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        地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能模式探討

        2020-06-29 05:55:30帥品格
        關(guān)鍵詞:屏蔽門站臺季節(jié)

        帥品格

        南昌軌道交通集團有限公司

        通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是地鐵工程中的重要系統(tǒng),地鐵正常運營時,它為乘客和工作人員提供一個適宜的空氣環(huán)境?;馂?zāi)等緊急情況時,它具備防災(zāi)排煙、通風(fēng)功能[1],保障人身和財產(chǎn)安全。同時,通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)也是地鐵各系統(tǒng)中的能耗大戶。有統(tǒng)計表明,通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗約占整個地鐵用電負荷的40%。因此,如何在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計、運行模式等環(huán)節(jié)上進行進一步的優(yōu)化,找到一些可行的節(jié)能措施和途徑,對地鐵的經(jīng)濟運行具有十分重要的意義。

        1 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀

        當(dāng)前,國內(nèi)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)制式常見的有開閉式系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)[2]。其中,屏蔽門系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,已在新建地鐵線路中占據(jù)絕對優(yōu)勢。

        開閉式系統(tǒng)的區(qū)間隧道與車站連通。在非空調(diào)季節(jié),列車運行產(chǎn)生的活塞風(fēng)對車站進行通風(fēng),可減少風(fēng)機的開啟數(shù)量和開啟時間,節(jié)能效果顯著。

        屏蔽門系統(tǒng)的區(qū)間隧道與車站隔離。在空調(diào)季節(jié),大量列車發(fā)熱被隔斷在區(qū)間內(nèi),車站與區(qū)間的熱交換被最大限度地減少,車站的冷量損失降到了最低。

        非空調(diào)季節(jié)的開閉式系統(tǒng)和空調(diào)季節(jié)的屏蔽門系統(tǒng),在節(jié)能方面的優(yōu)勢都非常突出,如何在一個系統(tǒng)中兼有開閉式系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)勢,其實只需做一些針對性的改造。

        2 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)改造

        實際上,開閉式系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)在建筑形式上并無本質(zhì)差異,區(qū)別僅僅在于站臺門上方是否封閉,是否與區(qū)間隧道相通。

        2.1 開閉式系統(tǒng)改造方案

        在站臺門上方與區(qū)間隧道相通的斷面安裝可控制的電動通風(fēng)窗,使其在空調(diào)季節(jié)關(guān)閉,在非空調(diào)季節(jié)開啟。那么,改造后的系統(tǒng)既具備屏蔽門系統(tǒng)在空調(diào)季節(jié)的節(jié)能優(yōu)勢,也同時具備改造前在非空調(diào)季節(jié)列車運行活塞風(fēng)的通風(fēng)節(jié)能效果。

        2.2 屏蔽門系統(tǒng)改造方案1

        在屏蔽門上方與區(qū)間隧道隔斷的墻體上開孔,安裝可控制的電動通風(fēng)窗(如圖1 所示),使其在空調(diào)季節(jié)關(guān)閉,在非空調(diào)季節(jié)開啟[3]。此方案同時要求站臺公共區(qū)采用透空率較高的吊頂,避免阻擋其過風(fēng)面積。那么,改造后的系統(tǒng)既具備改造前在空調(diào)季節(jié)的節(jié)能優(yōu)勢,也同時具備開閉式系統(tǒng)在非空調(diào)季節(jié)列車運行活塞風(fēng)的通風(fēng)節(jié)能效果。

        圖1 屏蔽門上方改造示意圖

        因電動通風(fēng)窗位置高且靠近接觸網(wǎng),檢修空間有限,若增加空氣過濾器,則增加了設(shè)備檢修、維護的難度和工作量。若不增加空氣過濾器,則車站公共區(qū)的空氣衛(wèi)生質(zhì)量得不到保障,但對于空氣質(zhì)量優(yōu)良、隧道衛(wèi)生環(huán)境良好的地鐵線路影響不大。

        2.3 屏蔽門系統(tǒng)改造方案2

        在站臺端門上方墻體上開孔,敷設(shè)通風(fēng)管道,管道上安裝可控制的電動通風(fēng)窗和空氣過濾器(如下圖2 所示),可充分利用小站臺的空間優(yōu)勢對設(shè)備進行檢修和維護,也同時滿足對空氣衛(wèi)生質(zhì)量的要求。

        圖2 站臺端門上方改造示意圖

        因端門上方空間有限,端門旁邊也未必預(yù)留足夠空間,故在現(xiàn)有系統(tǒng)上改造困難較大,但此方案可為新線設(shè)計提供一定的參考。

        2.4 屏蔽門系統(tǒng)改造方案3

        對站臺端門通道進行改造,將端門尺寸改小,滿足單人通行及司機正常瞭望功能即可,通道其余部分安裝可控制的電動通風(fēng)窗和空氣過濾器(如圖3 所示),既滿足對空氣衛(wèi)生質(zhì)量的要求,也滿足對設(shè)備進行檢修和維護的場地需求。

