汪先眾/中鐵五局集團(tuán)電務(wù)工程有限責(zé)任公司

淺談地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題

汪先眾/中鐵五局集團(tuán)電務(wù)工程有限責(zé)任公司

目前，暖通空調(diào)在地鐵運(yùn)行過(guò)程中，依舊存在很多的節(jié)能問(wèn)題，而大量的資源能耗，必然會(huì)導(dǎo)致暖通空調(diào)的運(yùn)行成本有所增加，同時(shí)還會(huì)造成能源浪費(fèi)和不可再生等問(wèn)題。因此，本文對(duì)地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了具體分析，并提出了一些有效的改進(jìn)和完善策略。

地鐵；暖通空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能；問(wèn)題

一、工程概況

本文以北京地鐵4號(hào)線(xiàn)為例對(duì)地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題進(jìn)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(xiàn)。在系統(tǒng)中，應(yīng)用效應(yīng)模擬和仿真計(jì)算等方法，給出設(shè)計(jì)選型的基礎(chǔ)數(shù)值，并按功能進(jìn)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(mén)系統(tǒng)，雖然能夠使空調(diào)負(fù)荷量減少大約1/3，但是由于車(chē)站站臺(tái)形成全封閉空間，機(jī)電設(shè)備、照明和乘客等散熱勢(shì)必會(huì)延長(zhǎng)空調(diào)期。所以，北京地鐵4號(hào)線(xiàn)采用了開(kāi)閉式系統(tǒng)，典型的閉式系統(tǒng)風(fēng)量和風(fēng)溫模擬圖，區(qū)間隧道風(fēng)量約為89.3m3/s，其中大約65％左右的風(fēng)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(chē)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(wèn)題

（一）空調(diào)系統(tǒng)有待改進(jìn)

伴隨著地鐵技術(shù)的不斷完善，地鐵列車(chē)的相關(guān)設(shè)備也得以有所改善，暖通空調(diào)系統(tǒng)也應(yīng)該隨之得到一定的改善，不僅要提高空調(diào)的運(yùn)行效率，還要在很大程度上做到節(jié)能。但是，目前我國(guó)地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)仍舊有待改進(jìn)，尤其是在空氣運(yùn)輸和調(diào)控過(guò)程中，所消耗的能源非常大，不僅如此，還嚴(yán)重影響了地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，所以，改進(jìn)暖通空調(diào)已為必然趨勢(shì)。

（二）節(jié)能設(shè)計(jì)管理的問(wèn)題

暖通空調(diào)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)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(guò)程中，很多設(shè)計(jì)部門(mén)和工作人員嚴(yán)重忽視了節(jié)能效果。與此同時(shí)，由于地鐵暖通空調(diào)是一個(gè)系統(tǒng)的、長(zhǎng)期的工程，但是設(shè)計(jì)周期相對(duì)較短，這就使得很多技術(shù)性的問(wèn)題無(wú)法及時(shí)有效地解決，再加上設(shè)計(jì)公司過(guò)于注重?cái)?shù)量，而在一定程度上忽視了設(shè)計(jì)質(zhì)量。地鐵暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)管理中存在一些實(shí)際性的問(wèn)題，所以在運(yùn)行過(guò)程中，不可避免地會(huì)造成能源消耗，而且就目前的狀況現(xiàn)實(shí)，能源消耗已經(jīng)嚴(yán)重超過(guò)了國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)行業(yè)的快速更新發(fā)展，對(duì)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(jì)方案應(yīng)運(yùn)而生，但是其各有優(yōu)勢(shì)和不足，因此在各種設(shè)計(jì)方案中尋找一個(gè)合理的節(jié)能方案，已經(jīng)成為了節(jié)能設(shè)計(jì)管理中的一大主要問(wèn)題。

