南京地鐵一號(hào)線空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)運(yùn)作方式與能耗初步分析

1、南京地鐵一號(hào)線空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)運(yùn)作方式與能耗初步分析摘要：在國(guó)內(nèi)的所有地鐵工程中，南京地鐵率先在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)上全線施行風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能運(yùn)行。本文就地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的兩種運(yùn)行形式，傳統(tǒng)的通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)閥開(kāi)度和風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)量實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)的運(yùn)行形式與風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的運(yùn)行形式，對(duì)不同運(yùn)行形式運(yùn)行能耗進(jìn)展了初步分析比較，闡述了風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的運(yùn)行形式不可無(wú)視的節(jié)能效果。一、概述地鐵的地下部分猶如一個(gè)橫置于地下的箱型建筑物，其內(nèi)部空間與外界相對(duì)閉塞，只有出入口和風(fēng)亭口部等少數(shù)部位與外界相通。密集的客流、高速運(yùn)行的列車、各種機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行、以及連續(xù)的照明都會(huì)產(chǎn)生很大熱量?？照{(diào)冷負(fù)荷中的很大部分來(lái)之于列車的運(yùn)行，運(yùn)行密度

2、越大，空調(diào)冷負(fù)荷越大。南京地鐵1號(hào)線采用閉式系統(tǒng)，遠(yuǎn)期全線11個(gè)地下車站空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)頂峰冷負(fù)荷高達(dá)24200k，空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)裝機(jī)容量超過(guò)10000k?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)是地鐵非常重要的設(shè)備系統(tǒng)之一，其運(yùn)行耗電僅次于列車牽引用電，如何尋找一個(gè)節(jié)約能耗的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)作方式是當(dāng)前地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題。二、空調(diào)冷負(fù)荷地下車站公共區(qū)的冷負(fù)荷主要由燈具和電扶梯等機(jī)電設(shè)備產(chǎn)熱、乘客濕熱量、建筑構(gòu)造產(chǎn)濕量、列車停站產(chǎn)熱和列車運(yùn)行活塞風(fēng)負(fù)荷。其中列車停站產(chǎn)熱和列車運(yùn)行活塞風(fēng)負(fù)荷占總冷負(fù)荷的70%以上。車站公共區(qū)的冷負(fù)荷受客流的明顯影響，伴隨客流的早晚頂峰，車站負(fù)荷也出現(xiàn)明顯的早晚頂峰，且早晚頂峰的

3、峰值接近。這是由于早頂峰客流量更大，但早晨室外氣溫相對(duì)涼爽，且隧道經(jīng)過(guò)了夜間的冷卻，溫度也相對(duì)較低。而晚頂峰時(shí)雖然室外氣溫較高，但客流和行車密度均比早頂峰要校地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)在夏季運(yùn)行最小新風(fēng)量工況，春秋過(guò)渡季運(yùn)行全新風(fēng)量工況，冬季運(yùn)行通風(fēng)工況。典型地下車站不同時(shí)期、不同工況的日平均冷負(fù)荷見(jiàn)表1。表1初期、中期和遠(yuǎn)期一樣工況的日平均冷負(fù)荷之比大約為1:1.287:1.563,同一時(shí)期最小新風(fēng)量、全新風(fēng)量和通風(fēng)工況日平均冷負(fù)荷之比大約為1:0.565:0.308。三、典型地下車站通風(fēng)空調(diào)大系統(tǒng)設(shè)備配置典型地下車站空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)設(shè)備配置詳見(jiàn)附圖，通常四臺(tái)組合式空調(diào)機(jī)組kt-1、kt-2、kt-3、

