浅谈地铁暖通空调系统的节能问题

汪先众/中铁五局集团电务工程有限责任公司

浅谈地铁暖通空调系统的节能问题

汪先众/中铁五局集团电务工程有限责任公司

目前，暖通空调在地铁运行过程中，依旧存在很多的节能问题，而大量的资源能耗，必然会导致暖通空调的运行成本有所增加，同时还会造成能源浪费和不可再生等问题。因此，本文对地铁暖通空调系统节能中存在的主要问题进行了具体分析，并提出了一些有效的改进和完善策略。

地铁；暖通空调系统；节能；问题

一、工程概况

本文以北京地铁4号线为例对地铁暖通空调系统的节能问题进行具体分析，其是一条横穿市区南北的快速轨道交通干线。在系统中，应用效应模拟和仿真计算等方法，给出设计选型的基础数值，并按功能进行划分。北京位于北方，冬季和夏季、日夜温差较大，如果选择屏蔽门系统，虽然能够使空调负荷量减少大约1/3，但是由于车站站台形成全封闭空间，机电设备、照明和乘客等散热势必会延长空调期。所以，北京地铁4号线采用了开闭式系统，典型的闭式系统风量和风温模拟图，区间隧道风量约为89.3m3/s，其中大约65％左右的风量在区间上下行两区间内循环，而仅有35％左右流入车站。区间隧道温度控制在30℃左右。

二、地铁暖通空调系统的节能问题

（一）空调系统有待改进

伴随着地铁技术的不断完善，地铁列车的相关设备也得以有所改善，暖通空调系统也应该随之得到一定的改善，不仅要提高空调的运行效率，还要在很大程度上做到节能。但是，目前我国地铁暖通空调系统仍旧有待改进，尤其是在空气运输和调控过程中，所消耗的能源非常大，不仅如此，还严重影响了地铁暖通空调系统的运行效率，所以，改进暖通空调已为必然趋势。

（二）节能设计管理的问题

暖通空调的系统设计对其节能效果有着非常重要的影响作用，但是在具体的操作过程中，很多设计部门和工作人员严重忽视了节能效果。与此同时，由于地铁暖通空调是一个系统的、长期的工程，但是设计周期相对较短，这就使得很多技术性的问题无法及时有效地解决，再加上设计公司过于注重数量，而在一定程度上忽视了设计质量。地铁暖通空调节能设计管理中存在一些实际性的问题，所以在运行过程中，不可避免地会造成能源消耗，而且就目前的状况现实，能源消耗已经严重超过了国家的相关标准，尤其是地铁中的暖通空调系统能耗占据了总能耗的较大比例。伴随着各个行业的快速更新发展，对节能环保的要求也随之提升，各种新技术和节能设计方案应运而生，但是其各有优势和不足，因此在各种设计方案中寻找一个合理的节能方案，已经成为了节能设计管理中的一大主要问题。

（三）技术参数设置不合理

伴随着城市化进程的不断加速，地铁已经发展成为了城市的一大主要交通工具，为了给人们的出行提供更多的便利和良好的环境，地铁配置暖通空调系统，而且，地铁的正常运行也无法与暖通空调系统相分离，暖通空调能够为地铁运行输入新鲜空气，起到净化空气的作用。地铁暖通空调系统在运行过程中，应该切实结合实际情况进行技术参数设置，但是目前我国的地铁暖通空调系统在设置技术参数的过程中，依旧缺乏一定的科学性和合理性，尤其是在温度和湿度等方面，这会导致地铁暖通空调系统消耗过多的能量，同时还会对乘客的身体造成不良的影响，对人体的健康形成严重的威胁。

（四）暖通空调系统运行管理不足

地铁暖通空调系统在运行过程中华，都会进行一定的管理，并切实根据实际的情况，制定出及时性、有效性的应对策略，发现系统中存在的不足，加以改进，其不仅是节能的关键所在，同时也是有效提高地铁暖通空调系统运行效率的重要途径。但是，目前我国地铁暖通空调系统的运行管理中依旧存在许多的不足，不仅对暖通空调系统的运行效率造成了影响，而且还在很大程度上加剧了能源消耗。这主要是由于对操作人员业务水平的管理不完善，岗位责任的落实不明确等造成。

三、地铁暖通空调系统节能问题的改进措施

（一）合理调整技术参数，确定空调负荷取值

在地铁车站和区间隧道内，列车是影响环境的主要干扰源，列车闸瓦摩擦发热，列车空调产生热量都是地铁内的主要热源。列车的往来导致地铁站台内热环境周期性变化，这就要求深入了解其变化过程以及站台内的温度分布，应用效应模拟和仿真计算等方法，给出设计选型的基础数值，适当降低空调负荷。地铁内空调负荷主要来源于列车运行过程中散发的热量，乘客人体的散热量，照明等设备的散热量，以及出入口带来的新风负荷。北京地铁4号线选用开关闭系统，根据STESS仿真模拟计算进行地铁环境控制方案模拟论证，并应用美国SES4.0进行模拟，具体结果见表1和表2。

表1　北京地铁4号线某车站热和湿负荷统计表

表2　北京地铁4号线远期夏季模拟结果表

从表1中可以看出，计算结果对通风空调设备的容量大小有着直接性的影响，对于列车运行散热量，还没有公开性的计算公式，现有的列车参数也不齐全，因此只能参照国外资料的相关参数值，通过计算，所得结果有明显差异，差异比约为12％。

