1、浅谈地铁通风与空调节能设计要求【摘要】：地铁的环境控制系统是暖通空调在特殊领域中的应用，地铁环境控制系统具有自身的特点，因此对地铁环境控制系统设计要遵循其特有的规律。地铁通风空调系统运行能耗是地铁总能耗的重要组成部分，合理设计地铁通风空调系统及优化运行，是地铁节能运行的关键。关键词: 地铁通风空调节能设计 【bstract】: the control system of metro environment is the application of HVAC in special fields, the metro environment control system has its own
2、characteristics, so the subway environmental control system design should follow its own rules. Energy consumption of subway ventilation and air conditioning system is an important part of the total energy consumption, reasonable design of subway ventilation and air conditioning system and optimizat
3、ion of operation, is the key to energy saving operation of metro Keywords: air conditioning energy saving design of subway ventilation 中图分类号：TU831.3+5 文献标识码： A 前言 目前地铁车站多为地下二层或多层的建筑，其内部空间与外界相对隔离，只有出入口和风亭口等少数部位与外界相通。密集的客流，各种机电设备的运行，以及连续的照明都会产生很大的热量。因此，地铁车站空调负荷很大。在地铁运营过程中，尽管带有空调的车站其通风空调系统的投资仅占车站总投资的 8
4、10，但空调通风系统能耗占整个地铁耗电量的 40左右。因此，如何进一步优化车站通风空调系统的设计、设备选型、运行等环节，找到一些可行的节能措施和途径，对地铁的经济运行具有十分重要的意义。由于公共区空调负荷占地铁车站负荷的三分之二以上，因此节能措施在公共区通风空调系统设计中显得尤为重要。一、地铁通风空调系统概述 地铁的环境控制系统分为隧道通风系统与车站通风空调系统。隧道通风系统分为区间隧道通风系统和车站隧道通风系统。车站通风空调系统分为车站公共区通风空调系统、车站设备管理用房通风空调系统、车站空调水系统。 1、隧道通风系统 列车在隧道内行驶时消耗的能量转变为热量散发在隧道中，当行车密度很大时可使
5、隧道内的温度很高。列车辅助设备及隧道内设备的运行等都会使隧道内的空气温度升高。为保持隧道内正常的卫生条件，需要对隧道进行通风以降低隧道内温度，并向隧道内送入新鲜空气以满足隧道工作人员及车上乘客的生理需要。GB50157-2003地铁设计规范规定，隧道正常通风采用活塞通风，当活塞通风不能满足排除余热要求或布置活塞风道有困难时，应设置机械通风系统。隧道通风一般设置轨顶排风和轨底排风。列车产生的大部分热量都分布在站台层，因此设置轨顶排风和轨底排风，可以有效排除列车进站时带入的热量，从而降低车站空调冷负荷。 2、车站通风空调系统 地铁的通风与空调系统宜优先采用通风方式。当夏季最热月的平均温度超过 25
