探索地铁通风空调系统的优化策略

[摘 要]地铁运行过程中通风空调系统发挥着不可缺少的重要作用，是提升地铁内环境空气质量的重要渠道。本文着重针对当前地铁通风空调中各项系统的功能及运行做出了分析，并研究了常规系统中存在的不足，提出了相应的完善措施。

[关键词]地铁；通风空调系统；问题；优化

中图分类号：U231.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0118-01

地铁现已成为人们当前最喜欢的出行工具之一，不仅环境舒适、安全且环保节能，为城市的发展做出了很大的贡献，有效缓解了城市交通拥堵的现象，并带动周边城市经济的快速发展。现如今，多个城市已经将地铁作为解决城市交通问题的根本出路，大力发展。我国许多城市在轨道交通建设上发展迅速，运力与运能呈几何增长，并具有长期维持高速发展的趋势。地铁通风空调系统的能耗约占运行总能耗的一半[1]，并且通风空调方案对其他专业的影响很大，是非常重要和复杂的系统。本文通过对地铁隧道和车站典型通风空调系统进行分析，从实现功能、节能的角度，提出一些新观点，供同行甄别和探讨。

1 分析地铁通风空调系统的制式

1.1 分类论述

通过结合地铁隧道通风换气的形式及车站站台与隧道之间的关系，将不同的通风空调形式及模式统一称之为系统制式，一般情况下被划分为开式系统、闭式系统及屏蔽门系统制式，目前实际使用最多的是屏蔽门系统和开闭式系统制式。

1.2 可通风屏蔽门制式

随着科学技术的不断发展，现如今研发了一种全新的系统就是在地铁屏蔽门上安装能够开关的风口，以此达成车站站台与区间隧道之间完全隔开或部分隔开的现象，通过对外界温度的了解，采用不同系统制式和运行方式。这种可通风屏蔽门制式集成了屏蔽门系统和开闭式系统制式的优点，可在屏蔽门系统的基础上降低能耗17%左右[2]，基本适合各种温度区，更能体现地铁通风空调系统追求的最高目标：靠通风能解决问题时，充分利用列车活塞风；靠空调才能解决问题时，尽量消除活塞风的不利影响，满足车站和隧道各自不同的环境要求。可通风屏蔽门具有明显的优势、可行性和可靠性，除了全年都是通风季的地区，应完全取代以往的屏蔽门和安全门。

2 地铁隧道通风系统

2.1 典型系统组成分析

地铁隧道通风系统主要是由地铁区间隧道机械通风系统及车站轨行区排热系统组成。其中前者还包含了站端系统、中间风井系统与辅线通风系统等部分。

2.2 基于典型运行方式论述

（1）通常在地铁正常运行过程中是利用列车活塞通风排放列车内的热量，而如果遇到紧急事件则要起动区间隧道机械通风系统进行通风，一般情况下该系统只有在早上或晚间开启。

（2）地铁的屏蔽门系统中不会安设迂回风道，如果在正常情况下活塞风井始终处于全开状态，保证与外界空气的合理交换。

（3）如果遇到阻塞情况时，需要根据地铁设计相关规范要求实施机械通风，并保证通风量在标准范围内。

2.3 相关问题讨论

2.3.1地铁屏蔽门系统中所包含的轨行区排热系统，主要是为了能够在列车进站停止运行时将列车空调冷凝器及刹车局部散放出的热量及时排放出去，确保空调冷凝器在正常运行状态下，避免出现热量堆积轨行区的现象。隧道内热量主要来源于每部列车散热及外部空气热量。轨行区排热系统运行产生两个效果：第一，排热风机希望排除的是列车空调冷凝器和列车刹车散热，但实际排除的是隧道、车站和列车车厢的混合风，因此排热效率不高；第二，排热风机排除多少风就会有等量的风从室外进入隧道和车站，运行排热风机除了排出列车散热，也排出了站台和车厢的冷空气，同时还意味着加大了和外部空气的交换量，隧道内总体是得热还是散热，要根据隧道内外温度决定，有时得热有时散热，因此选择恰当的排热风机运行策略就十分重要，目前常规的运行策略显然存在一定问题。