（二）加强防火安全管理

地铁设计主要是为了缓解交通压力，因此其是一个人流量较大的封闭性空间。在地铁安全事故中，防火安全隐患风险发生的纪律是非常高的，如果发生安全事故，安全逃生通道就会受到限制，因此，必须做好安全保护措施，同时还要进行检查，并做好防范措施，避免发生危险。而地铁采用开放式的系统设置，其隧道和区间是相通的，所以列车的数量、速度和参考技术都会对内部环境变化造成直接性的影响，进而直接影响轨道交通安全，引发安全事故。而采用封闭式的系统设置，车站和区间是单独分开，自成体系的，因此在其中一方受到限制和威胁时，另一方可以及时进行处理，从而降低安全风险。但是，仍旧需要将安全事故风险降到最低，在地铁暖通空调系统设置中，严格按照科学的方式方法进行设计和安装。同时还要建立完善的防火系统装置，适当增加通风口，在显眼的地方标明逃生通道和灭火装置设置，以此确保乘客安全疏散。

（三）调整地铁内部温度与湿度

暖通空调系统的舒适性主要是通过空气的温度和湿度，以及对人体的辐射而得以体现的。人体对空调的反应主要是通过环境因素共同作用所产生的结果。以前的空调只能够对空气的湿度和温度进行测定，但是仅有环境的温度是远远不够的。空调系统辐射的强弱对人体而言有着致命的伤害，所以必须具备一定的检测功能，一旦辐射超过标准，但人体并不知晓的情况，长期作用会直接导致人体的致癌率上升。但是如果没有其他监测，在环境温度的变化下，空调也不能够进行适当地调节和控制，人自然就会感觉到不舒适，然后再调节空调温度，就会凸显出空调的不方便性。但是空调本身具有监测功能且能够进行自动调控，那么人就不会感到不舒适，从而长期处于这样舒适的环境下，这样的暖通空调系统势必会倍受社会各界和乘客的青睐。

（四）改善地铁内部空调保温功能

就暖通空调系统而言，必须要加强对空调负荷维护的高度重视，也就是积极维护结构的保温性，应该做到空调设备使用导热性能一般的材料，以此避免造成热量损失，因此，不能使用劣质的材料，为了实现长远发展，应该在购置空调时，既要切实考虑价格的差异，又要考虑空调的功耗、材料的优劣和质量的好坏，采取一些科学合理、行之有效的措施，有效改善地铁内部温度的适度性和平稳性。

（五）引用新型节能暖通空调系统

地铁暖通空调系统的正常有序运行过程中，受传统暖通空调系统陈旧性的影响，使得地铁暖通空调系统的运行能源消耗损失太大，运行效率相对较低，同时还在很大程度上对空气品质造成了一定的影响，因此，必须积极引进新型的节能暖通空调系统，全面促进暖通空调系统运行效率的提高，并有效降低暖通空调系统运行的能源消耗。多种运行形式可供选择的暖通空调系统，能够切实选择不同的系统运行形式，有效降低热源能源消耗和动力能源消耗等，尤其是能够切实根据具体的环境改变空调方式，增加辐射热，同时用低温板辐射实现采暖。不仅如此，还能够切实根据环境的质量控制，采用间歇式的供暖形式，这样一来，不但能够确保暖通空调系统的机械设备能过正常有序的运行，避免疲劳运行，从而有效降低地铁暖通空调系统发生故障的频率，并全面提升暖通空调系统机械设备的寿命。不过，新型的节能暖通空调系统应该加强对环境评价指标和设备指标的设置和选择，确保设备标准设置的合理性，只有这样，才能在实现节能的同时，有效促进地铁暖通空调系统的运行效率。

（六）加强冷热回收利用，最大限度地利用可再生能源

目前，地铁暖通空调系统运行过程中的冷热回收研究成果屡见不鲜，如空调系统中的排风全热回收设备等，都是对地铁暖通空调系统的冷热回收的有效利用，在很大程度上提高了暖通空调系统能源的有效利用率。不仅如此们还应该在开发新能源和可再生能源上积极努力，推广各种新能源。地铁暖通空调系统利用的主要是不可再生能源，这样无可避免地会导致不可再生资源的损耗，还会造成严重的生态环境破坏，所以必须积极开发系能源和可再生能源，以此有效减轻能源压力。

四、结语

综上所述，伴随着我国社会经济的快速发展，地铁交通行业也得以迅速发展，并逐渐成为了城市的主要交通工具，不仅节省了城市空间，还在很大程度上为人们的出行提供了方便。而在地铁交通运行过程中，暖通空调系统占据着非常重要的地位，其不但能够为乘客提供完善的乘车条件，还能够有效避免地铁火灾等带来的排烟问题。不仅如此，地铁节能问题备受社会各界关注，在未来的不断发展过程中，必须坚持以节能为主进行改进和完善。

[1]邵洪岩.节能技术与暖通空调系统的发展[J].黑龙江科技信息.2016(19).

[2]董文涛.基于绿色理念应用于暖通空调系统中的探讨[J].科技与创新.2016(13).

[3]柯仲明.暖通空调系统节能设计探讨[J].低碳世界.2016(13).

[4]张宁.暖通空调系统设计存在的问题及改进意见[J].门窗.2016(05).

[5]吕南南.浅谈地铁暖通空调系统设计中关键问题[J].四川水泥.2015(12).

[6]苏钢,张敏华.浅谈地铁暖通空调系统的节能问题[J].洁净与空调技术.2015(04).