地铁车站空调大系统调控模式的能耗经济性分析

地铁车站空调大系统调控模式的能耗经济性分析李明深圳市地铁集团有限公司三号线运营分公司518000摘要：本文通过对地铁站空调大系统的能耗形式的分析，分析整个地铁车站空调的控制模式及其能耗的影响，以及空调大系统的水系统进行分析，从细节对地铁车站的空调大系统分析其能耗，并使能耗降到最低，使节能环保与工作效益达到双赢的目的。关键词：环控、变频调速控制、冷水系统、蓄冷技术中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号：地铁作为一类特殊的建筑，由多个隧道连接而成，且处于一个相对封闭的空间，是以地铁的环境控制是非常重要的一个环节。据相关调查显示，在现代社会上的地铁交通，环控所使用的电量有相当大的比重，它占据了整个地铁使用电量的25%~35%，同时也足以显示出地铁环控的重要地位。地铁环控系统主要是由地铁空调系统来执行的。地铁空调系统又分为大小两个空调系统以及冷水系统：由车站站厅和站台公共区说组成的空调系统，通常称之为大系统；由车站设备管理用房构成的空调系统，通常称之为小系统。小系统的主要任务是为车站的工作人员、工作设备提供合适的工作、运行环境，它所需要的能耗比较少；而空调大系统所司职能是为地铁站里面流动的乘客提供舒适干净卫生的过度环境，由于特的不确定性和流动性，因此在整个地铁环控里面，制冷空调冷水系统：由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、分等设备部件组成，为空调系统提供7/12ºC冷冻水。地铁空调大系统和冷水系统的能耗占据了整个环控能量的半壁江山，比重甚高。一、目前地铁能环控能耗形式地铁内部的空间和发热量都很大，且受外界环境如阳光、雨雪等气象条件影响比较小。拥有稳定的热源例如列车的牵引、刹车系统产生的散热，列车内部的空调散热，人员散热等。所以对地铁站里面而言，地铁环境的主要问题不是过冷而是过热，即便是在寒冷的冬季。正是由于地铁内部的发热量较大，为维持地铁工作的热环境，则环控系统的风机、制冷机、空调机的装机容量、运载符合都必须非常大，才能满足地铁站内部的工作需求，同时也由此产生了必须为这些大型设备支付出巨大的投资运行和管理费用，且一旦地铁环控系统建成之后，能够改动的地方就会变得很小，故而在其建成之初就必须充分考虑。据相关数据表明，在大部分地铁建成运营初期，其环控能耗占总能耗的比重都相当之高，甚至超过百分之五十，严重影响到了地铁运营的经济性。因此，如何节能经济，是地铁环控系统在设计之初就必须考虑的问题。同时，也就必须对地铁里面的热量合理的予以调查统计。根据地铁相关调查显示，对地铁车站而言，内热源的强度变化从整体上是根据客流量的变化而变化。内热源的变化有以星期、月份、年的变化规律，这主要依靠人们日常的工作而得出的规律；也有依靠小时时间得出的规律，其内热源根据人员散热逐时变化而变化。因此地铁车站空调大系统应该具有逐时变化的能力，同时也应该兼具应对每个季节人流不同而做出相应的应付手段。由于地铁车站空调大系统所需要调节的空间范围大、时间长、负荷量重，且其能耗量非常大，因此选择一种合理的设计控制方式，对于地铁车站做出满意的调节控制，对整个车站调节系统的节能都是具有非常重大的。二、地铁车站空调大系统控制模式地铁车站空调大系统的设计一般是以远期人流高峰期设计的，现在一般多采用送回风机一体的空调系统。因此在对其中控的时候，需要注意对地铁合理支配调节，防止人流过多时空气温度过高和人流低谷期过冷的情况产生。空调系统是为了满足乘客和工作人员的需要，因此他的运行模式纵观全年而言，根据日常室外空气湿度，不外乎一下三种情况：1.最小新风空调模式：室外空气焓值大于空调回风焓值时采取此种模式；2.全新风空调模式：室外空气焓值小于等于空调回风焓值但是温度高于空调回风温度时，采取此种模式；3.