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地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能分析

文檔作者：姜金言王海霞文檔來源： 1．青島市地鐵十三號(hào)線有限公司 2．蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月23日
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建筑技術(shù)開發(fā)
Building Technology Development
施工技術(shù)
Construction Technology
第43卷第8期
2016年8月
地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能分析
姜金言 ，王海霞
(1．青島市地鐵十三號(hào)線有限公司，山東青島266555；2．蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，
甘肅蘭州 730070；3．中國海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，山東青島266100)
[摘要]地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是地鐵綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，其對(duì)地鐵的運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性有著極為重要的影響。在倡導(dǎo)
全民節(jié)能減排的今天，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵交通系統(tǒng)的能耗大戶，如何做好其節(jié)能減排工作已成為擺在工作人員面前的
重要課題。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)當(dāng)前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及其主要形式進(jìn)行分析，深入探討地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施，
希望能在地鐵設(shè)計(jì)、建設(shè)階段起到一定的引導(dǎo)作用。
[關(guān)鍵詞]地鐵；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能
[中圖分類號(hào)]U231．5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]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
近幾年，我國城市化進(jìn)程不斷深入，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)
作為我國城市公共交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分之一也得到了快
速發(fā)展。現(xiàn)階段，我國已有北京、青島、廣州、上海等多個(gè)
城市建立起軌道交通線路，并且全國地鐵規(guī)劃總里程已達(dá)
2000km。然而，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)可知，當(dāng)前我國地鐵交通系統(tǒng)
能量消耗量極大，在整體地鐵交通系統(tǒng)能耗中，通風(fēng)空調(diào)系
統(tǒng)作為有效控制地鐵內(nèi)部環(huán)境的含氧量、濕度、溫度以及氣流
速度的重要系統(tǒng)，其能耗最為突出。根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)際能耗統(tǒng)計(jì)
可初步測(cè)算出，地鐵交通系統(tǒng)單位公里能耗約為590．6kW／km，
而通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占地鐵交通總能耗的40％，只要降低
地鐵空調(diào)系統(tǒng)能耗的30％，即可降低整體地鐵交通系統(tǒng)運(yùn)行成
本的12％。因此，進(jìn)行地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排能有效降
低運(yùn)行成本?。
1 當(dāng)前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成
1．1 隧道通風(fēng)系統(tǒng)
隧道通風(fēng)系統(tǒng)總體又可劃分為車站隧道排風(fēng)系統(tǒng)以及區(qū)
問隧道通風(fēng)系統(tǒng)。其中，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)主要由風(fēng)道、消
聲器、隧道風(fēng)機(jī)以及組合風(fēng)閥構(gòu)成，其作用主要是在早上列
車出發(fā)前以及晚上列車停運(yùn)后，進(jìn)行全部線路的機(jī)械通風(fēng)。
在正常運(yùn)行時(shí)，通過利用活塞反應(yīng)來將隧道內(nèi)的多余濕熱消
除，以確保隧道內(nèi)的溫度正常。
當(dāng)列車在隧道內(nèi)停滯時(shí)，可輸送適當(dāng)通風(fēng)量到停滯區(qū)域，
以保證列車空調(diào)器等設(shè)備得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而車站隧道排風(fēng)系
統(tǒng)的構(gòu)成部分與區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)大致相同，其主要應(yīng)用設(shè)
備為排熱風(fēng)機(jī)。其作用主要是在列車進(jìn)站時(shí)，對(duì)空調(diào)設(shè)備所
產(chǎn)生的多余熱量進(jìn)行消除。此外，其還可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，
起到協(xié)助車站排除煙霧的作用。
1．2 大系統(tǒng)
大系統(tǒng)主要是由運(yùn)風(fēng)機(jī)、小新風(fēng)機(jī)、配合式空調(diào)機(jī)組、
收稿日期：2O16_J05_27
作者簡(jiǎn)介：姜金言(1982一)， 男，山東臨沂人，工程師，主要從事
地鐵施工管理工作。
閥門、回／除煙風(fēng)機(jī)以及風(fēng)道。其主要是在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能給乘
客提供一個(gè)舒適的環(huán)境。若出現(xiàn)火災(zāi)事故，大系統(tǒng)可將煙霧