        圖3 站臺端門通道改造示意圖

        因端門通道直接面對乘客,為避免風(fēng)速太大使候車乘客感到不適,需對通風(fēng)窗的開度進行有效調(diào)節(jié),確保出風(fēng)口風(fēng)速小于5 m/s[4]。同時調(diào)節(jié)高度在1~2 m 風(fēng)口的方向,避免出風(fēng)直接吹向乘客的面部和頭部,使人體感到不適。另外,需在公共區(qū)側(cè)的通風(fēng)窗安裝安全防護網(wǎng),并進行必要的裝飾,既保證安全也達到美觀的效果。

        2.5 電動通風(fēng)窗運行方式

        電動通風(fēng)窗可采用三位電動調(diào)節(jié)閥(或采用無級調(diào)節(jié),可在0~100%范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)),分別設(shè)置全開、全關(guān)和半開三種狀態(tài),滿足不同氣溫狀況下不同的通風(fēng)需求。也可將所有的電動通風(fēng)窗分為多回路控制,根據(jù)現(xiàn)場通風(fēng)需求選擇開或者關(guān)某回路的通風(fēng)窗。

        3 通風(fēng)空調(diào)模式優(yōu)化

        3.1 現(xiàn)有模式

        以某市1 號線為例,公共區(qū)通風(fēng)工況只有1 種模式,車站兩端的組合式空調(diào)柜機和回排風(fēng)機只能同時投入運行或同時關(guān)閉,不能根據(jù)現(xiàn)場工況靈活控制。

        3.2 模式優(yōu)化方案

        根據(jù)地鐵車站多出入口的建筑特點,以及隧道活塞風(fēng)的節(jié)能優(yōu)勢[5],對公共區(qū)通風(fēng)工況下送、排風(fēng)模式進行全面優(yōu)化,減少風(fēng)機的開啟數(shù)量和開啟時間,全面節(jié)約風(fēng)機能耗。優(yōu)化后的通風(fēng)模式如表1 所示。

        表1 通風(fēng)模式(僅通風(fēng)工況)

        1)全新風(fēng)模式即現(xiàn)有唯一的通風(fēng)模式,通過開啟車站兩端的送、排風(fēng)機,對車站進行全面的通風(fēng)、換氣,增加活塞風(fēng)作為輔助后,通風(fēng)效果更佳。

        2)在過渡季節(jié),通過開啟車站一端的送風(fēng)機和另一端的排風(fēng)機的方式實現(xiàn)車站的通風(fēng),可節(jié)約一半的風(fēng)機能耗。

        3)在通風(fēng)季,當(dāng)室內(nèi)空氣質(zhì)量良好時,通過開啟送風(fēng)機送風(fēng),關(guān)停排風(fēng)機,使室內(nèi)形成正壓,通過出入口進行排風(fēng),可節(jié)約排風(fēng)機能耗。

        4)在通風(fēng)季,當(dāng)室內(nèi)空氣質(zhì)量較差時,通過開啟排風(fēng)機排風(fēng),關(guān)停送風(fēng)機,使室內(nèi)形成負壓,通過出入口和隧道通風(fēng)窗引進新風(fēng),可節(jié)約送風(fēng)機能耗。

        5)在冬季,氣溫較低時,可關(guān)停送、排風(fēng)機,完全利用列車運行產(chǎn)生的活塞風(fēng)給車站公共區(qū)通風(fēng),全面節(jié)約風(fēng)機能耗。并可根據(jù)實際需要,調(diào)整隧道通風(fēng)窗的開啟數(shù)量或開度,控制送風(fēng)量。

        6)通過監(jiān)測室內(nèi)、外空氣焓值和室內(nèi)二氧化碳濃度,可實現(xiàn)通風(fēng)模式的自動運行。模式運行應(yīng)充分考慮實際能耗,能耗低的模式優(yōu)先。

        4 結(jié)論

        隧道通風(fēng)窗的改造不改變站臺門設(shè)備結(jié)構(gòu),接口簡單,初期投資低,可預(yù)見的節(jié)能效果顯著,工程可實施性強。通風(fēng)模式的優(yōu)化,充分利用了隧道活塞風(fēng)的節(jié)能優(yōu)勢,并考慮到乘客和工作人員的各種通風(fēng)需求,整理出7 種極具操作性的通風(fēng)模式,為地鐵運營人員提供多種選擇,也為地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和節(jié)能改造項目提供一定的參考。

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