[摘 要] 本文就地鐵的通風(fēng)模式做簡單介紹,著重探討一下空調(diào)通風(fēng)節(jié)能和降低運行成本的方式。
[關(guān)鍵詞] 地鐵 環(huán)控系統(tǒng) 節(jié)能 空調(diào)
地鐵運營過程中環(huán)境控制系統(tǒng)(簡稱環(huán)控系統(tǒng))的用電量占了相當(dāng)大的比重,特別是帶有空調(diào)的環(huán)控系統(tǒng)盡管其投資僅占車站總投資的8%~10%,但其用電量卻占到整個地鐵耗電量的40%~50%,因此如何在環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)備選型運行等許多環(huán)節(jié)上進行進一步優(yōu)化找到一些可行的節(jié)能措施和途徑將對地鐵的經(jīng)濟運行具有十分重要的意義。
1、環(huán)控系統(tǒng)簡介
地鐵環(huán)控系統(tǒng)主要由車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)和隧道通風(fēng)系統(tǒng)兩部分組成:
1.1 車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)
車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)由以下三個系統(tǒng)組成:車站站廳和站臺公共區(qū)的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)兼排煙系統(tǒng)(簡稱大系統(tǒng)),車站設(shè)備管理用房的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)兼排煙系統(tǒng)(簡稱小系統(tǒng)),制冷空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)(簡稱水系統(tǒng))。
1.2 隧道通風(fēng)系統(tǒng)
隧道通風(fēng)系統(tǒng)包括車站屏蔽門外排熱系統(tǒng)兼排煙系統(tǒng)(又稱UPE OTE 系統(tǒng))和區(qū)間隧道活塞通風(fēng)機械通風(fēng)系統(tǒng)兼排煙系統(tǒng)(簡稱TVF系統(tǒng))。
1.3 環(huán)控系統(tǒng)的功能
環(huán)控系統(tǒng)的主要功能:環(huán)控系統(tǒng)在正常運行時應(yīng)能為乘客在地鐵車站內(nèi)創(chuàng)造一個往返于地面至地鐵列車內(nèi)的過渡性舒適環(huán)境,為設(shè)備管理用房提供符合工藝要求的環(huán)境條件。列車阻塞在區(qū)間隧道內(nèi)時環(huán)控系統(tǒng)向阻塞區(qū)間提供一定的新風(fēng)。地鐵車站或區(qū)間隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故時能迅速地排煙為乘客安全撤離事故現(xiàn)場和提供滅火環(huán)境創(chuàng)造條件。
2、節(jié)能措施
2.1 風(fēng)閥控制新風(fēng)量節(jié)能
根據(jù)地鐵的有關(guān)數(shù)據(jù)客流量一般在一天的早上6:30~8:30和下午5:00~7:00期間,即上下班高峰期最大均超過全天平均流量的50%,尤其是在早上7:30時達到最大值所以控制環(huán)控系統(tǒng)夏季的新風(fēng)量使其適應(yīng)客流量的變化可以達到節(jié)能的目的。就目前的運行模式看新風(fēng)量由新風(fēng)風(fēng)機提供是固定的,而空調(diào)設(shè)備的裝機容量是按遠(yuǎn)期最大小時客流量配備的由于每天每個小時的客流量都在變化若按裝機容量運行勢必造成能源的浪費。因此在新風(fēng)的控制方面就需要通過風(fēng)閥的開啟程度來控制。
地鐵新風(fēng)用量標(biāo)準(zhǔn)為:空調(diào)新風(fēng)量:12.6m3/h
非空調(diào)新風(fēng)量:30m3/h
地鐵內(nèi)co2濃度控制不超過1%
而閥門的開啟控制亦有幾種方式:固定閥門式、手動半開式、自動控制式(co2濃度控制)。下表是日本某百貨大樓(建筑面積F=3000m2)在三種方式實驗的耗能情況:
控制新風(fēng)量耗能
從上表比較可見,自動控制新風(fēng)閥門比固定新風(fēng)閥門,在相同的月份系統(tǒng)的冷負(fù)荷減少近25%。
2.2 變頻調(diào)速控制節(jié)能
變頻調(diào)速技術(shù)在國內(nèi)工業(yè)與民用自動控制系統(tǒng)中已推廣應(yīng)用了十多年,特別是在負(fù)荷變化和電機頻繁啟動的情況下采用變頻調(diào)速不僅能大量節(jié)省能源而且對設(shè)備的運行工況也有極大的改善,變頻調(diào)速在其他領(lǐng)域的環(huán)控系統(tǒng)中早已有成功的經(jīng)驗。