快速排出，并可供給乘客適量的迎面風(fēng)速，以有效指導(dǎo)乘客
進(jìn)行及時(shí)疏散。
l-3 小系統(tǒng)
小系統(tǒng)主要是由風(fēng)道、閥門、運(yùn)風(fēng)機(jī)、回／除煙風(fēng)機(jī)以及
空調(diào)器構(gòu)成，其主要是給正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的列車人員提供一個(gè)舒
適的工作環(huán)境，并給設(shè)備提供一個(gè)良好的運(yùn)作環(huán)境。如出現(xiàn)
火災(zāi)事故，小系統(tǒng)能將起火點(diǎn)與煙霧進(jìn)行隔離或?qū)熿F排出。
1．4 蒸發(fā)式冷凝系統(tǒng)
蒸發(fā)式冷凝系統(tǒng)主要是將空氣與水作為冷卻介質(zhì)，并借助
水分蒸發(fā)來將制冷劑的冷凝熱量帶走。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過水
泵將冷卻水傳送到冷凝管組上部噴嘴，并將其均勻地噴灑在冷
凝排管外表面，形成一層很薄的水膜。并且高溫氣態(tài)制冷劑在
冷凝排管組上部進(jìn)入，其熱量被管外冷卻水所吸收，從而冷凝
為液體在排管組下部流出。除蒸發(fā)成水蒸氣的部分水以外，剩
下的均流到下部集水盤中，從而供水泵循環(huán)利用口】。
2 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的主要形式
2．1 開放式系統(tǒng)
開放式系統(tǒng)指的是利用活塞反應(yīng)或是機(jī)器設(shè)備來連通外
界與地鐵內(nèi)部的氣體，利用外部空氣來冷卻隧道和車站。該
系統(tǒng)投資費(fèi)用低，但僅通過通風(fēng)來控制地鐵內(nèi)部環(huán)境效果不
太明顯。
2．2 封閉式系統(tǒng)
封閉式系統(tǒng)指將地鐵內(nèi)部空氣與外界空氣隔離，僅供給
乘客所需新風(fēng)量。相較于開放式系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)能更好地
滿足地鐵環(huán)境控制需求，但其投資費(fèi)用較大，且建設(shè)面積
較廣。
2．3 屏蔽門系統(tǒng)
屏蔽門系統(tǒng)即將隧道與車站相分離，在隧道安裝通風(fēng)設(shè)
備，在車站內(nèi)安裝空調(diào)系統(tǒng)。如若通風(fēng)設(shè)備無法有效控制隧
道溫度，則需要采用空調(diào)或是其他方式來降低隧道溫度。
(下轉(zhuǎn)第115頁)
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施工技術(shù)
Construction Technology
第43卷第8期
2016年8月
的過程中對(duì)土體施加了一定的束縛，因此提高了試件的強(qiáng)度，
且隨纖維摻量的提高，這種效果越顯著，但隨著纖維摻量的
繼續(xù)增大，纖維的摻入也會(huì)間接成為試件的一種原始缺陷，
所以繼續(xù)增加纖維的摻量，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的降低。
(2)隨著纖維長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，纖維的最優(yōu)摻量逐漸減小，這
是因?yàn)殚L(zhǎng)纖維對(duì)試件的束縛效果更容易體現(xiàn)，然而長(zhǎng)度超過
一定長(zhǎng)度之后，在成型試件的過程中不能完全攪拌均勻，這
也更容易造成纖維的結(jié)團(tuán)，使得由纖維造成的試件原始缺陷
更加明顯。
3 結(jié)論
通過上述試驗(yàn)結(jié)果可以得到以下結(jié)論。
(1)不同圍壓下，原狀土試件的最大主應(yīng)力差均大于重
塑土的最大主應(yīng)力差，這說明用三軸試驗(yàn)確定土體的強(qiáng)度具
有一定的可靠性和安全性。
(上接第111頁)
3 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施
青島地鐵13號(hào)線作為青島市地鐵建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新的試驗(yàn)線，
引入了眾多創(chuàng)新技術(shù)。如u形梁預(yù)埋槽道技術(shù)、車輛段及高
架站屋頂采用光伏發(fā)電技術(shù)、采用并改進(jìn)空調(diào)蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)
等。為節(jié)能減排，具體的做法如下。
3．1 優(yōu)化地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．1．1 合理布置空調(diào)系統(tǒng)
在規(guī)劃地鐵時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)科學(xué)布置機(jī)房以及排風(fēng)系
統(tǒng)的位置，必須保證機(jī)房與排風(fēng)口位置通風(fēng)流暢。其次，應(yīng)
當(dāng)充分利用地鐵負(fù)荷的特征來對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)安排，盡
可能減小風(fēng)管直角彎，正確選用空調(diào)設(shè)備。最后，應(yīng)充分考
慮地鐵線路以及車站附近情況，合理布設(shè)空調(diào)系統(tǒng)，將通風(fēng)
空調(diào)的作用充分發(fā)揮出來。
3．1．2 大溫差送風(fēng)
應(yīng)適當(dāng)加大對(duì)設(shè)備管理用房的送分溫差。通過加大送風(fēng)
溫差來減少送風(fēng)量，從而降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用與投
資費(fèi)用。但對(duì)于發(fā)熱量較大的電氣用房或車站變電所，則應(yīng)
當(dāng)在確保電氣設(shè)備空載不結(jié)露的前提下，合理加大送風(fēng)溫差，
通常取△T 15-19℃。
3．2 優(yōu)化地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制方案
3．2．1 智能化系統(tǒng)控制
智能化系統(tǒng)控制主要有溫度控制、數(shù)據(jù)控制以及節(jié)能減
排等多個(gè)內(nèi)容，將節(jié)能技術(shù)與變頻技術(shù)有機(jī)相融，從而實(shí)現(xiàn)
整體提升地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效果的目的。在車站公共區(qū)
域的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中采用CO，濃度探測(cè)器、溫濕度傳感器以