4、kt-4和四臺(tái)回/排風(fēng)機(jī)hpf-1、hpf-2、hpf-3、hpf-4分別設(shè)置在站廳層負(fù)一層兩端，各負(fù)責(zé)車站整個(gè)公共區(qū)50%的空調(diào)區(qū)域。三臺(tái)柜式空氣處理機(jī)組k1-1、k2-1、k2-2用于小系統(tǒng)設(shè)備管理用房，單獨(dú)設(shè)置。冷水機(jī)組ls-1、ls-2、ls-3、冷凍泵ld-1、ld-2、ld-3、冷卻泵lq-1、lq-2、lq-3和冷卻塔lt-1、lt-2、lt-3一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，其中冷水機(jī)組ls-3、冷凍泵ld-3、冷卻泵lq-3和冷卻塔lt-3用于小系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)備，除冷卻塔外，其余都設(shè)置在站臺(tái)層負(fù)二層的冷凍機(jī)房。通風(fēng)空調(diào)大系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表2至表7：表2表3表4表5表6表7四、空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)

5、全年運(yùn)行形式、日均冷負(fù)荷和耗功1、傳統(tǒng)運(yùn)行形式：1最小新風(fēng)量工況由組合式空調(diào)機(jī)組送入公共區(qū)的氣流經(jīng)回風(fēng)口由回/排風(fēng)機(jī)將大部分排入新回風(fēng)混合室，與少量新風(fēng)混合由組合式空調(diào)機(jī)組吸入處理后再次循環(huán)，小部分經(jīng)風(fēng)亭排出站外。運(yùn)行時(shí)，室外空氣條件：空氣焓值70kj/kg；2全新風(fēng)量工況由組合式空調(diào)機(jī)組送入公共區(qū)的氣流經(jīng)回風(fēng)口由回/排風(fēng)機(jī)全部通過(guò)風(fēng)亭排出站外，不再循環(huán)使用。組合式空調(diào)機(jī)組全部吸入新風(fēng)，處理后送至車站公共區(qū)。運(yùn)行時(shí)，室外空氣條件：70kj/kg空氣焓值54kj/kg；3通風(fēng)工況該工況通風(fēng)方式與全新風(fēng)量工況完全一樣，只是冷水機(jī)組停機(jī)。運(yùn)行時(shí)，室外空氣條件：空氣焓54kj/kg。4根據(jù)冷負(fù)荷的變化

6、，系統(tǒng)制冷量的調(diào)節(jié)是通過(guò)變風(fēng)量，從而使冷水的溫度發(fā)生變化來(lái)控制冷水機(jī)組運(yùn)行的臺(tái)數(shù)實(shí)現(xiàn)的。國(guó)內(nèi)地鐵北京復(fù)八線、上海一號(hào)線和二號(hào)線、廣州一號(hào)線均采用上述運(yùn)行形式。按照表一提供的冷負(fù)荷數(shù)據(jù)，典型地下車站不同時(shí)期，傳統(tǒng)運(yùn)行形式空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和耗功見(jiàn)表8。表82、利用車站出入口進(jìn)排風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的運(yùn)行形式：1最小新風(fēng)量工況由組合式空調(diào)機(jī)組送入公共區(qū)的氣流經(jīng)回風(fēng)口由回/排風(fēng)機(jī)將大部分排入新回風(fēng)混合室，與少量新風(fēng)混合由組合式空調(diào)機(jī)組吸入處理后再次循環(huán)，小部分經(jīng)風(fēng)亭排出站外。組合式空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)和回/排風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)，室外空氣條件：空氣焓值70kj/kg；2全新風(fēng)量工況只開(kāi)組合式空調(diào)