2.3.2在分析地铁活塞风的作用时也可以利用以上的理念，并不是越大就越好的。一般在开闭式系统中如果外界温度过高则采用迂回风道控制。屏蔽门系统通常在初期或近期阶段隧道温度不会太高，必然存在通风不利工况。即使到了远期工况，随着外界和隧道内温湿度的变化，每天也会有一定时间段出现通风不利的情况。这时减小活塞风引起的与外界的换气量是有意义的。

2.4 优化建议

2.4.1轨行区排热系统

如果站在能量效率的层面来讲，排热风机主要是负责将地铁内的散热量与致使隧道热增加量的差值进行排除，如果与风机功率等效热值相比较低，那么排热风机运行适得其反。所以，地铁排热风机运行时应遵循排除热量高于室外温度一定值的原则。基于保证远期列车停站时空调冷凝器正常运行的角度，轨行区轨顶排热系统是必要的，但应考虑活塞风的影响，使排风口位置更合适，以提高排热效率。

2.4.2列车活塞风的控制

之所以在地铁运行过程中设置迂回风道，亦或者将上下行会塞风道联通并设置调节阀，是为了根据相关要求作出适当的调节。特别是在气温过高或隧道温度较低时，通过利用闭式运行能够减轻隧道内热量堆积的程度，从而使土壤温升周期延长，相对的，在严寒地区冬季运行时这种列车活塞风的控制同样是必要的。

3 车站公共区通风空调系统

3.1 运行方式

一般地铁在正常运行过程中遇到空调季时会调整到最小新风或全新风模式运行，而到了过渡季则在活塞风或机械排风模式下运行，而在机械排风中则采取只排不送的方式，不仅可以满足功能要求还能够达到节能的目的。

3.2 问题讨论

当前，在多个城市的地铁车站公共空间内进行通风空调设置时大都采用的是全空气系统，这一过程中要根据地铁车站的特点确定输送距离。地铁车站公共区域全空气系统中还存在众多问题，采用分散的就地送风方式可以克服上述缺点，分散送风的具体方式有多种，可以采用集中冷水系统，也可以直接采用集中冷却水方式。

众所周知，地铁中的通风空调系统运行中所消耗的能源占据了地铁运行总能耗的一半以上，所以应重视地铁通风空调系统的节能降耗，采用分散送风方式能够较容易的实现节能目的，同时还可以满足原有空调机通风功能的要求，在一定程度上将车站通风空调系统进行了简洁优化，改善了制冷机房、空调机房及送风管路等占用空间大的缺陷，综合初投资会大幅下降；由于减少了输送能耗，运行费用下降；控制逻辑更为简单，简化了自控系统、降低了变压器容量；空调设备分散设置在站厅、站台，分期实施可能性增大，可靠性增强。

4 结论

地铁通风空调运行过程中采用可通风屏蔽门制式，这一制式将屏蔽门系统及开闭式系统的优势全面结合，能够适应不同的温度区域，发挥着非常大的优势；针对于地铁隧道通风系统来讲，当前轨行区排热系统及运行策略、控制活塞风量策略和阻塞工况运行策略都有优化和深化的必要性和节能空间。是否考虑取消轨行区轨底排热系统值得探讨；车站公共区通风空调系统采用分散送风系统方式具有很大的节能性和其他诸多优势，应大力推动；车站设备管理用房通风空调系统具有简化的需求和节能空间。

参考文献：

[1]董志周，吴喜平.地铁车站热环境分析[J].上海节能，2003（5）：36-40

[2]杨昭，马锋，贾士红，等.地铁新环控系统可行性分析及性能优[J].天津大学学报，2012，45（3）：268-271.