南京地铁一号线空调通风大系统运作方式与能耗初步分析

摘 要：在国内的所有地铁项目中，南京地铁率先在空调通风系统上全线实施风机变频调速节能运行。本文就地铁空调通风系统的两种运行模式，传统的通过调节风阀开度和风机运行数量实现风量调节的运行模式与风机变频调速的运行模式，对不同运行模式运行能耗进行了初步 分析 比较， 阐述了风机变频调速的运行模式不可忽视的节能效果。

一、 概述

二、 空调冷负荷

地下车站公共区的冷负荷主要由灯具和电扶梯等机电设备产热、乘客湿热量、建筑结构产湿量、列车停站产热和列车运行活塞风负荷。其中列车停站产热和列车运行活塞风负荷占总冷负荷的70%以上。车站公共区的冷负荷受客流的明显 影响 ，伴随客流的早晚高峰，车站负荷也出现明显的早晚高峰，且早晚高峰的峰值接近。这是由于早高峰客流量更大，但早晨室外气温相对凉爽，且隧道经过了夜间的冷却，温度也相对较低。而晚高峰时虽然室外气温较高，但客流和行车密度均比早高峰要小。

地铁空调通风系统在夏季运行最小新风量工况，春秋过渡季运行全新风量工况，冬季运行通风工况。典型地下车站不同时期、不同工况的日平均冷负荷见表1。

表1

三、 典型地下车站通风空调大系统设备配置表2

表3

表4

表5

表6

表7

四、 空调通风大系统全年运行模式、日均冷负荷和耗功

1、传统运行模式：

（1）最小新风量工况

由组合式空调机组送入公共区的气流经回风口由回/排风机将大部分排入新回风混合室，与少量新风混合由组合式空调机组吸入处理后再次循环，小部分经风亭排出站外。

运行时，室外空气条件：空气焓值≥70KJ/KG；

（2）全新风量工况

由组合式空调机组送入公共区的气流经回风口由回/排风机全部通过风亭排出站外，不再循环使用。组合式空调机组全部吸入新风，处理后送至车站公共区。

运行时，室外空气条件： 70KJ/KG>空气焓值≥54 KJ/KG；

（3）通风工况

该工况通风方式与全新风量工况完全相同，只是冷水机组停机。

运行时，室外空气条件：空气焓 <54 KJ/KG。

（4）根据冷负荷的变化，系统制冷量的调节是通过变风量，从而使冷水的温度发生变化来控制冷水机组运行的台数实现的。国内地铁北京复八线、上海一号线和二号线、广州一号线均采用上述运行模式。

按照表一提供的冷负荷数据，典型地下车站不同时期，传统运行模式空调通风系统运行参数和耗功见表8。

表8

2、利用车站出入口进排风方式和风机变频调速的运行模式：

（1）最小新风量工况

由组合式空调机组送入公共区的气流经回风口由回/排风机将大部分排入新回风混合室，与少量新风混合由组合式空调机组吸入处理后再次循环，小部分经风亭排出站外。组合式空调机组的风机和回/排风机采用变频调速运行。

运行时，室外空气条件：空气焓值≥70KJ/KG；

（2）全新风量工况

只开组合式空调机组，利用风亭进风，出入口 自然 排风，关闭回/排风机，组合式空调机组的风机采用变频调速运行。运行时，室外空气条件： 70KJ/KG>空气焓值≥54 KJ/KG；

（3）通风工况

只开组合式空调机组，利用风亭进风，出入口自然排风，关闭回/排风机和冷水机组，组合式空调机组的风机采用变频调速运行。或只开回/排风机，利用出入口自然进风，风亭排风，关闭组合式空调机组和冷水机组，回/排风机采用变频调速运行。

运行时，室外空气条件：空气焓值H <54 KJ/KG。

（4）根据冷负荷的变化，系统制冷量的调节可通过控制风机运行转速实现。水系统定水量运行。

（5）改变风机转速，风机工作点与设计工况点空气动力性能相似。在管网阻力与流量平方成正比的通风系统中，转速降低，风机效率保持不变。流量比率正比于转速比率的一次方，耗功比率正比于转速比率的三次方，因此，耗功比率也正比于流量比率的三次方。

按照表1提供的冷负荷数据，典型地下车站不同时期，利用车站出入口进排风和风机变频调速方式的空调通风系统的运行参数及耗功见表9。

表9

五、最小新风量、全新风量和通风工况全年运行时间统计

（根据工况转换条件与南京气象资料汇总）

1 、最小新风量工况

全年运行时间为997小时；

2 、全新风量工况

全年运行时间为1209小时；

3 、通风工况

全年运行时间为4364小时。

六、典型地下车站不同时期、不同运行模式和不同工况的运行能耗

根据上述空调通风系统设备不同工况的运行参数，各类运行状况的能耗见表10

表10

七、典型地下车站空调通风大系统不同时期、不同运行模式和不同工况运行的年耗能和年缴电费

根据表10和全年运行时间的数据，典型地下车站空调通风大系统不同时期、不同运行模式和不同工况运行的年耗能见表11 表11

根据表11的数据，典型地下车站空调通风大系统不同时期、不同运行模式和不同工况运行的年缴电费见表12

表12

八、结论

典型车站空调通风大系统采用车站出入口进排风方式和风机变频调速的运行模式，相比较传统运行模式，南京地铁一号线11个地下车站：

1、 初期运行每年可节约电费330万元。

2、 中期运行每年可节约电费460万元。

3、 远期运行每年可节约电费560万元。根据以上 分析 ，采用车站出入口进排风方式和风机变频调速的运行模式，相比较传统运行模式，有着较好的节能前景，有利于降低未来的地铁运行费用。因此，南京地铁一号线已在国内地铁率先采用这种先进的节能运行模式，并已在地铁一号线工程上实施。地铁通车后，我们将对上述不同模式和工况的运行参数逐一测试，以验证本文的分析结果。

九、 参考 文献

（1） 朱颖心，秦绪忠，邹立军，南京地铁工程环控系统模拟预测及方案论证 研究 报告

（2） 江 咏，地铁环控系统全年运行研究

（3） 北京城建设计研究院，南京地下铁道南北线一期工程可行性研究报告

（4） 上海市隧道工程轨道 交通 设计研究院，南京地下铁道南北线一期工程空调通风系统施工设计

（5） 地铁空调通风系统各类设备制造厂家，投标文件

（6） 地铁空调通风系统各类设备制造厂家，样机测试报告