淺談地鐵通風系統節能措施

黃文廣

摘 要：隨著城市交通建設的發展，地鐵逐漸地走向每個城市，這給人民的生活和工作帶來了極大的便利性。但是從地鐵的運行來看，其能源消耗問題一直以來都是造成地鐵運行成本較高的主要因素。據調查統計，地鐵車站的通風系統能耗占到總能耗的3成左右。隨著現在地鐵數量的不斷增加，如何實現地鐵通風系統的節能優化，是迫在眉睫的一項工作。本文通過對地鐵運行各階段通風系統的影響分析，給出了相關的節能通風措施，以供參考。

關鍵詞：地鐵；通風系統；節能；策略

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A

0 引言

地鐵的運行一般都是在地下隧道內進行，環境相對封閉，必須考慮到火災等突發情況下，如何能夠通過自身系統的運作來確保運營安全。這就要求地鐵通風系統良好來維持地鐵環境良好的溫濕度和火災時的排煙效果。通風系統雖然是地鐵運行的輔助系統，但是其作為保障地鐵運行環境良好的功能就顯得非常重要。一套合理的地鐵通風系統，必須具有良好的通風效果，同時還要具有較好的節能效果。所以，必須將節能原則貫穿在地鐵通風系統的設計、采購、建設及后期運行全過程中，并結合系統的自動調節功能來實現地鐵運行總體成本的降低。

1 目前常用的地鐵通風系統節能策略

1.1 地鐵通風系統的建設，必須優先考慮到滿足地鐵的運行基本功能要求，在此基礎上合理地進行車站功能區域的空間設置。地下空間的設置也要講究實用性，避免多余空間的浪費。高架站的通風以自然通風為主，降低通風設備數量的投入。各種前期建設的投資降低，也為后期的地鐵運行節能提供了一定的基礎條件。

1.2 設備的采購控制。首先對于地鐵運行中大量的線纜采購上，要以合理的導體截面來控制電流密度。同時結合用電需求進行電氣產品型號的準確把握。并通過靈活的設備布置和控制形式，取得系統運行中的最低電能消耗。目前在用的變頻調節技術，不論是工業還是民用等各行業都已經有了非常良好的自動控制效果。對于地鐵運行中的負荷不斷變化和電機的頻繁開啟情況下，通過變頻調節，可以實現最大限度的電能節約，同時能夠有效地改善設備的運行工況。變頻的使用要考慮實際要求，對于小系統的車站，如果一味地進行變頻調節，反而意義不大。另外，地鐵隧道通風系統中的TVF風機，只有在火災發生時才進行全投入的運轉，這時采用變頻調節來實現節能的潛力還是比較小的。所以，變頻調節技術主要考慮大系統的空調通風系統風量調節。

1.3 地鐵通風系統的安裝及運營中節能考慮。地鐵的通風系統安裝中，面對的幾個主要問題是地鐵的空間相對較小，涉及的專業較多，設備安裝時間比較緊迫等。很多通風管道的安裝無法按照期初的設計位置準確的實施。在通風管道的安裝時，必須盡量地避免其繞梁或者其他的管槽，否則，很容易導致通風系統運行中，由于風壓的增加而加大用電功率，造成電能的耗費。在地鐵系統正常運營后，為避免風壓的增加，運維工作人員應該及時地進行通風系統相關設備的過濾網清理，避免灰塵積壓導致風壓增加，從而帶來用電負荷的增加。

2 基于地鐵通風的智能調節實施

2.1 PID調節的智能控制實施

2.1.1 PID調節是進行閉環回路的動態控制技術，其實施工中以現場實際值與設定值的比較來確定推動控制器的輸出，從而將偏差逐步降到零?？紤]到地鐵室內外的溫度因環境氣溫的變化而改變，同時地鐵內部的濕度及溫度也會因乘客數量而發生變化，PID技術一方面能夠實現地鐵站內的最大溫度濕度控制，避免資源浪費。還能結合人體舒適度要求，最大限度地提升站內溫濕度的調節。

