地铁环控系统节能技术现状与探讨

地铁环控系统节能技术现状与探讨摘要：地铁环控系统为乘客提供了一个安全舒适乘车环境，同时环控系统的 稳定运行需消耗大量能源，因此地铁环控系统的节能运行对节约能源，降低运行 成本具有重要意义。通过对福州地铁环控系统运行模式的分析，调查目前环控系 统所采取的节能技术现状，分析各系统设备节能技术实施的各个环节，对比当前 通风空调新技术，提出技术改造及节能运行调整措施。关键词：节能；通风空调；环境与设备监控系统；调整1.环控系统运行现状地铁环控系统包含隧道通风系统、大系统（公共区）、小系统（设备及办公 用房区）、空调水系统、照明系统、屏蔽门系统等。环控系统运行能耗占整体运 行成本的比重较高，根据统计数据显示，对南方城市而言大约50%的能耗为通风 空调系统耗能，对于北方城市来讲，通风空调系统的能耗也达到运行总能耗的 1/3左右。以福州为例，福州属典型的亚热带季风气候，气温适宜，温暖湿润，四季常 青，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，夏长冬短，无霜期达326天。福州属典型 的亚热带季风气候，气温适宜，温暖湿润，四季常青，阳光充足，雨量充沛，霜 少无雪，夏长冬短，无霜期达326天。福州地铁根据气候特点设定空调季和非空调季，调整全线车站环控系统运行 模式设备的运行。空调季与非空调季的设置原则为每年4月10日至5月31日、 10月1日至11月10日，全线车站环控系统按照过渡季模式调整执行，车站大系 统和冷水机组的运行及冷量调整由环调根据现场情况进行调整，当车站公共区温 度大于28C，由环调开启冷水机组；当公共区温度低于24C且持续0.5小时以 上时，环调关闭冷水机组。每年11月11日至次年4月9日执行非空调季模式， 冷水机组停运保养，大系统执行全新风模式。每年6月1日至9月30日冷水机 组投入运行，大系统执行小新风模式，回风经回风阀进入组合式换热器换热混温 后重新进入车站公共区，减少站内环境冷量流失。设备及办公用房的温湿度规定。运营期间车站设备房湿度大于80%RH时，巡 检人员可向环调汇报湿度，申请开启VRV空调除湿功能。根据湿度变化情况，巡 检人员适时关闭VRV空调运行。信号联锁站的信号设备房，巡检人员发现温湿度 超标时，可直接开启VRV空调。运营期间正线排热风机开启排出轨行区侧行车及列车制动产生热量及杂气， 轨道排热风机运行时间为每日10:30-21:30。1.节能措施1.隧道通风系统隧道通风系统目前采取的节能运行措施是取消晚通风。根据对福州地铁轨行 区行车及施工情况的分析，运营结束后轨行区环境可满足夜间施工需求，取消晚 通风以节约隧道风机运行能耗。早通风时段调整为每日5:40-6:00，每个车站开启四台隧道风机，通过与临 站执行相反的送排风模式，将区间内夜间施工产生的废气及湿气排出，保证运营 期间隧道内空气质量。轨道排热风机运行时间由运营时段调整为每日10:30-21:30，确保每日高温 时段及时排除轨行区侧余热，确保站台环境。1.大系统大系统空调季执行小新风工况，非空调季执行全新风工况，由设定的时间表 模式自动启停。根据车站公共区环境控制标准（站台公共区W28C，站厅公共区 W30C），实时监控，确保福州地铁地下站环境运行参数。主要调整方式有调整 组合式空调柜风机运行频率控制环境送风量，变频控制范围为25-50Hz；调整组 合式空调柜冷却水进水二通阀开度（0-100），控制冷却水与空气换热量；调整 冷水机组冷却水出水温度（7-12C），控制冷却水冷量等。根据传感器界面显示参数和车站反馈及时调整对应区域的风量，在保证站内 温湿度和空气质量的前提下进行调整，提高节能水平。1.