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城市轨道交通通风空调系统的节能研究与应用张世勇，张国华城市轨道交通45城市轨道交通通风空调系统的节能研究与应用张世勇，张国华摘要：分析了地铁通风空调系统在实际运营中的工作状况，结合地铁人员流动和季节温度的变化特点，提出了科学地调节空调系统工作负荷的节能方案，以达到降低能耗的目的。关键词：城市轨道交通；空调系统；节能；应用Abstract:Thepaperanalyzestheworkingconditionsoftheventilationandairconditioningsystemforsubwayintheactualoperation,withcombinationofthesubwaystaffturnoverandcharacteristicsofseasonaltemperaturevariations,thepaperputsforwardtheenergysavingplanthathasadjustedscientificallytheventilationandairconditioningsystemsoastorealizethetargetofreducingtheenergyconsumption.Keywords:urbanrailtransportation;airconditioningsystem;energysaving;application中图分类号：U231+.5文献标识码：B文章编号：1007-936X(2012)01-0045-030引言城市轨道交通（地铁）凭借着快速、高效、载客量大的特点，已成为各大城市缓解交通压力的重要手段。截止目前，国内一、二线等城市都在大规模的修建地铁，然而，其运行后的巨大能耗引起了社会的广泛关注，“节能”已成为人们昀为迫切的愿望。通风空调系统作为地铁运行中的重要设备系统之一，担负着对地下空间的空气温度、湿度、空气流速和空气品质进行控制的任务，据统计，通风空调系统的能耗约为地下线能耗的30%以上，仅次于车辆牵引用电能耗，节能潜力巨大。本文重点对既有地下车站通风空调系统进行实际测试，并对测试数据进行分析以寻求节能方法，进而为通风空调系统的方案设计和推广应用提供依据。1通风空调系统的节能测试1.1测试方案地铁通风空调系统主要是指对地铁运营空间的空气温度、湿度、空气流速和空气品质进行控制的系统，其控制手段主要通过风的流动完成。因此，作者简介：张世勇.中国地质大学，工程师，北京100037，电话：13601301395；张国华.中国地质大学，副教授。选择地铁通风空调系统的风系统进行测试试验。为了达到测试数据的精确度，通常采用集成闭式通风空调系统（闭式是指地铁内部与外部空气隔绝），即地铁车站空调系统的送、排风机兼任区间隧道事故风机，送风道内设置可电动开启型表冷器和空气过滤器，送、排风机均为20#可逆转轴流风机，并设置了变频调速装置。（1）耗电量测试。耗电量测试通过加装智能型电表实现。在车站送、排风机的变频控制柜内加装PM1200型电力参数测量仪表，对其运行的电力参数进行实时监测，并可以上传电力监控系统进行记录和统计。（2）车站公共区环境温湿度测试。车站公共区环境温湿度测试通过加装温湿度自记仪实现，在送、排风道、车站公共区共安装了10台RR002型温湿度记录仪，记录的温湿度数值可定期通过USB接口导出，并可与BAS系统记录的数值进行对比。1.2通风空调系统运行模式地铁公共区通风空调系统一般按既定的运行时间表自动执行，运行模式一般分为空调小新风、空调全新风、过渡季通风和冬季通风等，分别对应不同的风机、风阀、表冷器、冷水系统等设备的开闭组合，送、排风机的运行频率为设定频率。设计的运行模式如表1所示。城市轨道交通电气化铁道2012年第1期46表1地铁车站通风空调系统全年运行典型模式表模式名称送风机（ZSF/A、B）排风机（ZPF/A、B）表冷器（BLQ/A、B）备注说明全新风（通风）运行运行敞开春季、秋季全新风（冬季）ZSF/A运行ZPF/B运行敞开冬季间歇全新风（空调）运行运行闭合春夏、夏秋交界昀小新风（空调）运行运行闭合夏季闭式运行关闭关闭（不控制）冬季间歇排风（单排，通风）停止运行（不控制）对比方案送风（单送，通风）运行停止敞开对比方案1.3测试数据描述（1）耗电量测试结果。测试是在1月份某天夜间地铁停运后开始的，根据测试方案，通过BAS系统分别按不同运行模式开启风机、风阀、表冷器，并使风机在不同运行频率下工作，得到各模式下、各频率下的风机运转功率数据；并增加2种模式作为对比方案，分别是送风机送风、出入口自然排风和排风机排风、出入口自然进风，同时也调整风机在不同频率下工作进行耗电量测试。鉴于篇幅，以下仅列出30Hz下各模式风机的功率测试数据，详见表2。