（三）技術(shù)參數(shù)設(shè)置不合理

伴隨著城市化進(jìn)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(yùn)行也無(wú)法與暖通空調(diào)系統(tǒng)相分離，暖通空調(diào)能夠?yàn)榈罔F運(yùn)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(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)該切實(shí)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)參數(shù)設(shè)置，但是目前我國(guó)的地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)置技術(shù)參數(shù)的過(guò)程中，依舊缺乏一定的科學(xué)性和合理性，尤其是在溫度和濕度等方面，這會(huì)導(dǎo)致地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)消耗過(guò)多的能量，同時(shí)還會(huì)對(duì)乘客的身體造成不良的影響，對(duì)人體的健康形成嚴(yán)重的威脅。

（四）暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理不足

地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中華，都會(huì)進(jìn)行一定的管理，并切實(shí)根據(jù)實(shí)際的情況，制定出及時(shí)性、有效性的應(yīng)對(duì)策略，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的不足，加以改進(jìn)，其不僅是節(jié)能的關(guān)鍵所在，同時(shí)也是有效提高地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率的重要途徑。但是，目前我國(guó)地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理中依舊存在許多的不足，不僅對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)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(duì)操作人員業(yè)務(wù)水平的管理不完善，崗位責(zé)任的落實(shí)不明確等造成。

三、地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題的改進(jìn)措施

（一）合理調(diào)整技術(shù)參數(shù)，確定空調(diào)負(fù)荷取值

在地鐵車(chē)站和區(qū)間隧道內(nèi)，列車(chē)是影響環(huán)境的主要干擾源，列車(chē)閘瓦摩擦發(fā)熱，列車(chē)空調(diào)產(chǎn)生熱量都是地鐵內(nèi)的主要熱源。列車(chē)的往來(lái)導(dǎo)致地鐵站臺(tái)內(nèi)熱環(huán)境周期性變化，這就要求深入了解其變化過(guò)程以及站臺(tái)內(nèi)的溫度分布，應(yīng)用效應(yīng)模擬和仿真計(jì)算等方法，給出設(shè)計(jì)選型的基礎(chǔ)數(shù)值，適當(dāng)降低空調(diào)負(fù)荷。地鐵內(nèi)空調(diào)負(fù)荷主要來(lái)源于列車(chē)運(yùn)行過(guò)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(lái)的新風(fēng)負(fù)荷。北京地鐵4號(hào)線(xiàn)選用開(kāi)關(guān)閉系統(tǒng)，根據(jù)STESS仿真模擬計(jì)算進(jìn)行地鐵環(huán)境控制方案模擬論證，并應(yīng)用美國(guó)SES4.0進(jìn)行模擬，具體結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1　北京地鐵4號(hào)線(xiàn)某車(chē)站熱和濕負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

表2　北京地鐵4號(hào)線(xiàn)遠(yuǎn)期夏季模擬結(jié)果表

從表1中可以看出，計(jì)算結(jié)果對(duì)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的容量大小有著直接性的影響，對(duì)于列車(chē)運(yùn)行散熱量，還沒(méi)有公開(kāi)性的計(jì)算公式，現(xiàn)有的列車(chē)參數(shù)也不齊全，因此只能參照國(guó)外資料的相關(guān)參數(shù)值，通過(guò)計(jì)算，所得結(jié)果有明顯差異，差異比約為12％。

