周偉

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷加快，對(duì)于城市的基礎(chǔ)公共交通提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，各地都加快了興建地鐵的速度用以緩解城市交通壓力。在城市地鐵系統(tǒng)中，地鐵空闊水冷系統(tǒng)是地鐵系統(tǒng)中的重要組成部分，其主要是為地鐵空調(diào)系統(tǒng)提供冷卻以保持地下通風(fēng)系統(tǒng)的溫度，整個(gè)空調(diào)水冷卻系統(tǒng)是由冷水機(jī)組、水泵、冷卻塔等設(shè)備組成。由于冷水機(jī)組需要長(zhǎng)期運(yùn)行且每一車站為了確保冷卻效果至少需要配置兩臺(tái)冷水機(jī)組，極大的增加了地鐵冷水機(jī)組的能耗。文章在總結(jié)分析冷卻設(shè)備各機(jī)組設(shè)備種類及能耗的基礎(chǔ)上提出了如何對(duì)地鐵冷水機(jī)組進(jìn)行節(jié)能調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：地鐵空調(diào)；冷卻水系統(tǒng)；節(jié)能

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于能源的需求在逐年增加，同時(shí)能源的消耗及浪費(fèi)現(xiàn)象也原來(lái)越嚴(yán)重，地鐵作為公共交通體系中的重要一環(huán)，在城市中發(fā)揮著重要的作用。其中，地鐵中的冷卻系統(tǒng)是地鐵中的耗能大戶，為了響應(yīng)國(guó)家對(duì)于節(jié)能提效的號(hào)召，需要對(duì)地鐵冷卻系統(tǒng)中所使用的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行耗能分析，并就如何對(duì)各設(shè)備進(jìn)行節(jié)能調(diào)節(jié)進(jìn)行介紹。

1 地鐵空調(diào)水冷機(jī)組的節(jié)能

現(xiàn)今在地鐵空調(diào)系統(tǒng)中所使用的水冷機(jī)組多采用的是螺桿式的水冷機(jī)組，為了達(dá)到節(jié)能增效的目的需要對(duì)水冷機(jī)組在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。其中，地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組所采用的螺桿式制冷機(jī)組使用簡(jiǎn)單、制冷量較大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且設(shè)備本身所帶來(lái)的振動(dòng)較小無(wú)需采用較強(qiáng)的地基，同時(shí)，可以根據(jù)制冷的實(shí)際需求進(jìn)行10%-100%的制冷調(diào)節(jié)。一般情況下，地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組都不會(huì)在滿負(fù)荷功率下進(jìn)行工作。對(duì)于地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的制冷量的調(diào)節(jié)是通過(guò)裝置在螺桿式冷水機(jī)組中的壓縮機(jī)滑閥來(lái)進(jìn)行控制的，滑閥采用的是電動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)模式，可以根據(jù)控制來(lái)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組進(jìn)行工作時(shí)，其依靠的是壓縮機(jī)的壓縮來(lái)進(jìn)行制冷的，其內(nèi)部具有一定的內(nèi)壓力比，當(dāng)此內(nèi)壓力比接近或達(dá)到外壓力比時(shí)，整個(gè)地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的工作效率最高，所消耗的能耗比最低。所以，為了使得地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組處于最為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況，需要調(diào)節(jié)機(jī)組的內(nèi)容積使其內(nèi)壓力比達(dá)到或靠近外壓力比。

1.1 地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組起動(dòng)特性

在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，每小時(shí)最多允許啟停6次，同時(shí)在每一次啟停的過(guò)程中，為了保證壓縮機(jī)內(nèi)的油順利供給和回油需要將每次壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)間控制在5分鐘以內(nèi)，在啟停地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組時(shí)，對(duì)于制冷循環(huán)中的高、低壓側(cè)需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整實(shí)現(xiàn)均壓。通過(guò)對(duì)地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，其從啟動(dòng)到穩(wěn)定壓力運(yùn)行的時(shí)間在2分鐘以內(nèi)，從而可以計(jì)算出這一過(guò)程中所浪費(fèi)的能量約為3%左右，相較于空冷設(shè)備，地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)較大的冷交換率。

1.2 做好地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的維保

由于地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組是長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)，因此做好對(duì)其的維保工作是十分重要。在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間使用后，其內(nèi)部的管路會(huì)由于以下的原因?qū)е聼峤粨Q效果變差：（1）在進(jìn)行水冷交換時(shí)水中所含有的鈣、硅類鹽類礦物質(zhì)附著在水冷機(jī)組內(nèi)部的管路中，在內(nèi)部形成一層硬殼，阻礙了熱交換，從而增加了能源的浪費(fèi)。（2）水中所含有的藻類、微生物等形成的黏性物質(zhì)和塵埃混合后沉淀吸附在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的熱交換系統(tǒng)中。（3）氯離子等腐蝕性離子形成的熱交換器本身的腐蝕生成物等也會(huì)阻礙地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的熱交換效果，從而增加了能源的浪費(fèi)。

以上這些物質(zhì)附著在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的內(nèi)壁中極大的影響了地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的熱交換效果，增加了水冷機(jī)組的耗電量。因此，需要每年對(duì)其內(nèi)壁使用清洗劑在其內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)清理。此外，為了確保地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的冷卻效果，減少能源的消耗需要對(duì)地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組中的壓縮機(jī)、電源、膨脹閥的開(kāi)度、水量、制冷劑量等進(jìn)行定期的檢查，確保其處于正常工作的狀態(tài)，減少能源的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2 地鐵空調(diào)系統(tǒng)中水泵的節(jié)能