表2风机功率测试数据表风机编号频率/Hz平均功率/kW运行模式备注ZSF/A、B23.1ZPF/A、B3014.8全新风（通风）模式ZSF/A、B24.2ZPF/A、B3014.8全新风（空调）模式ZSF/A、B23.0ZPF/A、B3013.3昀小新风（空调）模式新风阀、排风阀和回风阀均关闭ZSF/A、B3022.9送风（单送，通风）ZPF/A、B3014.9排风（单排，通风）（2）温湿度测试结果。测试车站公共区站台层和站厅层的冬季某日温度曲线如图1、图2所示，由于测试是在冬季进行的，待其他季节再进行相关的测试和分析。2测试数据分析2.1耗电量测试数据分析从表2的测试数据可以看出，风机采用变频风机后，有较好的节能效果。但对于同一台风机，相同运行频率、不同运行模式下的实际运行功率有所差别，主要是因为管路特性曲线变化引起风机工作点发生变化，变化的幅度一定程度上能够反映当时实际产生风量的差异。全新风（通风）模式和全新风（空调）模式的区别仅在于表冷器的开启与关闭，全新风（通风）模式下，门式表冷器处于开启状态，风机无需克服表冷器的阻力，表现在测试数据上，则是送风机的功率下降了1.1kW，约为4.5%，节省了运行能耗。对比全新风（通风）模式、送风（单送，通风）和排风（单排，通风）模式的测试数据，发现其送、排风机的实际运行功率有所区别，但区别很小，考虑到其中的记录误差，可以认为由于出入口的面积较大，公共区采用机械送风、机械排风的方式，与采用机械排风、出入口自然进风或者机械送风、出入口自然排风2种方式产生的实际通风量差别不大，所以，采用后2种单排、单送的方式替代送、排的方式是很好的节能选择，而由于排风机的功率比送风机的功率有较大幅度的下降，所以，机械排风、出入口自然进风的方式是昀为节能的方式。2.2温湿度测试数据分析根据图1、图2可以看出，地铁车站早、晚高峰特点较为明显，尤以早高峰温度上升较为明显。但是，由于现阶段冬季日间通风时间为10：00～18：00，故在日间平峰时段内，站厅温度受到机械城市轨道交通通风空调系统的节能研究与应用张世勇，张国华城市轨道交通47通风及列车活塞风效应的影响较大，室外低温空气的引入会造成站厅温度偏低的情况，日间局部时段出现接近5℃的低温。而该时段站台因有一定的人员发热及列车等设备发热，受到室外低温空气的影响较小，日间站台温度基本维持在12～14℃。图1站台层全日温湿度曲线图图2站厅层温湿度曲线图2.3节能分析测试数据显示，相对实际采用的机械送风、机械排风的方式，机械排风、出入口自然进风方式节能幅度达到60%，但其缺点是室外空气不经过滤直接进入地铁，会带进一部分灰尘，如果担心灰尘问题，可采用机械送风、自然排风的方式，也能收到40%左右的节能率。对于冬季，测试数据显示站厅、站台温度差距较大，说明列车运行活塞风对站厅的影响较大且站厅层的发热量较小，采用机械送风、自然排风的方式能够在一定程度上抵消活塞风引入的室外空气，站台层的热量也会进入站厅层，对缩小差距有很大帮助。在风机运行时间上，早高峰和晚高峰进行通风较好，其他时段则应采用闭式运行方式，每日运行时间缩短4h，可节省50%的运行能耗。3结束语通过对地铁通风系统的测试分析，得出结论，采用机械排风配合自然进出风的技术创新和合理调节风系统工作运行时段，其节能的效果可以到达预期效果。因此，依据实际人员流动和季节温度变化的特点，优化设计方案，调整现有地铁通风空调系统布局，挖掘现有设备节能潜力，有着十分现实的指导意义。同时，也可以有效地降低大规模改造带来的成本压力，为新地铁线设计和建设提供帮助。收稿日期：2011-09-19“北京地铁十五号线快拆防胀限位器、快排雨水帽、特制球墨铸铁三通的应用与研究”通过评审2011年11月11日，中铁电气化局主持召开“北京地铁十五号线快拆防胀限位器、快排雨水帽、特制球墨铸铁三通”成果评审会。由中铁电气化局北京建筑工程有限公司研发的快拆防胀限位器、快排雨水帽、特制球墨铸铁三通，有效地解决了地铁隧道内消防管道维修困难、高架桥面排水堵塞等问题。通过计算管道热胀冷缩的变化量，设置承插管道合理的检修距离对承插连接铸铁管安装快拆防胀限位器，使管道能够快速维修、拆卸。特制的球墨铸铁三通将原铸铁三通承、盘、插结构改造成双盘一插结构形式，最小制造管径由DN80缩小到DN65，减少区间管道连接管件，增强了管道的安全系数。快排雨水帽每50m设置一个，解决了雨季高架桥上排水口堵塞，桥面积水过多对行车的影响。产品获得国家实用新型专利，并已纳入《轨道交通设备系统重点工艺施工安装图册》。该产品以其安全性、经济性和实用性，在国内同类工程中具有广泛的推广应用前景。（供稿田宇）0.05.010.015.00:006:0012:0018:000:00时刻01020304050相对湿度（%）平均温度平均湿度0.05.010.015.020.00:006:0012:0018:000:00时刻温度（℃）01020304050平均温度平均湿度