6、，且地铁高峰时间内每小时的行车对数和每列车车辆数的乘积大于 180 时，车站采用空调系统。车站公共区的通风及空调系统根据车站热源构成特点，合理布置车站送排风系统，有效排除余热和余湿，减少活塞风对站台的扰动，为乘客提供一个舒适的候车环境。车站的环境控制系统分为开式系统、闭式系统、屏蔽门系统。开式系统车站一般采用横向送排风，也可将车站与区间隧道连成一体进行纵向通风；闭式系统通常将送风管沿车站长度方向布置在站台两侧，风口朝下均匀送风，在站台和轨顶设置排风系统；屏蔽门系统中车站成为独立的空调场所，一般将送风管沿车站长度方向布置在站台和站厅上方两侧，风口朝下均匀送风，回风管设置在车站中间上部，也可采用在
7、车站两端集中回风的形式。车站各类用房应根据其使用要求设置通风系统，必要时可设置空调系统。另外，地下车站通风空调系统的运行还需要沿地铁线路设置风亭、风井，提供足够的新风，将空调回风排到外界。 3、排烟系统 排烟系统按车站站厅和站台、区间隧道及设备管理用房风别设置。 （1）站厅、站台的排烟系统。一般是正常通风的排风系统兼用的。该系统应该满足正常排风及火灾时排烟的要求； （2）区间隧道的排烟系统宜用纵向一送一排的推拉式系统。排烟设施最好与平时的隧道通风兼顾。一般在车站的两个端部各设机房，一台风机对一孔隧道，二台风机互为备用，亦可并联运行。见机为可逆式轴流风机，正转可排烟，反转时的风量与风压应满足排烟
8、要求 （3）设备管理用房的排烟设计是根据管理用房的要求设置的，应根据相同的使用要求划分在一个系统中，最好与平时排风系统兼用。 二、加强地铁空调通风节能的必要性 地铁具有运输量大、安全、节能、环保等优点，为了解决交通拥堵，很多城市都在发展以地铁为主的城市公共交通系统，其中地铁广义上来讲，通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通条地铁始建于1965 年的北京，之后我国的地铁如雨后春笋，目前国内已经有 16 个城市的地铁已经开通， 还有十余个城市的地铁在规划中，我国地铁的通车里程已居世界之最地铁的车站一般都是狭长的地下隧道，除了各地铁车站的出口和入口以及排风口之外，基本上与外界是相互隔绝运输系
9、统 地铁由于运输量大， 单向每小时可以运 4 万至 6 万人次，而蓬勃发展。我国第一的，而地铁上运送着大量的旅客，会产生大量的热量。另外， 由于地铁运行过程中，产生的活塞效应，如果不进行合理的疏导，会严重干扰地铁内的负荷，同时随着运营时间的增加，地层的蓄热作用会使得地铁内部的温度聚集而不断的升高，一旦地铁上发生火灾，不仅会造成火势的迅速蔓延，而且在火灾中积累的高温浓烟也会迅速的聚集，并迅速地在地铁车站内蔓延，这会严重阻碍人员的疏散，严重威胁乘客的生命安全，也会给救援带来了极大的困难，因而地铁的通风空调系统意义重大。 三、地铁通风的节能环保技术 （1）消声机理改变，消声器受频谱特性限制的设计空间
10、大大改善，阻塞比可降至 1/3 以下，消声器内风速降低、风阻损耗减小一半以上; 同时，它有良好的分流、导流和稳流作用，能充分消除拐弯涡流，总风阻损耗可由原 400 Pa 降低至 100 Pa 以下。据此推算，一个地铁车站年节电可达 86 万 kWh，电费百万元以上，超过设备投资 2 倍以上，全国有成百上千已建和在建地铁车站，节能潜力十分巨大。 （2）由于消声机理改变，消声性能大幅提高到 45 dB 以上，不需要增加投资，就能轻易解决目前地铁环境噪声达标困难的问题; （3） 新建地铁可缩短水平风道约 14 m，节省工料费 112 万元以上( 不包括土建占地等) ; 系统风阻进一步减小，这对于解决
11、活塞风噪声及节能也十分有利。 （4）集成系统。这种系统主要针对机房面积大、设备投资高的现象应运而生。该系统主要是整合现有的区间隧道通风系统以及车站通风空调系统，合二为一，构造成现实简单、功能齐全、造价低廉的地铁通风空调系统。此外还采用了自动清洗式空气过滤器等空气处理设备以及风机变频技术，确保系统功能的实现。 （5）空气水空调系统 目前的地铁通风空调系统一般采用全空气系统。该系统的弊端是风管、空调机房占用大量地下空间，导致土建成本增加；此外，集中处理过的空气在长距离的输送过程中输送效率较低，冷量损失较大。针对上述问题我们可采用空气一水空调系统。如图 1 所示，该系统充分利用暗挖车站的结构特点，将
