汪先眾/中鐵五局集團電務工程有限責任公司
淺談地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題
汪先眾/中鐵五局集團電務工程有限責任公司
目前,暖通空調(diào)在地鐵運行過程中,依舊存在很多的節(jié)能問題,而大量的資源能耗,必然會導致暖通空調(diào)的運行成本有所增加,同時還會造成能源浪費和不可再生等問題。因此,本文對地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中存在的主要問題進行了具體分析,并提出了一些有效的改進和完善策略。
地鐵;暖通空調(diào)系統(tǒng);節(jié)能;問題
本文以北京地鐵4號線為例對地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題進行具體分析,其是一條橫穿市區(qū)南北的快速軌道交通干線。在系統(tǒng)中,應用效應模擬和仿真計算等方法,給出設(shè)計選型的基礎(chǔ)數(shù)值,并按功能進行劃分。北京位于北方,冬季和夏季、日夜溫差較大,如果選擇屏蔽門系統(tǒng),雖然能夠使空調(diào)負荷量減少大約1/3,但是由于車站站臺形成全封閉空間,機電設(shè)備、照明和乘客等散熱勢必會延長空調(diào)期。所以,北京地鐵4號線采用了開閉式系統(tǒng),典型的閉式系統(tǒng)風量和風溫模擬圖,區(qū)間隧道風量約為89.3m3/s,其中大約65%左右的風量在區(qū)間上下行兩區(qū)間內(nèi)循環(huán),而僅有35%左右流入車站。區(qū)間隧道溫度控制在30℃左右。
(一)空調(diào)系統(tǒng)有待改進
伴隨著地鐵技術(shù)的不斷完善,地鐵列車的相關(guān)設(shè)備也得以有所改善,暖通空調(diào)系統(tǒng)也應該隨之得到一定的改善,不僅要提高空調(diào)的運行效率,還要在很大程度上做到節(jié)能。但是,目前我國地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)仍舊有待改進,尤其是在空氣運輸和調(diào)控過程中,所消耗的能源非常大,不僅如此,還嚴重影響了地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行效率,所以,改進暖通空調(diào)已為必然趨勢。
(二)節(jié)能設(shè)計管理的問題
暖通空調(diào)的系統(tǒng)設(shè)計對其節(jié)能效果有著非常重要的影響作用,但是在具體的操作過程中,很多設(shè)計部門和工作人員嚴重忽視了節(jié)能效果。與此同時,由于地鐵暖通空調(diào)是一個系統(tǒng)的、長期的工程,但是設(shè)計周期相對較短,這就使得很多技術(shù)性的問題無法及時有效地解決,再加上設(shè)計公司過于注重數(shù)量,而在一定程度上忽視了設(shè)計質(zhì)量。地鐵暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計管理中存在一些實際性的問題,所以在運行過程中,不可避免地會造成能源消耗,而且就目前的狀況現(xiàn)實,能源消耗已經(jīng)嚴重超過了國家的相關(guān)標準,尤其是地鐵中的暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗占據(jù)了總能耗的較大比例。伴隨著各個行業(yè)的快速更新發(fā)展,對節(jié)能環(huán)保的要求也隨之提升,各種新技術(shù)和節(jié)能設(shè)計方案應運而生,但是其各有優(yōu)勢和不足,因此在各種設(shè)計方案中尋找一個合理的節(jié)能方案,已經(jīng)成為了節(jié)能設(shè)計管理中的一大主要問題。
(三)技術(shù)參數(shù)設(shè)置不合理
伴隨著城市化進程的不斷加速,地鐵已經(jīng)發(fā)展成為了城市的一大主要交通工具,為了給人們的出行提供更多的便利和良好的環(huán)境,地鐵配置暖通空調(diào)系統(tǒng),而且,地鐵的正常運行也無法與暖通空調(diào)系統(tǒng)相分離,暖通空調(diào)能夠為地鐵運行輸入新鮮空氣,起到凈化空氣的作用。地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中,應該切實結(jié)合實際情況進行技術(shù)參數(shù)設(shè)置,但是目前我國的地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)置技術(shù)參數(shù)的過程中,依舊缺乏一定的科學性和合理性,尤其是在溫度和濕度等方面,這會導致地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)消耗過多的能量,同時還會對乘客的身體造成不良的影響,對人體的健康形成嚴重的威脅。
