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

一、工程概況

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。

二、地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題

（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。

三、地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題的改進措施

（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。

四、結(jié)語

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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