地铁运营期间环控空调系统节能

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　　[摘 要] 本文结合作者工作实践，主要从空调能耗的构成，空调系统的节能设计及运行节能三个方面探讨了地铁运营期环控系统节能。
　　[关键词] 地铁运营期空调系统 变速调节 功率 节能
　　
　　前言
　　随着科技与经济的迅猛发展，城市轨道交通系统成为了世界各大城市大运量公共交通系统的首先。目前对城市轨道交通的要求，不仅要高效，快捷，安全，还提出了舒适的要求。合理控制系统运行是降低地铁交通系统能耗的关键，也是直接制约地铁交通系统运营经济效益的重要因素。
　　1空调能耗的构成
　　环控空调的节能首先应在满足使用要求的前提下设计最小的环控空调负荷，确定合适的环控空调工程规模，从而降低建设投资，同时，在规划环控空调工程时，要考虑整个运行周期，使运行期使用的设备能源利用率最高，能量消费量最小。再者，要尽可能地回收利用系统舍弃的能量，如环控空调系统的排风能量、冷却水系统中冷却塔的排风能量等。
　　2空调系统的节能设计
　　2.1新风部分的节能
　　控制和正确使用室外新风，使其适应经济运行条件，是最有效的节能措施之一。室外新风越大，系统能耗就越大。我们都知道，新风的作用是调节室内空气的质量，使室内环境中的各种污染物浓度保持在卫生标准所容许的浓度值以下。目前考虑室内空气质量的指标是CO2浓度。一般场合CO2容许浓度取[1000ppm]。
　　为了节能可减少新风量的取值，而从控制进入室内的新风的质量以及控制室内污染物的产生。另外，可根据室内CO2浓度变动来自动控制新风、排风及回风阀门的动作，据有关资料显示，自动控制新风阀门比固定新风阀门夏季冷负荷要减少近25%。
　　2.2使用能量回收装置，用新风回收排风能量
　　图一是一种设置有全热交换装置的布置形式。
　　
　　图一二风管布置的全热交换器
　　该系统在回收排风中的“冷”能时，要求室内排风的焓值要低于室外空气的焓值，所以只有在空调系统取用最小新风量时才启用，而不是全年投入运行的。当在过度季节时，应切断交换器两侧的通路，使新风通过旁通直接导入系统。这个时候旁通风道必须具备使送风空气全部采用新风的可能性，当然这时候室内回风也必须绕道热交换器，径直排向室外。
　　2.3要选用效率高、部分负荷时调节特性好的动力设备
　　空调系统中的动力设备主要是风机和水泵，而水泵和风机的运行工作点不仅受其自身特性的影响，而且也取决于所在管路系统的阻力特性，所以选型时要研究管路的阻力特性，选择合适的设备。
　　由于空调系统中的设备大部分时间在部分负荷下运行，从节能的角度要把设备的最高效率点选在峰值负荷的70～80％状态。在非峰值负荷时常常采用改变设备流量的方式来调节。
　　2.3.1改变管路性能曲线，使设备满足调节要求
　　图二中，A点为设备的设计工作点，此时流量LA和压头PA满足设计工况的要求。当空调负荷减小，只需要流量LB，如果系统不予调整，按原阻力特性曲线，只需要设备具有压头PB就可以，故原有的设备工作特性就不能满足实际工况的要求。我国目前多数还是通过靠阀门节流进行调节的（风机的出口阀门和进口阀门都可以调节，而水泵只有出口阀门可以调节）。当阀门关小时，管路阻力增加，阻力特性系数由K变为K'，而K大于k，管路阻力特性曲线也由1变为2。这样，设备的新的工作点B'就满足了部分负荷的要求。此时管路增加了阻力ΔH＝H'B-HB，这就是由阀门的节流引起的，但是设备要附加（P'B-PB）的压头。
　　
　　图二出口阀门调节
　　这种调节设备费用低，维护保养方便，但是阀门会造成额外能耗。阀门调节引起的功率消耗为： ，其中η为设备的总效率，ΔH为由阀门调节引起的附加阻力值，〔k Pa〕。
　　2.3.2改变设备的转速，满足变流量要求
　　风机和水泵的性能参数是针对某一转速n0而言的，在L－P图上，当实际转速n与n0不同时，各种转速的L－P曲线就是一组平行曲线，见图三。如果空调系统处于部分负荷状态，需要从设计流量LA调节到LB，那么通过改变风机和水泵的转速，使改变后的转速为nB时的性能参数正好能满足工作点B的要求，这就达到了调节的目的。
　　
　　图三变速调节
　　由于变速调节没有节流损失，而且存在有着功率减少是流量减少倍数的立方关系，所以运行调节时节能效果非常明显，且调节稳定性好，流量调节幅度大，但是设备费用也很大。随着节能工作的不断深入，节能政策的不断加强，变速调节会成为空调系统节能的主导。
　　3空调系统运行的节能
　　《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）中规定的舒适性空调室内计算参数为：夏季：温度24℃～28℃，湿度40％～65％；冬季：温度18℃～22℃，湿度40％～60％。从上述规定来看，不论夏季还是冬季，室温都有5℃的选择余地，那么在满足要求的前提下，室温设定值在夏季尽量高一些，在冬季尽量低一些，有研究显示，夏季室温从24℃提高到28℃，冷负荷可以减少36.6%，节能效果明显。
　　4结语
　　由此可见，环控空调系统的节能是一项系统工程，涉及到政策的制定、政策的实施以及实施效果的评估等，任何一个环节的漏洞都会使这个系统工程产生偏差，要求从事这个行业的同仁具有社会责任感，为共同致力于建筑节能这项国计民生的事业尽一份力量。
　　参考文献:
　　[1]付小平,杨洪兴,安大伟.中央空调系统运行管理.北京:清华大学出版社,2001.
　　[2]何宗华,汪松滋,何其光.城市轨道交通车站机电设备运行与维修,北京:中国建筑工业出版社,2005.
　　
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