小系统为确保信号、通信及综合监控等重要设备用房环境温湿度，小系统采取24 小时运行模式，同时配置有多联空调（VRV）辅助冷源系统，在小系统供冷能力 不足、故障和检修情况下提供后备通风制冷。空调季小系统执行小新风模式，冷 源由空调水系统提供，通过调整冷却水进水二通阀可调整送风温度。非空调季小 系统执行全新风模式，环境温度由站外空调温度进行调整，必要时开启VRV辅助 供冷。1.空调水系统车站空调水系统主要由冷水机组、冷冻水系统、冷却水系统三大部分组成。 冷水机组中压缩机、冷凝器、电子式供液阀（节流装置）和蒸发器通过管道依次 连接，形成一个密闭的系统，及制冷剂循环。制冷剂R134a在系统中不断地循环 流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。液体制冷剂通过满液壳管式蒸发器 中吸收冷冻水的热量（冷冻水设计温度由12C降低至7C）之后，汽化成低温低 压的蒸汽，被压缩机吸入压缩成高压高温的蒸汽后，排入壳管式冷凝器、在冷凝 器中向冷却水放热（冷却水设计温度由32C升高至37C），冷凝为高压液体、 经电子式供液阀节流为低压低温的液态制冷剂，再次进入蒸发器吸热汽化，达到 循环制冷的目的。空调季空调水系统投入运行，为大小系统小新风运行模式空气 循环提供冷源。当前已在福州地铁1号线葫芦阵站开展空调系统（含大、小系统、多联空调 备用系统）的节能研究，根据现场传感器采集的环境参数数据，传递至地铁云平 台，依托创建的节能运行模型，调整冷水机组出力、冷却水流程、组合式空调柜 运行频率等，实现自动反馈调整。1.屏蔽门门系统福州地铁采取全封闭的站台门系统，避免轨行区行车对站台区噪音、空气干 扰的同时，有效的减少公共区环境冷量的流失，提高通风空调系统节能运行水平。1.照明系统车站照明分为工作模式、节能模式、检修模式和夜间模式。运行期间车站执 行节能模式，保证照度的情况下，分间隔开启照明。重大活动期间根据现场申请， 车站开启工作照明模式，所有照明等开启。运营结束后根据施工需要开启对应区 域检修照明；非施工区域执行夜间关闭模式。1.问题与探讨1.节能控制自动化大小系统的运行的调整方式目前主要以人工调整为主。组合式空调轨行的运 行频率控制、冷却水流量、冷水机组出水温度的调整相比于系统的实时反馈调整 存在滞后性。建议推广葫芦阵站节能研究的项目成果，提高全线车站环控系统节 能运行自动化水平。1.节能控制整体性环控系统节能运行模式应加强系统整体性建设，充分考虑风水电的协调配合 性能。例如建立整体节能控制系统模型，采取逐级控制方式，根据季节、昼夜变 化、环境参数变化等调整末端负荷运行频率，自动调整冷水机组运行台数出力、 风机频率、水泵转速、风阀水阀开度等。1.提高设备性能通过检修及节能设备替换，提升系统节能性能。及时整改空调水系统冷却水、 冷冻水管路脏堵问题，提高换热器换热效率；照明灯具节能改造，推广使用LED 等亮度高，功耗小的灯具替换传统日关灯具；定期切换转机设备，加强维修保养、 提高设备运行效率。1.系统功能实现确保既有线及新线大小系统焓值控制及轨道排热风机变频控制功能的实现， 满足地铁环控系统设计工艺要求，定期核准焓值、变频等系统功能的控制性能， 提升节能运营技术水平。1.提升系统调度水平加强设备节能运行监控，加强车站环境空气质量巡检频次，针对异常温度变 化及时组织原因排查，调整空调通风系统运行模式和处理；总结环境控制调整经 验，开展施工调试、卫生防疫、大客流等专项通风策略研究。四、结语通过对车站福州地铁环控运行调整方式的调查，整理汇总当前系统节能运行 的状态，自动化程度、人工调整措施执行的状态等，提出整改意见和建议，提高 设备运行能效。参考文献:1.李国庆.城市轨道交通通风空调新技术及应用M.北京.中国建筑工业出版 社.2014