节能减排技术在地铁行业中的应用

节能减排技术在地铁行业中的应用摘要：本文根据我国地铁系统耗能大的现状，对罗宝线车站节能改造进行了分析，提出了通过改善地铁站通风空调系统的控制设计等方法来实现降低地铁系统的能源消耗。

关键字：通风空调系统；节能改造；罗宝线

中图分类号： te08 文献标识码： a 文章编号：

1.引言

地铁在高速发展的现代城市已经成为人们出行不可或缺的交通工具，在发达的交通技术不断进步的同时，能源消耗巨大也同时成为急需社会关注的问题。为了保持地铁项目的可持续建设，地铁运营中要不断结合节能减排技术，实现低能耗的发展道路。

2.地铁系统耗能概述

2.1通风空调系统耗能分析

地铁因为其快速高效、载客量大的特点已经在我国交通繁杂的城市成为重要的交通手段，我国交通问题较为严重的一线城市的地铁修建项目工程也在不断扩增，随之而来的能源消耗量大的问题也成为地铁修建中急需改善解决的问题。通风空调系统是地铁的重要组成部分，耗能量占整个地铁运行耗电的45%至60%，比重较大。由于地铁的空调系统庞大复杂，所以影响耗能的因素也是多方面的。地铁通风空调系统主要包括车站公共区空调通风系统（大系统）[1]、车站设备管理用房通风空调系统（小系统）、隧道通风系统和车站空调水系统（水系统）。采用屏蔽门系统的地铁站空调负荷主

要由人员负荷、屏蔽门传热、设备负荷、照明负荷、新风负荷、渗透负荷等组成。在大系统的负荷中，照明、设备等负荷基本保持在某一定值，而人员负荷和新风负荷则会根据车站客流量的变化而变化，且这两项的能源消耗量占比较大，均在40%以上。小系统的负荷中，新风负荷占到80%以上，是小系统主要的能耗因素[2]。根据以上分析，车站客流量的变化对通风空调系统总耗能变化影响很大，地铁的运营有其高峰值的变化，若空调系统按装机容量运行，必定会造成巨大的浪费，所以根据客流量的实际状况实时的对通风空调做出调节是节能的关键。

2.2深圳一期工程罗宝线车站通风空调概况

深圳地铁一期工程1号线由罗湖站至世界之窗站，线路长约17.31 km，全部为地下线路，设15个车站,全部装设屏蔽门。深圳地铁1号线一期车站通风空调系统分为大系统(公共区)、小系统(设备管理用房)、冷水系统，通常情况下大系统配有4台组合式空调机，4台排风机，2台新风机；小系统配有多台小型空调机及排风机，大小系统共用冷水系统；冷水系统主要包括2台冷水机组、2台冷却水泵、2台冷冻水泵等。在一般情况下，大系统在运营时段，有2台空调机和排风机处于开启状态，小系统处于不间断连续运行状态，冷水机组在空调季时也是不间断24小时运行。环控通风系统采用的为定常风量，根据天气最热、远期高峰等运营条件来设计的地铁环控系统保留有至少10%的设计余量，使在预设的临界实际情况发生时系统依然可作出相关操作。依目前情况，地铁的客流量

达不到系统最高承载量，在无需高负荷的情况下，空调系统自身无法根据实际情况对风量进行调节。只能通过对阀门的调整来减少空调系统产生的风量富余量，达到节约能源的目的。

3.节能减排技术在地铁通风空调系统中的应用

3.1地铁罗宝线的节能改造措施

车站通风空调系统的节能要以满足车站舒适度为前提，当车站内的二氧化碳浓度严重偏小时，说明此时的风量输送量是大于所需的，直接造成了能源不必要的消耗。在地铁的非营运时间，公共区空调系统即大系统不再运行，较小的冷水流量就可满足设备管理用房即小系统的需求。地铁冷水系统的水泵设置是按照定常流量执行的，通过末端二通阀和差压旁通阀调节来完成的冷水系统的流量与压差控制，截流损失现象和大流量、高压力、低温差等现象极为常见，存在中央空调末端达不到合理效果的情况，同时消耗了大量电能。而且冷冻水泵、冷却水泵供回水在温差在低于设计的5℃的情况下循环，也造成了空调输配系统的运行中大量消耗能源。