及自動(dòng)售票機(jī)所獲得的站臺(tái)CO，濃度值、室外干球溫度、站
廳以及站臺(tái)的溫濕度值以及瞬時(shí)客流密度值輸入到控制系統(tǒng)
中，并將其從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)，
通過計(jì)算機(jī)中的實(shí)時(shí)控制程序，將獲得的數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中，
并以顯示設(shè)備或是打印圖表的形式輸出。與此同時(shí)，對(duì)變頻
器進(jìn)行控制，變頻器依據(jù)電壓或電流的輸入變化來實(shí)時(shí)調(diào)整
風(fēng)機(jī)輸出，進(jìn)而對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速起到一個(gè)控制的作用， 以實(shí)現(xiàn)
對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量的控制。如此一來，不但能根據(jù)風(fēng)
量需求的變化來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)送風(fēng)量，而且還能起到良好的節(jié)能
效果。
3．2．2 風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能控制
地鐵專用軸流風(fēng)機(jī)有變頻、調(diào)速的工作。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)調(diào)
節(jié)往往是利用閥門來對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過更改系統(tǒng)
阻力來對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。從節(jié)能角度，該種方式極為浪費(fèi)。
因?yàn)槠湓跓o形中加大了一部分功。就現(xiàn)階段而言，該種方式
(2)隨著玄武巖纖維摻量的增加，試件的最大主應(yīng)力差
呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì)，同時(shí)試件的粘聚力也呈現(xiàn)先增長(zhǎng)
后降低的趨勢(shì)，這說明纖維摻量存在一個(gè)最優(yōu)值。另外，不
同纖維長(zhǎng)度存在不一樣的最佳摻量。本試驗(yàn)得到的最佳摻量
為0_3％～0．4％。
參考文獻(xiàn)
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仍在小型風(fēng)機(jī)中使用。而風(fēng)機(jī)功率較大的，則可以通過更改
風(fēng)機(jī)性能曲線來對(duì)其風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
一般情況下，改變風(fēng)機(jī)性能缺陷的方式主要有進(jìn)口導(dǎo)流
器調(diào)節(jié)、改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、動(dòng)葉可調(diào)、改變?nèi)~片的寬度等。
由于進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)、動(dòng)葉可調(diào)、改變?nèi)~片的寬度這幾種方
式對(duì)機(jī)械部件有較高要求，而改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式僅需將電
機(jī)輸入的電壓和電流進(jìn)行改變即可起到調(diào)節(jié)作用，因此，通
過改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式來改變風(fēng)機(jī)性能曲線是當(dāng)前使用率較
高的方式。
3-3 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行采取不同模式
結(jié)合實(shí)踐來看，要想實(shí)現(xiàn)良好的地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能
效果，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)在其運(yùn)行中根據(jù)實(shí)際情況采取不同模式，
這主要是通過充分利用過渡季節(jié)自然冷源而有效降低通風(fēng)空
調(diào)新風(fēng)負(fù)荷，從而達(dá)到節(jié)能之目的。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)采取
何種運(yùn)行模式中可根據(jù)以下工況確定。
3．3．1 小新風(fēng)工況
即車站內(nèi)空調(diào)回風(fēng)空氣焓值小于室外，那么此時(shí)應(yīng)當(dāng)采
取小新風(fēng)加一次回風(fēng)模式。
3_3．2 全新風(fēng)工況
即車站內(nèi)空調(diào)回風(fēng)空氣焓值不小于室外，且站內(nèi)空調(diào)送
風(fēng)溫度小于室外溫度時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)采取全新風(fēng)模式以及將回／
排風(fēng)全部排至車站外。
3-3．3 通風(fēng)工況
如果空調(diào)送分溫度大于室外溫度，則應(yīng)將冷水機(jī)組暫停
運(yùn)行，且無需對(duì)外界空氣進(jìn)行處理就可將其傳送到空調(diào)區(qū)域，
并將所有回／排風(fēng)排出車站外。
4 結(jié)束語
總而言之，全面、有效地降低地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能源
消耗是一項(xiàng)極為艱巨的工程，這就需要在全面了解地鐵通風(fēng)
空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成以及主要方式的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)專業(yè)以及
建筑專業(yè)等多方協(xié)作，將節(jié)能減排意識(shí)融入到整體通風(fēng)空調(diào)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，并且還需加大對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制方案
的優(yōu)化力度，從根本上提升地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。
參考文獻(xiàn)
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