12、风机盘管布置在拱形结构上部和站台一侧侧面的废弃空间内；空调冷水直接送入盘管，新风则通过专用风管送人车站。通风工况时，新风直接送人车站公共区；空调工况时，新风先与回风混合后再被送入风机盘管进行冷却处理，最后送入车站公共区。在此过程中，风机盘管的凝结水被引入行车隧道的排水明沟，通过蒸发冷却的方式来达到降低隧道温度的目的。 图 1 采用空气一水空调系统的车站断面 （6）综合监控技术 近几年，环境与设备监控系统的成功应用，提高了地铁通风空调系统的运行质量。这种系统主要控制系统风量以及全年车站的温度等等参数以实现良好的节能效果。而且随着计算机应用技术以及电子通信技术的不断进步，这种系统实现了由独立结构系
13、统向集成系统的转变。而且集成系统结构具有可操作性强、效率高的优点，更有助于空调系统的运营，有利于提高节能效益。 四、地铁通风空调系统的节能控制 地铁通风空调系统可以分为冬春季、夜间、突发情况等运行方式，按照不同的工况对地铁空调通风进行调节，不仅可以为旅客提供良好的候车和乘车环境，还可以提高能源的利用效率，大大节约运营成本。 地铁新风用量标准为：空调新风量：12.6 m3/h 非空调新风量：30m3/h 地铁公共区内 co2 浓度控制不超过 1.5 变风量控制首先在美国应用，目前成为国际上的主流变风量控制，就是通过改变送入车站内的风量来满足室内变化的负荷，由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行，
14、所以，风量的减少带来了风机能耗的降低，通过地铁车站采用变风量空调控制系统，对地铁站的送风机和回风机进行变频控制，节能效果十分明显。 目前国内运行的地铁线路的通风空调基本上采用的都是恒定转速恒定风量运行，这对于能耗要求比较大，近些年，国内研究人员和地铁施工方针对地铁的节能方案进行了深入研究，并将国外的变风量控制引入国内，与变频调速技术相结合。变频调速技术在国内工程界已经有比较成熟的应用和推广，尤其在负荷变化较复杂的情况下，采用变频变风量控制可以合理的利用能源，对于地铁设备的工况运行会有极大的改善，可以大大减少机械的磨损，减少其维护时间，改善设备的性能。 大量的实践证明，通过站台的隧道排热通风系统
15、中风机在正常情况下每天从地铁运营开始到运营结束期间一直运作，是长期运作风机 在近期使用低速档运转，在远期使用高速档运转，采用双速风机即可实现节能地铁公共区大系统风机采用变频变风量条件，是节能的有效方案，但是变风量的风量减少时，换气的次数也减少， 对于相对封闭的地下公共区间， 流行病传染时期，需要注意公共卫生 在地铁公共区通风空调大系统水泵变频调速时，根据冷冻水、冷却水进出水的温差，变频调节水泵的转速和流量，控制温差，节约能耗，区间隧道风机兼站台隧道排风风机，利用变频调速可以充分利用区间隧道风机，节约投资、减少风机占地。 五、结论 随着能源的紧张形势的加剧， 如何利用最新的科技成果实现能源的节约， 对于地铁行业运营成本的节约具有十分重大的意义。本文分析了地铁通风系统的运行情况及其系统的主要组成，通过对地铁空调控制系统采用变频变风量控制是一项非常有效的节能措施，可以大大减少风机的能耗，有利于地铁空调系统节能控制，使得地铁空调系统更节能。 参考文献 【1】李娥飞，张力，沙玉兰康体休闲设施的室内环境与通风M北京：中国建筑工业出版社，2009 【2】王迪军，罗燕萍，贺利工， 地铁车站屏蔽门渗漏风量数值分析【J】 城市轨道交通研究，2007(1) 【3】洪潮南京地铁 1 号线空调通风大系统运作方式与能耗分析【J】 地铁与轻轨，2003(5)
