地铁通风空调系统节能

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地铁通风空调系统节能的探讨
摘要:本文主要就当前我国地铁通风空调系统中出现的问题进
行总结,在此基础上提出有关的节能措施,希望能够提升我国地铁
通风空调系统的效能。
关键词:地铁通风空调系统;节能;措施;探讨
中图分类号:u231文献标识码:a 文章编号:
随着我国城市化的速度加快,城市轨道交通也得到了很大的发
展。据报道,到2020年北京的地铁线路的总长度将达到1050km,
并将超过纽约,成为世界上拥有最长地铁线路的城市。同时,我国
目前大约有27个城市正筹划建设轨道交通,预计到2015年,上海、
广州以及北京等地22城市将拥有79条轨道交通线路,总投资将会
达到8820.03亿元,线路总长度将达到2259.84km。我国的城市轨
道交通建设必将进入新一轮高潮 [1]。
一、有关地铁通风空调系统的相关概念
所谓的地铁空调系统主要用于控制地下空间中空气的温度、湿
度、空气质量以及空气的流速。在正常运行期间,提供舒适的人工
环境,满足顾客以及乘务人员的生理以及心理需求;当列车停留在
隧道时,为区间提供通风,短时间内为车厢提供可接受的环境,确
保列车正常运行。同时地铁空调系统能提供必要的空气温度、湿度
与洁净度,保持地铁设备的正常运转。
目前我国的地铁通风空调系统主要由四个子系统组成:车站站
厅以及公共区的空调和通风与排烟系统;制冷空调循环水系统;车
站设备管理用房的空调以及通风与排烟系统;区间隧道通风以及机
械通风与排烟系统[2]。
地铁通风空调系统经历了三种形式的变迁:开式、闭式以及屏
蔽门系统。开式系统主要应用机械或者活塞效应使得地铁内部与外
部进行换气。这种系统的优点是不需要空调设备,初始投资小。但
是仅靠通风作用,对车站以及车内环境的控制能力较弱。相对开式
系统来说,闭式系统更能满足地铁对环境控制的需求,但是这种系
统的占用空间大,运营费用较高。屏蔽门系统则是在车站与隧道间
设置屏蔽门,车站安装空调系统,隧道则设置通风系统,因此除了
屏蔽门打开时的对流换热,车站基本上不受活塞风的影响。
二、地铁通风空调系统中出现的问题
在确保地铁环境稳定的同时,地铁通风空调系统也付出了高昂
的代价。建设地铁通风空调系统的投入相当巨大,并且地铁通风空
调系统的运营能耗展地铁总能耗的很大比例,严重影响地铁运营的
效益,而且随着人们节能意识的提高,地铁通风空调系统的问题也
愈发突出。
(一)巨大的投资。当前地铁通风空调系统建设的投资巨大,
制约着地铁发展。主要表现在两个方面:1,地铁通风空调占地面
积广。例如,车站设立屏蔽门,机房面积一般为1100—2100平方
米,达到了车站总面积的12.3%—26.0%2,通风空调设备造价贵。
比如深圳2004年建造的地铁,平均造价达到4.8亿元/km,而机电
设备则达到了1.37亿元/km。
(二)较高的运营费用。在实际中地铁通风空调系统运行耗能
占到了总耗能的一半左右。主要归于两个方面的原因:1,无论采
用何种形式,空调系统一般包括冷水制备、输配以及供应环节。对
于冷水制备,地铁通风空调系统要求保证全年供冷,造成冷水机能
耗较大。在输配环节,由于低温风以及低温水要长距离输送,能耗
过大,而且风机发热消耗部分冷量,一直冷量输送效率低。至于冷
量供应,目前地铁通风空调系统一般是集中处理空气,输送到末端,
常常为了最不利的末端而增加额外的能耗。2,运营管理费用。目
前的运营控制以及管理环节存在许多不到位的方面,例如无效的能
耗监测以及管理系统;专业人员素质偏低;行业内部缺少信息交流。
种种现象导致不合理的运行费用。
(三 )不合理的能源利用。这方面的不合理利用首先表现在自
然冷源的利用不充分。冬季时,室外的自然冷源并不能得到充分的
利用,在过渡季节,地铁站依然运用通风换气消除站内空间的余热。
由于室内外的温差小,导致了巨大的风机能耗。其次,高品位能不
能得以合理利用,而且冬季的余热不能及时回收。冬季时节,站台
中相当大的热量为及时回收,同时管理房还要消耗高品位的电能用
以取暖。
三、有关地铁通风空调系统节能措施浅析
(一)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。
(二)集中供冷。集中供冷技术首先在香港与开罗两个城市成
功应用。主要指依据相应原则把地铁站划分为不同区域,然后设置
一个集中制冷站于相应的区域,借助这个集中制冷站为该区域多个
车站的空调系统供应低温冷水。与一般的分散供冷相比,这种方式
能够将冷却塔以及制冷设备集中化,有效减少占地面积以及制冷机
房数量,以减轻对城市规划造成的负面效应,拥有较强的技术优势。
但是冷水的远距离输送要求较高的管道工艺以及保温材料,且能耗
比较大,对输送的反应相对滞后,因此要积极加强自动控制管理
[3]。
(三)蓄冷空调系统。这种系统主要是把冷量储存在某种介质
中,在需要时将其释放出来。 当前应用较多的是水蓄冷与冰蓄冷。
一般来说,水蓄冷的投资少、技术较成熟,操作简单,但是由于蓄
冷密度小,因此需要大体积的蓄水池,处理较麻烦。目前的书蓄冷
采用消防水池作为蓄水池能够降低一部分的土建成本。这种系统应
用于大冷量的集中制冷站,一般不适用于车站负荷小于1400kw的
分站供冷的空调系统。要为几个车站供冷的集中制的冷站或者负荷
在1800kw以上的车站可以考虑使用水蓄冷。而冰蓄冷由于具有密
度大、槽体体积小、便于储存的特点,能够实现减少运营费用,降
低城市电网的压力。而且作为终端用户易峰填谷的基本手段,蓄冷
系统拥有较大的经济与社会效益。
(四)空气—水系统。当前的地铁通风系统采用全空气系统。
这种系统明显的弊端在于占用大量地下空间,以致土建成本增加。
而且在长距离的输送过程中,输送效率低,冷量损失较大。而空气
—水系统充分利用了暗挖车站的结构优势,通过把风机盘管安放在
拱形结构上部以及站台的废弃空间,使得空调冷水直接输送盘管,
同时新风能够通过专用的风管输送到车站。因此,当空调工况时,
新风会与回风汇合,然后送进风机盘管处理。通风工况时把新风直
接输送到车站。目前成功运行于广州地铁2号线的江南西站。该系
统被证明能够有效的减少运行能耗,节约管理费用。
(五)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
由独立结构系统向集成系统的转变。目前北京地铁10号线以及广
州地铁5号线已经成功应用这种系统。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[4]。
四、结语
现有的节能措施的运用,进一步提升了地铁通风空调系统的效
能,但是由于地铁自身的局限性以及特殊性,使得一些新技术、新
产品不能及时应用于地铁内部,因此要加大对地铁特殊环境的研
究,实现与新技术的结合,必将有力的推动地铁空调系统的改进。
参考文献:
[1]宁广靖.“地铁时代”来了[j].地铁采购与物流.2010,5
[2]王梦恕.我国城市交通的发展方向[j].铁道工程学报,2003
[3]铁道第二勘察设计院.回顾与思考[m].北京:中国铁道出版
社,2002
[4]佘光华.地铁通风空调系统节能研究[j].制冷与空调,2008
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