地铁空调通风环境控制系统的节能探讨 2003.pdf

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1、能源研究与信息第19卷第4期EnergyResearchandInformationVol.19No.42003文章编号:1008-8857(2003)04-0218-05地铁空调通风环境控制系统的节能探讨12匡江红,余斌(1.上海工程技术大学,上海200336;2.上海市城市建设设计研究院,上海200011)摘要:针对地铁空调通风系统的负荷特点，提出了控制新风量、变频调速、设置冰蓄冷集中供冷站、目标温度控制以及自动化运行管理等节能技术和措施，并对这些方案进行了经济性分析。关键词:地铁;环控系统;节能；空调+中图法分类号:U231.5文

2、献标识码:A地铁运营过程中，环境控制系统(简称环控系统)的用电量占了相当大的比重。特别是带有空调的环控系统，尽管其投资仅占车站总投资的8%~10%，但其用电量却占到整个地铁耗电量的40%~50%。因此如何在环控系统的设计、设备选型、运行等许多环节上进行进一步优化，找到一些可行的节能措施和途径将对地铁的经济运行具有十分重要的意义。1环控系统简介地铁环控系统主要由车站空调通风系统和隧道通风系统两部分组成。1.1车站空调通风系统车站空调通风系统由以下三个系统组成：①车站站厅和站台公共区的空调、通风系统兼排烟系统(简称大系统)；②车站设备管理用

3、房的空调、通风系统兼排烟系统(简称小系统)；③制冷空调循环水系统(简称水系统)。2.2隧道通风系统隧道通风系统包括车站屏蔽门外排热系统兼排烟系统(又称UPE／OTE系统)和区间隧道活塞通风、机械通风系统兼排烟系统(简称TVF系统)。2.3环控系统的功能环控系统的主要功能如下：环控系统在正常运行时，应能为乘客在地铁车站内创造一个往返于地面至地铁列车内的过渡性舒适环境；为设备管理用房提供符合工艺要求的环境条件；列车阻塞在区间隧道内时，环控系统向阻塞区间提供一定的新风；地铁车站或区间隧道内发生火灾事故时，能迅速地排烟，为乘客安全撤离事故现场和

4、提供灭火环境创造条件。收稿日期：2003-07-22作者简介：匡江红(1967-)，女(汉)，江苏宜兴人，副教授。第4期匡江红等：地铁空调通风环境控制系统的节能探讨2192节能措施2.1控制新风量一般来说，在车站负荷中，照明、设备和屏蔽门渗透的负荷约占总负荷的41%，可以认为是个定值；人员负荷及人员所需最小新风的负荷约占总负荷的43%，是个变值，总负荷的变化主要来自于客流量的变化。根据北京和南京地铁的有关数据，客流量一般在一天的早上6:30~8:30和下午5:00~7:00期间，即上下班高峰期最大，均超过全天平均流量的50%，尤其是在早

5、上7:30时达到最大值。所以，控制环控系统夏季的新风量，使其适应客流量的变化，可以达到节能的目的。就目前的运行模式看，新风量由新风风机提供，是固定的。空调设备的装机容量是按远期最大小时客流量配备的，由于每天每个小时的客流量都在变化，若按装机容量运行，势必造成能源的浪费。国外曾做过新风控制的实验研究，在实验时提出了三个控制新风的方案：①把新风阀门固定在设计新风量的开度上；②平时手动半开新风阀，客流量最大时全开；③根据人流多少，用CO2气体浓度来自动控制新风阀的开度。实验结果表明，在最热月，手动控制比固定控制节约能耗11.8%，自动控制比固

6、定控制节约能耗24.9%。因此，在设计时可以采用如下控制方法：在全年运行过程中，根据室内外干球温度和室内外焓的差值来决定是否全部采用室外新风；按人流多少，用CO2气体浓度自动控制新风阀的开度，或手动控制新风阀的开度，从而达到节能的目的。2.2变频调速控制变频调速技术在国内工业与民用自动控制系统中已推广应用了十多年。特别是在负荷变化和电机频繁启动的情况下，采用变频调速不仅能大量节省能源，而且对设备的运行工况也有极大的改善。变频调速在其他领域的环控系统中早已有成功的经验，但在地铁中的使用还在探索之中。在地铁环控系统中，由于车站设备管理用房空

7、调通风系统(小系统)的容量较小，采用变频调速的意义不大；而制冷空调循环水系统(水系统)中冷冻机已具有负荷自动调节功能，所以可不对水系统进行调节；另外隧道通风系统(TVF系统)平时不运行，火灾排烟时全速运转，节能潜力较小，也可以不作变频考虑。因此在地铁中变频调速节能措施可只针对大系统而言。而大系统一般采用定风量一次回风全空气系统，在车站两端的环控机房及风道中分别布置2台组合式空调箱、2台回/排风机和1台空调新风机。其中空调新风机的功率较小，一般为4kW，可以不考虑变频。因此主要考虑组合式空调箱和回/排风机的变频调速即可。对组合式空调箱，可

8、采用一台变频器控制一台电机(电机功率一般为30kW)，自动控制仪器将回风点的温湿度转换为焓值，并与设定的焓值相比较。通过焓差控制变频器来调整空调箱风机的转速，不但可以使车站公共区保持一个比较适当的温度，而且