2.1.2 車站大系統的溫濕度調節。車站大系統主要由溫濕度傳感器、空調及風機機組、風量調節閥及電動兩通閥等組成。對于設有變頻器的空調及風機，就可以通過變頻變風量的調節，來實現能源的節約。根據電動機工況要求，適當調節變頻器及變風量閥門。PLC控制器以設定值與現場溫度采集數值進行PID的輸出值計算，從而形成輸出頻率，來達到工況穩定及風機節能目的。變頻調節中需要注意的是，變頻變風量的調節主要在地下封閉空間，變頻器必須設定頻率下限來保證必要的通風條件。

2.1.3 地鐵大空調系統的調節。大空調系統主要是進行站內站廳及公共區域的調節，通過變頻調節可以讓風機軟啟停，降低對設備的沖擊，提升設備使用壽命，降低維護成本。變頻風量對風機的控制，主要是以控制車站內部溫度為主，以現場溫度來調節風量大小，實現可變式風量運行。

2.1.4 空調工況的調整?？照{工況的調整還應該考慮室內焓值實際測量數據。減載時以先風后水，加載時以先水后風形式進行變相運算調整。當系統內焓值濃度超過既定值時，以空調季正偏差模式來調節水閥開度，加大冷供應來降低室內溫度。當焓值小于既定值時，通過空調季負偏差來降低風機頻率和冷量供應，降低能耗。

2.2 焓值的合理控制

2.2.1 系統焓值的控制目標。車站內的大、小通風系統運營模式，分為小新風模式、全新風模式。通過溫濕度傳感器對室內外焓值的計算，可以得出室內外的熱濕變化情況，從而形成合理的調節方案，車站的焓值控制主要是用于通風系統正常的自動控制模式中。

2.2.2 焓值在不同工況下的控制。（1）當室外的空氣焓值高出車站內部系統平均值時，要充分的利用室內回風，同時通風系統以最小新風量來達到降溫去濕的效果，從而也就提升了能源節約程度。這種工況下，站內空氣一部分借助回風機從排風井排出，另一部分與新風一起通過混風室排至車站內，起到室內冷量的散失控制，合理保護室內環境。（2）當室外的焓值在室內焓值與機器露點焓值之間時，以全新風模式進行空調運行。在關閉回風機的同時，以溫濕度較低的室外新風來實現室內降溫，并借助正壓進行室內各個通風口的自然排風，降低能耗。（3）當室外的焓值比機器露點低時，以通風工況運行。關閉回風機及冷水機組等閥門。同樣借助室內各個自然通風口進行室內排風。

2.2.3 車站小系統的焓值控制。這類系統的工況轉換還是要通過室內與室外的焓值比較來進行。但不同的是小系統沒有獨立的混風室，且與室外沒有太多的通風道。這就要求小系統的回排風機最好與送風機保持相同頻率，來降低風壓。具體的調節方式有以下幾種：（1）當車站小系統的室外焓值大于室內時，系統進行小新風的運行。同時開啟小系統的小新風機與回排風機，通過回風閥將室內的部分冷空氣與新風同時送回室內，降低室內冷氣的散發量。（2）當車站小系統室外的焓值小于室內和設定值之間時，系統以全新風模式運行。這時要保持回風閥的關閉狀態，并同時開啟新風與回排風機，借助室外冷風來實現室內溫濕度的降低。不管哪種工況的運行，要充分地考慮到工況之間的轉換頻度對設備的磨損影響。一般情況下，各工況的持續運行時間要大于設備的正常動作持續時間。

結語

總的來看，地鐵的通風系統的能源消耗是非常大的，在進行地鐵通風系統設計及施工中，必須將節能控制理念貫穿到系統設計、設備采購及施工和后期運營全過程中。通過嚴格控制各環節的銜接性，提升整體地鐵通風系統的運行水平。并借助變頻調測系統來實現風量的自動調節，從而達到節能的目的。節能控制需要全過程的大力配合和更加周全的技術措施實施，才能確保地鐵通風系統的運行可靠性和節能高效性。

參考文獻

[1]王菁，路勇. 地鐵環境與設備監控系統的設計[J].鐵路計算機應用，2011（12）：58-60.

[2]孟憲磊.地鐵空調通風節能方式淺談 [J].科學與財富，2010（5）：50.

[3]高煌.淺談地鐵車站公共區通風空調系統設計[J].山西建筑，2011 （9）：135-136.

[4]陳偉，王彬. 地鐵車站環控系統維護管理分析[J].科技與創新，2014 （22）：106.