7、機(jī)組，利用風(fēng)亭進(jìn)風(fēng)，出入口自然排風(fēng)，關(guān)閉回/排風(fēng)機(jī)，組合式空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)，室外空氣條件：70kj/kg空氣焓值54kj/kg；3通風(fēng)工況只開(kāi)組合式空調(diào)機(jī)組，利用風(fēng)亭進(jìn)風(fēng)，出入口自然排風(fēng)，關(guān)閉回/排風(fēng)機(jī)和冷水機(jī)組，組合式空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速運(yùn)行?；蛑婚_(kāi)回/排風(fēng)機(jī)，利用出入口自然進(jìn)風(fēng)，風(fēng)亭排風(fēng)，關(guān)閉組合式空調(diào)機(jī)組和冷水機(jī)組，回/排風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)，室外空氣條件：空氣焓值h54kj/kg。4根據(jù)冷負(fù)荷的變化，系統(tǒng)制冷量的調(diào)節(jié)可通過(guò)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)。水系統(tǒng)定水量運(yùn)行。5改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)與設(shè)計(jì)工況點(diǎn)空氣動(dòng)力性能相似。在管網(wǎng)阻力與流量平方成正比的通風(fēng)系

8、統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速降低，風(fēng)機(jī)效率保持不變。流量比率正比于轉(zhuǎn)速比率的一次方，耗功比率正比于轉(zhuǎn)速比率的三次方，因此，耗功比率也正比于流量比率的三次方。按照表1提供的冷負(fù)荷數(shù)據(jù)，典型地下車站不同時(shí)期，利用車站出入口進(jìn)排風(fēng)和風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速方式的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)及耗功見(jiàn)表9。表9五、最小新風(fēng)量、全新風(fēng)量和通風(fēng)工況全年運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)根據(jù)工況轉(zhuǎn)換條件與南京氣象資料匯總1、最小新風(fēng)量工況全年運(yùn)行時(shí)間為997小時(shí)；2、全新風(fēng)量工況全年運(yùn)行時(shí)間為1209小時(shí)；3、通風(fēng)工況全年運(yùn)行時(shí)間為4364小時(shí)。六、典型地下車站不同時(shí)期、不同運(yùn)行形式和不同工況的運(yùn)行能耗根據(jù)上述空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備不同工況的運(yùn)行參數(shù)，各類運(yùn)行狀況的能耗見(jiàn)

9、表10表10七、典型地下車站空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)不同時(shí)期、不同運(yùn)行形式和不同工況運(yùn)行的年耗能和年繳電費(fèi)根據(jù)表10和全年運(yùn)行時(shí)間的數(shù)據(jù)，典型地下車站空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)不同時(shí)期、不同運(yùn)行形式和不同工況運(yùn)行的年耗能見(jiàn)表11表11根據(jù)表11的數(shù)據(jù)，典型地下車站空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)不同時(shí)期、不同運(yùn)行形式和不同工況運(yùn)行的年繳電費(fèi)見(jiàn)表12表12八、結(jié)論典型車站空調(diào)通風(fēng)大系統(tǒng)采用車站出入口進(jìn)排風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的運(yùn)行形式，相比較傳統(tǒng)運(yùn)行形式，南京地鐵一號(hào)線11個(gè)地下車站：1、初期運(yùn)行每年可節(jié)約電費(fèi)330萬(wàn)元。2、中期運(yùn)行每年可節(jié)約電費(fèi)460萬(wàn)元。3、遠(yuǎn)期運(yùn)行每年可節(jié)約電費(fèi)560萬(wàn)元。兩種運(yùn)作方式，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備配置完全一樣，風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行形式需在控制系統(tǒng)增加變頻調(diào)速器，11個(gè)地下車站共需88套，增加投資不超過(guò)200萬(wàn)元。根據(jù)以上分析，采用車站出入口進(jìn)排風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的運(yùn)行形式，相比較傳統(tǒng)運(yùn)行形式，有著較好的節(jié)能前景，有利于降低將來(lái)的地鐵運(yùn)行費(fèi)用。因此，南京地鐵一號(hào)線已在國(guó)內(nèi)地鐵率先采用這種先進(jìn)的節(jié)能運(yùn)行形式，并已在地鐵一號(hào)線工程上施行。地鐵通車后，我們將對(duì)上述不同形式和工況的運(yùn)行參數(shù)逐一測(cè)試，以驗(yàn)證本文的分析結(jié)果。九、參考文獻(xiàn)1朱穎心，秦緒忠，鄒立軍，南京地