2.1 水泵的運(yùn)行性能曲線

水泵的運(yùn)行性能曲線所反應(yīng)的是水泵在一定的轉(zhuǎn)速下其流量和水泵的其他一些性能參數(shù)之間的關(guān)系，為了使得水泵處于一個(gè)較為良好的工作狀態(tài)，需要依靠水泵的運(yùn)行性能曲線來(lái)對(duì)其進(jìn)行特性分析。為了達(dá)到節(jié)能的效果應(yīng)當(dāng)在水泵的閥門(mén)全部處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)其功率最小。

2.2 地鐵空調(diào)系統(tǒng)水泵的節(jié)能調(diào)節(jié)

水泵是地鐵空調(diào)系統(tǒng)中使用較多的一種設(shè)備，其能耗的多少直接影響到地鐵空調(diào)系統(tǒng)能耗的高低，為了控制水泵的能耗，需要對(duì)其采用較為合理的調(diào)節(jié)方式，控制其能源消耗。控制地鐵空調(diào)系統(tǒng)水泵能耗的方式主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：（1）離心水泵是依靠圓盤(pán)的離心力來(lái)將水甩出來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的。因此，要達(dá)到降低水泵能耗的目的應(yīng)當(dāng)在揚(yáng)程較高的水泵中使用轉(zhuǎn)速較高且葉輪直徑較小的水泵，而在揚(yáng)程較高時(shí)則可以采用多級(jí)泵的方式，同時(shí)對(duì)于葉輪需要控制其表面的粗糙度，減少其與水流之間的摩擦。（2）還可以從減少容積損失的方面入手，一是，較小動(dòng)、靜間隙形成的泄漏流動(dòng)的過(guò)流界面；二是，設(shè)法增加泄漏流道的流動(dòng)阻力。（3）減少地鐵空調(diào)系統(tǒng)中的水流的流動(dòng)性損失。

3 地鐵空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻塔的節(jié)能控制

地鐵空調(diào)系統(tǒng)中所使用的冷卻塔是一種使用水作為冷卻循環(huán)劑，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)與空氣的熱交換從而降低冷卻介質(zhì)水溫的目的，在冷卻塔的工藝設(shè)計(jì)中其各種設(shè)計(jì)參數(shù)如流量、進(jìn)出水溫度、濕球溫度、干球溫度等的確定決定了冷卻塔的造價(jià)和能耗的規(guī)模。當(dāng)冷卻塔的入水或出水的溫度一定時(shí)，其冷卻能力隨著室外溫度的降低而隨之提高。在冷卻塔的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，冷卻塔的出水溫度與室外溫度是聯(lián)動(dòng)的，即冷卻塔的室外溫度降低時(shí)，其出水口溫度也隨之降低，而整個(gè)冷卻塔的熱負(fù)荷則保持不變。因此，冷卻水溫度是隨之變化的，冷卻塔入口水溫不能維持不變。相反，當(dāng)室外溫度變低時(shí)，熱負(fù)荷變小，冷卻水溫度也不會(huì)上升，對(duì)于冷卻水的冷卻溫度也無(wú)需冷卻到室外溫度下，其最終是在比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)溫度條件低的溫度下達(dá)到了平衡，溫差范圍變小，冷卻塔的部分負(fù)荷效率也比全負(fù)荷時(shí)低。

冷卻塔是地鐵空調(diào)系統(tǒng)中重要的耗能設(shè)備，為了做好對(duì)于冷卻塔能耗的控制，做好對(duì)于冷卻塔的風(fēng)機(jī)控制是十分必要的，通過(guò)使用實(shí)踐表明，可以通過(guò)變頻控制技術(shù)來(lái)控制冷卻風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)使得冷卻塔的出水側(cè)溫度在超出所設(shè)定溫度2℃-3℃的情況下，使得冷卻塔的出水側(cè)溫度仍能滿足冷卻所需的控制在32℃以內(nèi)，從而達(dá)到節(jié)省能耗的目的。

冷卻塔是依靠以水為介質(zhì)進(jìn)行熱交換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于水的降溫的，當(dāng)冷卻塔較長(zhǎng)時(shí)間使用后，各種雜物等附著在熱交換材料上堵塞其正常的熱交換將會(huì)嚴(yán)重降低其使用效率，增加能源的消耗。在進(jìn)行熱交換時(shí)，空氣流過(guò)水模充填材料的水流表面時(shí)，水分蒸發(fā)濃縮會(huì)在熱交換材料表面留有水垢、雜質(zhì)等堵塞空氣流通的通道，降低空氣的流動(dòng)速度與流動(dòng)量，極大的影響熱交換材料的熱交換率。為了保證冷卻塔的通風(fēng)量，需要做好對(duì)冷卻塔的維護(hù)管理，做好對(duì)于水的處理和排污等工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

地鐵空調(diào)系統(tǒng)是地鐵中重要的通風(fēng)及冷卻設(shè)備，同時(shí)其也是地鐵中重要的能耗設(shè)備，在城市公共交通體系中地鐵發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)由于通過(guò)的客流量較大也對(duì)地鐵空調(diào)系統(tǒng)提出了較為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。文章在分析地鐵空調(diào)系統(tǒng)中各組成設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)各設(shè)備如何處于較為高效的能耗情況下進(jìn)行了分析介紹。

參考文獻(xiàn)

[1]馬光友.廣州地鐵空調(diào)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行分析[J].暖通空調(diào)，2002，1.

[2]郭穎.廣州地鐵中央空調(diào)典型冷卻塔運(yùn)行性能分析及評(píng)價(jià)[D].華南理工大學(xué)，2011，5.

[3]張志明.廣州地鐵大型空調(diào)系統(tǒng)中組合式空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)調(diào)試分析[J].制冷與空調(diào)，2002，9.