地铁通风空调系统设计及节能研究

地铁通风空调系统设计及节能研究
摘要：随着城市化的快速推进，人们生活水平不断提高，地铁已成为人们出行
必不可少的交通工具。

地铁通风空调系统的设计过程中，在保证通风与温度调节
效果的前提下，还要具备节能效果，基于这一要求，本文谨就地铁通风空调系统
设计与节能措施加以研究，介绍了空调大系统节能控制措施、隧道排风机节能、
集中供冷节能、变频调速控制节能、风阀控制新风量节能、空气-水系统调节等方式，以期进一步提高地铁通风空调系统设计与应用的节能效果。

关键词：地铁通风空调系统；设计；节能
引言
地铁是现代社会城市化高速发展的产物，其目的在于缓解城市交通压力，提
高城市交通运输速度与效率，进一步提高城市空间利用效率。

而地铁通风空调系
统的设计与应用旨在满足地下轨道在空气更新与温度调节方面的需求，为地铁乘
客与工作人员提供良好的环境。

随着时代的发展，节能环保已经成为技术发展的
大方向，这种情况下探讨地铁通风空调系统的节能设计就显得极为必要了。

1地铁通风空调系统节能优化意义
当前，我国地铁建设事业处于发展的黄金阶段，无论是我国本土技术的发展，还是西方先进技术的引入，都给地铁交通的发展提供了众多的机遇，与此同时，
因为我国人口众多，无论是在建设规模还是在地铁客流量方面，都是遥遥领先于
世界其他国家的，因此研究地铁通风空调系统节约是地铁可持续发展的必要途径。

地铁通风空调系统与一般交通工具中的空调系统相比，在整个地铁工程所占比例
极大，通常来讲，通风空调机房所占面积是地铁设备用房面积的30%左右，并且
运行能耗是地铁工程总能耗的三分之一，从这些数据可以看出加强地铁通风空调
系统节能优化效率，对于地铁工程整体能源消耗节约的意义。

笔者通过相关调查
研究，发现目前我国各地区地铁隧道在通风系统设计方案上面没有统一的制度规定，这使得每一条地铁通风空调安装工艺与控制模式都是存在巨大区别，例如地
铁区间长度、隧道内气流情况、城市人流密集程度等等都是影响空调系统能耗的
重要因素，这些差异正是新时期地铁通风空调系统节能优化方案研究的困难之处。

2常见的地铁通风空调系统分析
2.1开式系统
早期的地铁车站规模小、自动化程度低，一般采用开式地铁通风系统，而且
区间和地铁站之间往往没有相应的机械通风系统。

随着人们生活水平的提高以及
科学技术尤其是自动化技术的提升，单纯的活塞通风技术已经不适应当前空调通
风的要求，地铁内环境逐渐要求设置机械通风。

在车站的两端设置风机，正常运
行情况下，对车站进行置换通风；特殊情况下，对车站及区间进行应急预案和紧
急处置。

机械通风可以满足不同状况和不同通风置换的需要，使得通风系统的运
行不留死角，但是机械通风系统需要进行风道的建设，因此增加了土建成本的费用。

2.2闭式系统
20世纪70年代以来随着科学技术和人们生活水平的逐渐提高，地铁通风空
调系统引入了空调制冷模式。

闭式系统是一种常见的系统，这种系统主要有两种
实现的途径。

一种途径指的是集成模式，就是沿用传统的开放式风道系统，在排
风道加入一个空气处理设备，也就是表冷器和过滤器，这种模式不需要专门的大
系统空调机房，所有的大系统设备都设计在风道里。

另一种是常规模式，常规模
式套用地面建筑空调设计原理，将地铁车站和区间控制系统进行分割，区间采用
的是机械通风系统，而地铁车站公共区采用的是空调系统，这样就会使得降温和
保温设计得到更大的优化。

2.3屏蔽门系统
从国内外地铁线路和车站的建设经验出发，进一步优化和设计了屏蔽门系统，这就使得整个空调通风系统进入了新时代，在整个车站、站台以及隧道之间进行
了区隔。

屏蔽门系统适应于空调季地铁运行状态下，其降低了区间活塞风对于地
铁车站温度和湿度的干扰并有效减少了车站空调的冷负荷，对于空调系统的运转
还是比较有利的。

但是屏蔽门系统将空调通风系统中车站的站台层和隧道之间进
行人为的区隔，使得非空调季公共区的通风不能利用自然通风，只能使用机械通风。

3地铁通风空调系统设计节能优化措施
3.1通风系统调节的传统控制
通风系统传统的调节控制方式最为典型的就是采用挡板控制的方法，挡板就
是一个板状的盖子，通过调节挡板与风道轴向方向的角度来改变系统阻力，从而
达到调节风量的目的。

根据挡板安装位置的不同，可以将挡板控制分为入口挡板
控制和出口挡板控制两种。

由于出口挡板控制效果不明显，调节出口挡板降低风
量对于风机低风量运行时轴功率减少的效果不是非常明显，节能效果不佳，所以
不太适合排风系统风量的控制，因此一般都采用入口挡板控制的办法。

但是无论
采用那种调节方法都是通过改变挡板开度来调节风量的，风机也都是会以最大的
转速运行，而工况的变换让能量以挡板节流的方式消耗一大半，这样所达到的节
能效果是有限的，而且还会造成资源和能源的大量浪费以及设备的损耗，并且这
种调节方式的控制精度也是有限的。

因此传统的调节方式并不能达到很好的节能
效果，并且缩短了设备寿命，总的来说性价比不高。

3.2变频调速控制
社会经济的高速发展推动了科学技术研发水平的进一步提高，科学技术的发
展又为社会经济的发展起到了良好的推动作用，而地铁通风空调系统在逐渐完善
过程中，变频调速技术的研发水平也在不断提高，并且愈发广泛地得以应用。

考
虑到地铁交通的特殊性，在实际的通风空调系统运行过程中，还需要根据实际需
求调节其负荷变化，而如果对电机加以频繁启停，则会对电机造成较为严重的损害，且产生较大的能量损耗，因此在将变频调速控制系统引进地铁通风空调系统中，以改善这种电机损耗与能量损耗的情况，可以进一步提高对于地铁负荷与设
备运行不确定性因素的有效反馈。

变频调速控制节能技术的有效应用，实现对于
组合式空调机组与回风机的变频调速，可以根据地铁通风空调系统运行的实际需
要来实现对于该系统的动态化调整。

3.3地铁空调系统的风压控制
在对地铁通风空调系统设计的过程中，除了保证该通风空调系统有效性，减
少不必要的能源损耗之外，还需要从费用控制与成本节约的层面上加以考量，做
好地铁隧道通风空调系统的风险控制。

实际上，地铁隧道系统的空调风险控制主
要应当基于空调大系统，首先减少对于能源的使用，在节能效果提升的前提下，
就地铁隧道内部采取针对性的空调系统风压控制措施，实时监测地铁隧道温度并
加以收集与记录，及时处理这些数据信息，并且对于隧道风机加以有效调整，以
减少能源的不必要使用，减少设备损耗与成本投入，实现地铁通风空调系统节能
效果的优化。

结语
通过前面的总结可以看出，现有地铁通风空调系统在结构形式、资源利用、设置理念以及运行管理等方面都有了一定程度的改进。

但由于地铁内部空间的局限性和特殊性，一些适用于地上建筑的新技术、新产品、新工艺在地铁中的适用性研究还有待研发。

通过地铁建设各参与方的努力，实现通风空调技术在城市轨道交通领域的进一步发展。

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作者简介：
钟懋成都地铁运营二分公司车辆检修一车间车辆检修调度。