(四)暖通空調(diào)系統(tǒng)運行管理不足
地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中華,都會進行一定的管理,并切實根據(jù)實際的情況,制定出及時性、有效性的應對策略,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的不足,加以改進,其不僅是節(jié)能的關(guān)鍵所在,同時也是有效提高地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)運行效率的重要途徑。但是,目前我國地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行管理中依舊存在許多的不足,不僅對暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行效率造成了影響,而且還在很大程度上加劇了能源消耗。這主要是由于對操作人員業(yè)務水平的管理不完善,崗位責任的落實不明確等造成。
(一)合理調(diào)整技術(shù)參數(shù),確定空調(diào)負荷取值
在地鐵車站和區(qū)間隧道內(nèi),列車是影響環(huán)境的主要干擾源,列車閘瓦摩擦發(fā)熱,列車空調(diào)產(chǎn)生熱量都是地鐵內(nèi)的主要熱源。列車的往來導致地鐵站臺內(nèi)熱環(huán)境周期性變化,這就要求深入了解其變化過程以及站臺內(nèi)的溫度分布,應用效應模擬和仿真計算等方法,給出設(shè)計選型的基礎(chǔ)數(shù)值,適當降低空調(diào)負荷。地鐵內(nèi)空調(diào)負荷主要來源于列車運行過程中散發(fā)的熱量,乘客人體的散熱量,照明等設(shè)備的散熱量,以及出入口帶來的新風負荷。北京地鐵4號線選用開關(guān)閉系統(tǒng),根據(jù)STESS仿真模擬計算進行地鐵環(huán)境控制方案模擬論證,并應用美國SES4.0進行模擬,具體結(jié)果見表1和表2。
表1 北京地鐵4號線某車站熱和濕負荷統(tǒng)計表
表2 北京地鐵4號線遠期夏季模擬結(jié)果表
從表1中可以看出,計算結(jié)果對通風空調(diào)設(shè)備的容量大小有著直接性的影響,對于列車運行散熱量,還沒有公開性的計算公式,現(xiàn)有的列車參數(shù)也不齊全,因此只能參照國外資料的相關(guān)參數(shù)值,通過計算,所得結(jié)果有明顯差異,差異比約為12%。
(二)加強防火安全管理
地鐵設(shè)計主要是為了緩解交通壓力,因此其是一個人流量較大的封閉性空間。在地鐵安全事故中,防火安全隱患風險發(fā)生的紀律是非常高的,如果發(fā)生安全事故,安全逃生通道就會受到限制,因此,必須做好安全保護措施,同時還要進行檢查,并做好防范措施,避免發(fā)生危險。而地鐵采用開放式的系統(tǒng)設(shè)置,其隧道和區(qū)間是相通的,所以列車的數(shù)量、速度和參考技術(shù)都會對內(nèi)部環(huán)境變化造成直接性的影響,進而直接影響軌道交通安全,引發(fā)安全事故。而采用封閉式的系統(tǒng)設(shè)置,車站和區(qū)間是單獨分開,自成體系的,因此在其中一方受到限制和威脅時,另一方可以及時進行處理,從而降低安全風險。但是,仍舊需要將安全事故風險降到最低,在地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置中,嚴格按照科學的方式方法進行設(shè)計和安裝。同時還要建立完善的防火系統(tǒng)裝置,適當增加通風口,在顯眼的地方標明逃生通道和滅火裝置設(shè)置,以此確保乘客安全疏散。
(三)調(diào)整地鐵內(nèi)部溫度與濕度
暖通空調(diào)系統(tǒng)的舒適性主要是通過空氣的溫度和濕度,以及對人體的輻射而得以體現(xiàn)的。人體對空調(diào)的反應主要是通過環(huán)境因素共同作用所產(chǎn)生的結(jié)果。以前的空調(diào)只能夠?qū)諝獾臐穸群蜏囟冗M行測定,但是僅有環(huán)境的溫度是遠遠不夠的??照{(diào)系統(tǒng)輻射的強弱對人體而言有著致命的傷害,所以必須具備一定的檢測功能,一旦輻射超過標準,但人體并不知曉的情況,長期作用會直接導致人體的致癌率上升。但是如果沒有其他監(jiān)測,在環(huán)境溫度的變化下,空調(diào)也不能夠進行適當?shù)卣{(diào)節(jié)和控制,人自然就會感覺到不舒適,然后再調(diào)節(jié)空調(diào)溫度,就會凸顯出空調(diào)的不方便性。但是空調(diào)本身具有監(jiān)測功能且能夠進行自動調(diào)控,那么人就不會感到不舒適,從而長期處于這樣舒適的環(huán)境下,這樣的暖通空調(diào)系統(tǒng)勢必會倍受社會各界和乘客的青睞。
