷凝系统主要是将空气与水作为冷却介质，并借助 水分蒸发来将制冷剂的冷凝热量带走。在正常运转时，通过水 泵将冷却水传送到冷凝管组上部喷嘴，并将其均匀地喷洒在冷 凝排管外表面，形成一层很薄的水膜。并且高温气态制冷剂在 冷凝排管组上部进入，其热量被管外冷却水所吸收，从而冷凝 为液体在排管组下部流出。除蒸发成水蒸气的部分水以外，剩 下的均流到下部集水盘中，从而供水泵循环利用口】。 2 地铁通风空调系统的主要形式 2．1 开放式系统 开放式系统指的是利用活塞反应或是机器设备来连通外 界与地铁内部的气体，利用外部空气来冷却隧道和车站。该 系统投资费用低，但仅通过通风来控制地铁内部环境效果不 太明显。 2．2 封闭式系统 封闭式系统指将地铁内部空气与外界空气隔离，仅供给 乘客所需新风量。相较于开放式系统而言，该系统能更好地 满足地铁环境控制需求，但其投资费用较大，且建设面积 较广。 2．3 屏蔽门系统 屏蔽门系统即将隧道与车站相分离，在隧道安装通风设 备，在车站内安装空调系统。如若通风设备无法有效控制隧 道温度，则需要采用空调或是其他方式来降低隧道温度。 (下转第115页) 建筑技术开发 Building Technology Development 施工技术 Construction Technology 第43卷第8期 2016年8月 的过程中对土体施加了一定的束缚，因此提高了试件的强度， 且随纤维掺量的提高，这种效果越显著，但随着纤维掺量的 继续增大，纤维的掺入也会间接成为试件的一种原始缺陷， 所以继续增加纤维的掺量，会导致强度的降低。 (2)随着纤维长度的增长，纤维的最优掺量逐渐减小，这 是因为长纤维对试件的束缚效果更容易体现，然而长度超过 一定长度之后，在成型试件的过程中不能完全搅拌均匀，这 也更容易造成纤维的结团，使得由纤维造成的试件原始缺陷 更加明显。 3 结论 通过上述试验结果可以得到以下结论。 (1)不同围压下，原状土试件的最大主应力差均大于重 塑土的最大主应力差，这说明用三轴试验确定土体的强度具 有一定的可靠性和安全性。 (上接第111页) 3 地铁通风空调系统的节能措施 青岛地铁13号线作为青岛市地铁建设技术创新的试验线， 引入了半岛股份科技有限公司众多创新技术。如u形梁预埋槽道技术、车辆段及高 架站屋顶采用光伏发电技术、采用并改进空调蒸发冷凝系统 等。为节能减排，具体的做法如下。 3．1 优化地铁通风空调系统设计 3．1．1 合理布置空调系统 在规划地铁时，设计人员应当科学布置机房以及排风系 统的位置，必须保证机房与排风口位置通风流畅。其次，应 当充分利用地铁负荷的特征来对空调系统进行科学安排，尽 可能减小风管直角弯，正确选用空调设备。最后，应充分考 虑地铁线路以及车站附近情况，合理布设空调系统，将通风 空调的作用充分发挥出来。 3．1．2 大温差送风 应适当加大对设备管理用房的送分温差。通过加大送风 温差来减少送风量，从而降低通风空调系统的运行费用与投 资费用。但对于发热量较大的电气用房或车站变电所，则应 当在确保电气设备空载不结露的前提下，合理加大送风温差， 通常取△T 15-19℃。 3．2 优化地铁通风空调系统控制方案 3．2．1 智能化系统控制 智能化系统控制主要有温度控制、数据控制以及节能减 排等多个内容，将节能技术与变频技术有机相融，从而实现 整体提升地铁通风空调系统运行效果的目的。在车站公共区 域的通风空调系统中采用CO，浓度探测器、温湿度传感器以 及自动售票机所获得的站台CO，浓度值、室外干球温度、站 厅以及站台的温湿度值以及瞬时客流密度值输入到控制系统 中，并将其从模拟信号转变成数字信号并传输到计算机内， 通过计算机中的实时控制程序，将获得的数据录入数据库中， 并以显示设备或是打印图表的形式输出。