在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中由于車站設(shè)備管理用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)(小系統(tǒng))的容量較小采用變頻調(diào)速的意義不大,而制冷空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)(水系統(tǒng))中冷凍機已具有負(fù)荷自動調(diào)節(jié)功能所以可不對水系統(tǒng)進行調(diào)節(jié),另外隧道通風(fēng)系統(tǒng)(TVF系統(tǒng))平時不運行火災(zāi)排煙時全速運轉(zhuǎn)節(jié)能潛力較小,也可以不作變頻考慮;而大系統(tǒng)一般采用定風(fēng)量一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)在車站兩端的環(huán)控機房及風(fēng)道中分別布置2臺組合式空調(diào)箱,2臺回/排風(fēng)機和1臺空調(diào)新風(fēng)機,其中空調(diào)新風(fēng)機的功率較小一般為4kW,可以不考慮變頻,因此主要考慮組合式空調(diào)箱和回/排風(fēng)機的變頻調(diào)速即可。
對組合式空調(diào)箱可采用一臺變頻器控制一臺電機(電機功率一般為30kW),自動控制儀器將回風(fēng)點的溫濕度轉(zhuǎn)換為焓值并與設(shè)定的焓值相比較通過焓差控制變頻器來調(diào)整空調(diào)箱風(fēng)機的轉(zhuǎn)速,不但可以使車站公共區(qū)保持一個比較適當(dāng)?shù)臏囟榷铱梢员苊饪照{(diào)箱全速運行從而達到了節(jié)能的目的。同樣對回/排風(fēng)機也可以采用一臺變頻器控制一臺電機(電機功率一般為15kW)的方案,自動控制儀器將風(fēng)機出口的溫濕度轉(zhuǎn)換為焓值并與設(shè)定的焓值相比較通過焓差控制變頻器來調(diào)整風(fēng)機的轉(zhuǎn)速達到節(jié)能目的。
2.3 空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能
車站空調(diào)水系統(tǒng)一般采用定水量系統(tǒng),即冷水機組和水泵的水量不變在末端設(shè)備(組合式空調(diào)箱等)設(shè)置電動二通閥,在供回水干管或集水器和分水器之間設(shè)置壓差調(diào)節(jié)閥,通過改變水流量來適應(yīng)空調(diào)區(qū)域負(fù)荷的要求可以達到節(jié)能的目的。為了節(jié)省地下空間和適應(yīng)負(fù)荷的變化,通常采用2臺冷水機組車站的冷負(fù)荷一般為1000kW,冷量不大,單臺機組的冷量為500kW。通過對離心式螺桿式和活塞式冷水機組在部分負(fù)荷運行是否穩(wěn)定,是否節(jié)能等的比較認(rèn)為:低負(fù)荷時不會發(fā)生喘振COP值居中且負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大(20%~100%)的螺桿式機組適合于地鐵。
2.4 冰蓄冷集中供冷站
在國內(nèi)地鐵設(shè)計中一般是每個車站單獨設(shè)置制冷站,并采用螺桿式制冷機組。而集中制冷站是利用大型冷水機組生產(chǎn)冷水通過輸水管路輸送到各個分散用戶,這樣可以節(jié)約每個用冷單位的制冷設(shè)備和機房面積,合理調(diào)配各單位的用冷負(fù)荷。集中制冷站目前已在廣州地鐵中,應(yīng)用在集中制冷站內(nèi)設(shè)置大功率離心式冷水機組,與螺桿式相比可以將COP值從4.5 提高到5.1,可減少約13.3%的冷凍機功率,但是由于供回水管線長需要增加水泵功率經(jīng)分析估算水泵增加的功率和冷凍機減少的功率相比相差不大。以一模擬集中制冷站為例,假設(shè)該制冷站為4個車站服務(wù),并且布置在4個車站的中間地帶總冷負(fù)荷為3900kW,選用1300kW的離心式冷水機組3臺,冷凍機功率減少102kW。站間距為1000m,到最遠(yuǎn)的車站供回水管來回要3000m,冷水采用二次水泵系統(tǒng)每個車站冷水泵揚程平均增加30m,功率增加25kW則制冷站冷水泵總功率增加100kW,可見制冷站消耗的總功率沒有增加在不增加消耗電能的情況下建造集中制冷站可以為每個車站節(jié)省地下面積60m2,縮短車站長度5m,減少土建造價約200萬元。
2.5 自動化運行管理
運行管理的自動化不僅可以保證空調(diào)房間溫濕度的要求,節(jié)約人力物力,還是節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的能耗的重要環(huán)節(jié)。目前在上海廣州等地鐵中均采用了環(huán)控照明給排水電梯等設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)(BAS系統(tǒng))、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)(FAS系統(tǒng))、據(jù)介紹廣州采用該系統(tǒng)可節(jié)能30%~40%,然而就系統(tǒng)本身而言尚存在參數(shù)設(shè)置是否合理易受環(huán)境影響導(dǎo)致可靠穩(wěn)定性降低有時需要人工干預(yù)等問題有待于解決從而達到真正實現(xiàn)自動化節(jié)能的目的。
3、結(jié)論
隨著地鐵發(fā)展,地鐵的運營里程的不斷增加,地鐵環(huán)控通風(fēng)的方式和節(jié)能的方法也會不斷的增加,以上是我在參加運營的過程中總結(jié)的環(huán)控節(jié)能的方式和方法,希望能夠?qū)竺娴拈_通地鐵提供自己的微薄貢獻。
參 考 文 獻
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