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学术前沿

地铁车站环控系统运营节能措施探讨

发布日期:2015-09-06 23:51

地铁车站环控系统运营节能措施探讨
 
摘  要:在如今这样科学迅速发展的社会,能源一直是众多研究者所最关注的问题,众所周知,地球的自然资源是有限的,并不是取之不尽用之不竭的,将有限的资源最大程度上的利用,从最根本的环节开始研究,进行成本的节约,才是最符合当今时代发展主题的生产观念。
关键词:地铁;环控;节能
 
      地铁环控系统,是地铁运营系统中一个至关重要的组成部分,首先从修建位置来讲,地铁的修筑都位于地下,距离地表有一定的距离,因此可以说地铁的运行是在一个接近于完全封闭的环境内,这样的环境内空气质量与安全系数必定不会太高,而地铁本身就是以运输人口为主要任务的交通工具,这种职能导致地铁中的人口数量巨大、人口密集程度和人口流动性都很高,其内部环境安全设施的损耗也相当大,考虑到一些复杂地形,甚至潮湿程度都很高,以上几点对于地铁系统的正常、安全的运营会造成相当大的隐患,一旦事故发生,不能及时的进行疏导与救援,就会酿成大祸,因此,地铁中的环控系统便成了改善地下环境的唯一手段,如何把握运营成本与安全系数之间的平衡,如何更加科学有效的进行地铁环控系统运营中的能源节约具有极大的研究价值。
 
1 地铁环控大系统
      地铁环控大系统指的是地铁运营中整体的环境控制系统,这个系统覆盖了整个地铁范围,负责将地铁站大环境内的空气、温度等数据调节成使乘客感觉舒适的大小,大系统需要在早上五点三十分到晚上二十三点三十分之间运行,在地铁建立的初期,大部分地铁站都按照这个时间进行调节,因为地铁站从早上六点三十分到晚上二十三点整这段时间开始运营,提前半个小时开启,延后半个小时关闭可以使工作时间的地铁系统内部永远舒适,但是经过长时间的分析与研究,可以发现并不是所有的季节都需要如此做出缓冲,比如温度适中的春秋两季,夜间停运后,地铁内外的温度与湿度大致相似,并且客流量高峰期一般在早六点三十分到八点三十分,下班的高峰期是在下午十七点到十九点,根据以上数据,可以依照情况进行大系统功率的调整,如高峰期进行正常运作,保持站台温度 26 摄氏度的控制要求,其他时间低功率运作,或者早晚两端开关时间向中间延伸,都可以节约能源,减少运营成本。
 
2地铁环控小系统
      地铁环控小系统中最大的能源损耗是位于相对比较封闭的设备贮藏房间,对于设备放置房间进行空气交换排风的能源消耗。例如通信机械室、高低压室,值班室等运行系统需要全天候开启,相对于大系统来讲,这种损耗比较稳定,大致处于恒定状态。因此只需根据各自情况一定程度的对此类控制室、机械室进行改进,调节其内部通风结构,适当将其内部与大系统相连接,这样不仅仅可以适当降低机房内机器的热量,减少散热设备的能源损耗,还可以增加地铁站内部大环境的回排风量,通过冷热空气循环调节大系统温度,减少大系统机器的能耗,同时可以将不必要的设备实行间断运行,可以将全天候运作改为适应普通工作日运作,即每日六点三十分到二十三点三十分运行,可以最大限度节约能源,减少浪费。
 
3 地铁水系统
      冷水供冷机组在地铁环控大系统停止运行后接替其职能对小系统进行冷水制冷,长时间的低负荷运行极大的浪费了能源。因此可以在每次车站停运之后可以考虑适当的停止水系统的运行,尤其是在空调季节的非运营时间段内,可以将小系统的运行方式转为自然通风或者直接停止运行,因为在地铁停运时段内,机械设备的负荷量降至最小,其散热量也大幅度降低,许多设备的稳定性要求也将降低,这个时候运行大量的高能耗设备显然是不明智的,因此以上这种方式可以极大程度上的降低能耗。
      但是很快这种节能手段便被废弃了,因为长时间的采用这种方法便会发现由于冷水存在于机器中导致房间内外温差较大,设备表面由于冷水的原因容易凝结水汽产生结露现象,长此以往,会对其产生锈蚀作用,导致机器的损坏甚至报废。于是有人提出了水系统变频节能方式。
      这种方式在我国的深圳地铁中测试实行,即小系统采用变频式多联机系统,简称BRB 系统作为冗余,经过测试,这种 VRV系统地铁夜间停运后,其对小系统供冷比开启冷水机组对小系统供冷更能够达到节能的目的,实测节能率达到百分之二十,但VRV 系统也并不能适应全年的季节,仅仅在气候适中的春秋两季并没有产生传统关闭小系统的结露现象,但其冬夏两季的节能效果并不明显,依然会产生水汽。
 
4地铁隧道通风系统
      地铁大部分的运行都是在隧道中,因此隧道的环控系统尤为重要,以往的早起隧道 TVF 风机一般在运营前后半个小时进行开启和关闭,通过大功率的空气交换机对隧道进行通风和唤起,以保证隧道内空气的畅通,同时还可以转换隧道内外的温度差异,减少隧道内部的闷热温度。其设计初衷为列车的运营时段地铁站UO 风机开启进行对列车刹车时产生的摩擦热量以及车内部热量的排放,以此来抑制车站屏蔽门外隧道内空气的温度升高。
      但这只是风机运行的理想状态,根据实际考察,很多地铁站由于建筑位置原因,比如靠近地下水层、建立位置气候寒冷干燥,同时很多时候列车进站时往往会产生活塞风,这些原因都会一定程度的降低隧道内的温度,导致很多大功率的风机在做无用功,产生大量的能源浪费,因此隧道通风降低能耗的原则就是因地制宜,根据不同的情况对风机的开启时间进行调节,取消全天候的温度调节,设立自动控温设备对隧道内部的温度与空气质量进行监控,实行随热随排的运行方式,不单保持列车运行的安全,更大程度上的进行节能运做。
 
5 其他方面节能
      除以上几种运行方式外,设备的改造也是一个十分可行的节能措施,根据流体力学的原理我们可以知道风机和水泵采用变频运行方式之后,其电机的功率消耗与流量的比的三次方成正比,而大部分地铁站的设备均为定额运行,改变频率后具有很大的节能空间。例如可以将大系统组合式空调箱、回排风交换机、小系统制冷水泵机组等空气调节系统进行变频改造,根据适当的需求进行变频控制,将机器的最大负荷留在运行高峰期,其他时间采用小频率低负荷的运行方式。深圳市 2009 年一期工程中曾采用变频改造方法进行节能测试,结果为项目改造费用 95.6 万元,全年共节省电力 382823 千瓦,节电率为百分之二十八点八,仅三年便可回收成本,具备十分可观的成长性,因此这种方式十分可取。
       当然到目前为止,大多数方法只是单纯的在地铁站运营管理方面进行规划节能,随着科技的不断进步,相信更多的节能方式会不断出现,因为节能就意味着节约成本,每一项工程都需要成本的回收,因此我们期待着更加科学的节能方式的出现。
 
参考文献
[1]匡江红,余斌.地铁空调通风环境控制系统的节能探讨[J].能源研究与信息,2003.19(4)18-21.
[2]白桦.流体力学泵与风机[M].北京:中国建筑工业出版社.