通风模式：室外温度低于空调送风温度时；而现在市场上通常对大型空调系统采用的控制模式也有三种控制模式即恒速电机结合风阀调节控制、变速电机结合风阀调节控制以及变频调速控制。而第一种恒速设计无论在何种情况下都以相同功率运行，第二种变速设计有相对的节能但是依旧会损失很多热能，为达到节约能耗的目的，现阶段设计的地铁车站空调大系统多采用第三种工艺即变频调速控制。变频调速能准确的根据温度传感器收集到的温度对其工作区域内的环境做出灵敏而又准确的判断。不仅能为乘客和工作人员带来舒适的工作环境，而且在对地铁工作环境内的高峰低谷期，也能有效的调节环境温度。在其运行工作时，在风阀上能节约有效的能耗，达到最优效果。三、空调水系统1.常用水系统在地铁车站空调大系统里面，能耗最大的除了制冷机、风机设备外，还有一个就是水泵，要降低空调系统的能耗，除了上述的风机外，还得对空调的水系统进行着手，只有将各个细节的能耗都降低了，才会将整体的能耗减少。目前对空调水系统的调节主要通过冷站节能调节控制水系统和对冷冻水的控制。利用能源管理和控制系统（EMCS）软件对空调控制区域进行严密的处理分析，对冷水系统即冷水机电组、冷冻水、冷却水和各循环水泵、冷却塔逐一调节，从而提高水系统的运行品质，增大其工作区间效益，从而降低水系统的工作成本，带来经济效益。水系统的节能控制主要可以通过冷冻水的调节控制，目前市场上多采用二级泵系统，二级加压泵采用也是采用的变频调速完成冷冻水控制的，其运行费用同比条件下最省。由于各站对温度的要求不可能，而冷冻水有需要满足所有站的需求，根据EMCS系统作出相关判断，通过二通阀自动进行变水调节，其本质是通过增大水量降低回水温度由此使水侧平均温度下降，或者减少水量增加回水温度来提高平均侧温。通过对流量和水温的监控，调节水量的大小，减少冷水机组的能耗，从而进一步减少水泵的能耗。2．节能新技术随着科技的进一步发展，新型的节能技术诞生了—蓄冷空调。根据国家《电子信息系统机房设计规范》规定，对每一级别机房的空调系统所使用的主要设备都提出了必须设置不同的冗余、备份的措施要求，例如对信号设备房、计算机等重要设备房的冷水机组、冷水循环水泵、冷却循环水泵等需按N+X般(X=1~X)冗余要求配置，即在空调系统发生意外故障的情况下，也要维持空调的正常运行。而在维护水系统的工程中有一定的时间段，为防止空调系统控制范围出现温度过高的情况发生不正常状态，则可以通过备用多联空调作为备用冷源来解决这一安全隐患。蓄冷空调系统是将存在于显热或潜在热量的形式储存在某种介质中的冷源，在发生故障或者检修时放出冷量的空调系统，即所谓蓄冷系统。蓄冷空调系统目前市场上主要分为冰蓄冷空调系统和水蓄冷空调系统两种。通过制冰方式，以相变潜热储存冷量，并在需要时融冰释放出冷量的空调系统称为冰蓄冷空调系统，简称冰蓄冷系统；利用水的显热储存冷量的系统称为水蓄冷系统，简称水蓄冷系统。他是大型空调水系统所必须的一个防护措施。即便在正常工作状态下，他也能提供相应的服务。例如供应冷水的二路供冷水的系统中，假使设置了有2个蓄冷罐，便可以保证空调机组的运行时间更长，并且可以有效的减少冷水机组启动的时间，在正常状态下工作产生的能耗更少，对于大型机组，如地铁站空调大系统这样的调控，他的冷水机组容量本身就是非常巨大的，故而能产生的节能效果是非常可观的。四、结论通过上述分析，在地铁车站空调大系统的调控模式上，采用变频调速控制控制风阀，同时采用蓄冷空调技术和冷水系统，多重控制多重节能方式，使其从设计之初就将能耗量降到较低水平，实现经济高收益与低能耗共赢。参考文献：[1]何绍明.浅谈地铁车站空调负荷特性[J].暖通空调,2007,[2]匡江红余斌.地铁空调通风环境控制系统的节能探讨.能源研究与信息[J]2003,[3]赖雪龙,王宪,王晓冬.深圳地铁VRV系统的节能分析.城市轨道交通研究,2011,14(2):62-67[4]地铁设计规范(GB50157-2003)[J]，北京:中国计划出版社,2003