(四)改善地鐵內(nèi)部空調(diào)保溫功能
就暖通空調(diào)系統(tǒng)而言,必須要加強對空調(diào)負荷維護的高度重視,也就是積極維護結(jié)構(gòu)的保溫性,應該做到空調(diào)設(shè)備使用導熱性能一般的材料,以此避免造成熱量損失,因此,不能使用劣質(zhì)的材料,為了實現(xiàn)長遠發(fā)展,應該在購置空調(diào)時,既要切實考慮價格的差異,又要考慮空調(diào)的功耗、材料的優(yōu)劣和質(zhì)量的好壞,采取一些科學合理、行之有效的措施,有效改善地鐵內(nèi)部溫度的適度性和平穩(wěn)性。
(五)引用新型節(jié)能暖通空調(diào)系統(tǒng)
地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的正常有序運行過程中,受傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)陳舊性的影響,使得地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行能源消耗損失太大,運行效率相對較低,同時還在很大程度上對空氣品質(zhì)造成了一定的影響,因此,必須積極引進新型的節(jié)能暖通空調(diào)系統(tǒng),全面促進暖通空調(diào)系統(tǒng)運行效率的提高,并有效降低暖通空調(diào)系統(tǒng)運行的能源消耗。多種運行形式可供選擇的暖通空調(diào)系統(tǒng),能夠切實選擇不同的系統(tǒng)運行形式,有效降低熱源能源消耗和動力能源消耗等,尤其是能夠切實根據(jù)具體的環(huán)境改變空調(diào)方式,增加輻射熱,同時用低溫板輻射實現(xiàn)采暖。不僅如此,還能夠切實根據(jù)環(huán)境的質(zhì)量控制,采用間歇式的供暖形式,這樣一來,不但能夠確保暖通空調(diào)系統(tǒng)的機械設(shè)備能過正常有序的運行,避免疲勞運行,從而有效降低地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障的頻率,并全面提升暖通空調(diào)系統(tǒng)機械設(shè)備的壽命。不過,新型的節(jié)能暖通空調(diào)系統(tǒng)應該加強對環(huán)境評價指標和設(shè)備指標的設(shè)置和選擇,確保設(shè)備標準設(shè)置的合理性,只有這樣,才能在實現(xiàn)節(jié)能的同時,有效促進地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行效率。
(六)加強冷熱回收利用,最大限度地利用可再生能源
目前,地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)運行過程中的冷熱回收研究成果屢見不鮮,如空調(diào)系統(tǒng)中的排風全熱回收設(shè)備等,都是對地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷熱回收的有效利用,在很大程度上提高了暖通空調(diào)系統(tǒng)能源的有效利用率。不僅如此們還應該在開發(fā)新能源和可再生能源上積極努力,推廣各種新能源。地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)利用的主要是不可再生能源,這樣無可避免地會導致不可再生資源的損耗,還會造成嚴重的生態(tài)環(huán)境破壞,所以必須積極開發(fā)系能源和可再生能源,以此有效減輕能源壓力。
綜上所述,伴隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,地鐵交通行業(yè)也得以迅速發(fā)展,并逐漸成為了城市的主要交通工具,不僅節(jié)省了城市空間,還在很大程度上為人們的出行提供了方便。而在地鐵交通運行過程中,暖通空調(diào)系統(tǒng)占據(jù)著非常重要的地位,其不但能夠為乘客提供完善的乘車條件,還能夠有效避免地鐵火災等帶來的排煙問題。不僅如此,地鐵節(jié)能問題備受社會各界關(guān)注,在未來的不斷發(fā)展過程中,必須堅持以節(jié)能為主進行改進和完善。
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