深圳地铁罗宝线一期工程罗湖至世界之窗段共15个地铁车站，因设计当初未考虑到节能技术，故能耗较大。为了缓解能源的供应压力，减少环境污染，我们进行空调系统节能改造，包括车站公共区通风系统、水系统的改造。针对目前深圳地铁罗宝线地铁车站通风空调系统的控制及监测方式，在原有的群控系统中嵌入空调节能控制系统。同时为实现全面的监控及系统的节能，需要重新制作控制柜，在控制柜上加装电能计量表，安装相关的传感器和执行器，

实时监控冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵的工作状态，以及站内外环境温度、冷冻、冷却水供回水温度、冷冻、冷却水回水流量、冷冻水压差、主机设备消耗功率、风柜新风/回风/送风的温度/湿度、二氧化碳等工艺参数，降低设备运行的盲目性。空调节能控制系统利用环控系统的网络接口和增加远程模块，把相关数据传送到车站及中心进行实时监视，实现对通风空调系统的能源管理。公共区通风系统需要增加与节能相关的传感器，以实现系统的监测，在公共区通风系统中需增加二氧化碳信号等监控点，测量二氧化碳信号的目的是为了监测公共区的空气质量。原水系统的冷冻水泵和冷却水泵都没有安装控制机柜。每台水泵都需要增加新的控制机柜，每个控制柜都需要具备一台与水泵功率相配备的变频器及相关控制功能。通过对空调水系统监测系统的改造，使得冷冻水、冷却水按相对稳定的5℃温差运行，同时结合制冷主机的群控以及主机、水泵、冷却塔的联动控制，可以实现整个空调系统的高效温度运行，达到精细化用能的目的[3]。前期我们以上述方式通过对华侨城样板站的节能技术的改造后，经同期对比，减少了22%以上的能源消耗。目前，我们正在对罗宝线一期工程剩余14个站进行相应的改造。

3.2地铁站空调通风系统的控制设计研究

根据地铁运行耗能的特点及造成因素可以从多方面研究通风空调系统的整体环控过程的设计，使之能够达到降低能源消耗的目的。新风负荷是耗能的主要来源之一，可以通过控制新风量的手段完成对耗能的降低，在设计时，根据室内外温度和焓的差值来决定

是否全部采用室外新风，按人流量及二氧化碳气体浓度的值控制新风量的输送。

地铁通风空调系统的设计是根据预测的高峰客流等条件来计算的，在客流量远未达到设计值时，最佳节能措施就是采用变频器来调节流量风量。变频调速技术在国内许多行业已经得到了推广应用，在负荷变化和电机频繁启动的情况下采用变频调速能大量节省能源。在地铁环控系统中，小系统的容量较小采用变调速的意义不大，另外隧道通风系统在特殊情况下才使用运行，也可以不作变频设计。因此，地铁中变频调速节能的措施主要是针对大系统的设计。大系统采用变频技术使站内的送风量将随负荷增减而变化，预算估计将会使全年全站的平均送风量将比设计风量减少30%以上，极大节约了地铁运行中的耗能[4]。

在空调系统中冷冻水泵和冷却水泵的容量同样是按照车站最大设计负荷选定的，且留有一定余量。在实际运行使用中，空调系统在低负荷状态运行的时间较长，故实施变频调节技术控制水流量是节省电能行之有效的办法。空调系统中单个空调系统的调节不会对其他空调系统产生影响，冷冻水泵的控制采用集水器和分水器之间的旁通阀压差或最不利回路压差作为反馈值来调节冷冻水泵的运

行频率。通过这种控制方式，水系统的能源消耗也可大大缩减。

4.总结

随着我国的经济发展，众多一线城市的交通问题也在不断涌现，作为方便快捷的出行方式，地铁已经成为现代城市的重要交通方