与此同时，对变频 器进行控制，变频器依据电压或电流的输入变化来实时调整 风机输出，进而对风机的转速起到一个控制的作用， 以实现 对地铁通风空调系统风量的控制。如此一来，不但能根据风 量需求的变化来实时调节送风量，而且还能起到良好的节能 效果。 3．2．2 风机变频节能控制 地铁专用轴流风机有变频、调速的工作。传统的风机调 节往往是利用阀门来对风机风量进行调节，并通过更改系统 阻力来对风量进行调节。从节能角度，该种方式极为浪费。 因为其在无形中加大了一部分功。就现阶段而言，该种方式 (2)随着玄武岩纤维掺量的增加，试件的最大主应力差 呈现先增长后降低的趋势，同时试件的粘聚力也呈现先增长 后降低的趋势，这说明纤维掺量存在一个最优值。另外，不 同纤维长度存在不一样的最佳掺量。本试验得到的最佳掺量 为0_3％～0．4％。 参考文献 [1]朱思哲，刘虔，包承纲，等．三轴试验原理与应用技术[M]．北京， 中国电力出版社，2003． [2]徐洪钟，彭轶群，赵志鹏，等．短切玄武岩纤维加筋膨胀土的试验 研究fJ]．建筑科学，2012，28(9)：44_47． [3】GB／T5Ol23一l999，土工试验方法标准[s]． [4】卢一凡，张胜军，李惠强，等．柔性支护基坑雨后失稳的土工试验 研究[J]．建筑技术，2013，44(5)：423-426． 仍在小型风机中使用。而风机功率较大的，则可以通过更改 风机性能曲线来对其风机风量进行调节。 一般情况下，改变风机性能缺陷的方式主要有进口导流 器调节、改变风机的转速、动叶可调、改变叶片的宽度等。 由于进口导流器调节、动叶可调、改变叶片的宽度这几种方 式对机械部件有较高要求，而改变风机转速的方式仅需将电 机输入的电压和电流进行改变即可起到调节作用，因此，通 过改变风机转速的方式来改变风机性能曲线是当前使用率较 高的方式。 3-3 地铁通风空调系统运行采取不同模式 结合实践来看，要想实现良好的地铁通风空调系统节能 效果，笔者认为应当在其运行中根据实际情况采取不同模式， 这主要是通过充分利用过渡季节自然冷源而有效降低通风空 调新风负荷，从而达到节能之目的。地铁通风空调系统采取 何种运行模式中可根据以下工况确定。 3．3．1 小新风工况 即车站内空调回风空气焓值小于室外，那么此时应当采 取小新风加一次回风模式。 3_3．2 全新风工况 即车站内空调回风空气焓值不小于室外，且站内空调送 风温度小于室外温度时，我们应当采取全新风模式以及将回／ 排风全部排至车站外。 3-3．3 通风工况 如果空调送分温度大于室外温度，则应将冷水机组暂停 运行，且无需对外界空气进行处理就可将其传送到空调区域， 并将所有回／排风排出车站外。 4 结束语 总而言之，全面、有效地降低地铁通风空调系统的能源 消耗是一项极为艰巨的工程，这就需要在全面了解地铁通风 空调系统的构成以及主要方式的基础上，通过设计专业以及 建筑专业等多方协作，将节能减排意识融入到整体通风空调 系统设计当中，并且还需加大对地铁通风空调系统控制方案 的优化力度，从根本上提升地铁通风空调系统的节能效果。 参考文献 【l】曾过春．地铁通风空调系统节能的新进展分析【J】．科技资讯，2014 (12)． [2】修玉静，王运涛．地铁通风空调系统在应用管理中的节能研究【J]． 建设科技，2015(9)． 【3】严巍，林琳，谢会雪．通风管道跨越结构大变形部位施工技术【J]_ 建筑技术，2013，44(8)：723-726． ll5