（二）加強(qiáng)防火安全管理

地鐵設(shè)計(jì)主要是為了緩解交通壓力，因此其是一個(gè)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(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的紀(jì)律是非常高的，如果發(fā)生安全事故，安全逃生通道就會(huì)受到限制，因此，必須做好安全保護(hù)措施，同時(shí)還要進(jìn)行檢查，并做好防范措施，避免發(fā)生危險(xiǎn)。而地鐵采用開(kāi)放式的系統(tǒng)設(shè)置，其隧道和區(qū)間是相通的，所以列車(chē)的數(shù)量、速度和參考技術(shù)都會(huì)對(duì)內(nèi)部環(huán)境變化造成直接性的影響，進(jìn)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(chē)站和區(qū)間是單獨(dú)分開(kāi)，自成體系的，因此在其中一方受到限制和威脅時(shí)，另一方可以及時(shí)進(jìn)行處理，從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)。但是，仍舊需要將安全事故風(fēng)險(xiǎn)降到最低，在地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置中，嚴(yán)格按照科學(xué)的方式方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝。同時(shí)還要建立完善的防火系統(tǒng)裝置，適當(dāng)增加通風(fēng)口，在顯眼的地方標(biāo)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(guò)空氣的溫度和濕度，以及對(duì)人體的輻射而得以體現(xiàn)的。人體對(duì)空調(diào)的反應(yīng)主要是通過(guò)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(jìn)行測(cè)定，但是僅有環(huán)境的溫度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?？照{(diào)系統(tǒng)輻射的強(qiáng)弱對(duì)人體而言有著致命的傷害，所以必須具備一定的檢測(cè)功能，一旦輻射超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，但人體并不知曉的情況，長(zhǎng)期作用會(huì)直接導(dǎo)致人體的致癌率上升。但是如果沒(méi)有其他監(jiān)測(cè)，在環(huán)境溫度的變化下，空調(diào)也不能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)和控制，人自然就會(huì)感覺(jué)到不舒適，然后再調(diào)節(jié)空調(diào)溫度，就會(huì)凸顯出空調(diào)的不方便性。但是空調(diào)本身具有監(jiān)測(cè)功能且能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，那么人就不會(huì)感到不舒適，從而長(zhǎng)期處于這樣舒適的環(huán)境下，這樣的暖通空調(diào)系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)倍受社會(huì)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(qiáng)對(duì)空調(diào)負(fù)荷維護(hù)的高度重視，也就是積極維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性，應(yīng)該做到空調(diào)設(shè)備使用導(dǎo)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，應(yīng)該在購(gòu)置空調(diào)時(shí)，既要切實(shí)考慮價(jià)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(xué)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(yùn)行過(guò)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(yùn)行能源消耗損失太大，運(yùn)行效率相對(duì)較低，同時(shí)還在很大程度上對(duì)空氣品質(zhì)造成了一定的影響，因此，必須積極引進(jìn)新型的節(jié)能暖通空調(diào)系統(tǒng)，全面促進(jìn)暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高，并有效降低暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的能源消耗。多種運(yùn)行形式可供選擇的暖通空調(diào)系統(tǒng)，能夠切實(shí)選擇不同的系統(tǒng)運(yùn)行形式，有效降低熱源能源消耗和動(dòng)力能源消耗等，尤其是能夠切實(shí)根據(jù)具體的環(huán)境改變空調(diào)方式，增加輻射熱，同時(shí)用低溫板輻射實(shí)現(xiàn)采暖。不僅如此，還能夠切實(shí)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(lái)，不但能夠確保暖通空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備能過(guò)正常有序的運(yùn)行，避免疲勞運(yùn)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(jī)械設(shè)備的壽命。不過(guò)，新型的節(jié)能暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)和設(shè)備指標(biāo)的設(shè)置和選擇，確保設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的合理性，只有這樣，才能在實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)，有效促進(jìn)地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

（六）加強(qiáng)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(yùn)行過(guò)程中的冷熱回收研究成果屢見(jiàn)不鮮，如空調(diào)系統(tǒng)中的排風(fēng)全熱回收設(shè)備等，都是對(duì)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(yīng)該在開(kāi)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(wú)可避免地會(huì)導(dǎo)致不可再生資源的損耗，還會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞，所以必須積極開(kāi)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(yǔ)

綜上所述，伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(yùn)行過(guò)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?yàn)槌丝吞峁┩晟频某塑?chē)條件，還能夠有效避免地鐵火災(zāi)等帶來(lái)的排煙問(wèn)題。不僅如此，地鐵節(jié)能問(wèn)題備受社會(huì)各界關(guān)注，在未來(lái)的不斷發(fā)展過(guò)程中，必須堅(jiān)持以節(jié)能為主進(jìn)行改進(jìn)和完善。

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