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摘要：随着城市地铁的快速发展，在节能运用的效能分析上，思考环控系统能耗与地铁系统能耗的关系，并且从减低成本使用，节约能源等多方面出发，从整体的需求分析，围绕地铁通风系统的节能需要，可以从站台内的温度、湿度等多方面进行深入分析，能收到更好的效果。文章介绍了一种能够解决问题的新技术、新产品；以推动地铁节能减排和提高噪声控制技术水平。
关键词：地铁；通风空调系统；节能方法
中图分类号：U231文献标识码： A
引言
地铁通风空调系统的节能控制，是地铁系统的一个重要组成部分，能更好的控制车站以及各区域间的温度、湿度、气流速度、含氧量等，为乘客提供更好的乘车环境，因此，探讨地铁通风空调系统节能方法的控制，具有深厚的现实意义。
一、加强地铁空调通风节能的必要性
地铁具有运输量大、安全、节能、环保等优点。为了解决交通拥堵，很多城黄强都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。地铁由于运输量大，单向每小时可以运送4万至6万人次，而蓬勃发展。我国第一条地铁始建于1965年的北京，之后我国的地铁如雨后春笋，目前国内已经有16个城市的地铁已经开通，还有十余个城市的地铁在规划中。我国地铁的通车里程已居世界之最。
地铁的车站一般都是狭长的地下隧道，除了各地铁车站的出口和入口以及排风口之外，基本上与外界是相互隔绝的。而地铁上运送着大量的旅客，会产生大量的热量。另外，由于地铁运行过程中，产生的活塞效应，如果不进行合理的疏导，会严重干扰地铁内的负荷。同时随着运营时间的增加，地层的蓄热作用会使得地铁内部的温度聚集而不断的升高。一旦地铁上发生火灾，不仅会造成火势的迅速蔓延，而且在火灾中积累的高温浓烟也会迅速的聚集，并迅速地在地铁车站内蔓延。这会严重阻碍人员的疏散，严重威胁乘客的生命安全，也会给救援带来了极大的困难。因而地铁的通风空调系统意义重大。
地铁通风空调的能耗会占到整个地铁系统总能耗的接近一半。地铁通风空调系统的耗电量会占到地鐵系统总耗电量的70%左右[1]。随着煤炭、石油等价格的大幅攀升，导致了地铁运行成本的不断升高，这也严重影响地铁的经济和社会效益。因而，通过技术改造等措施，提高能源的利用率，进行地铁通风空调节能，对于节约地铁经营成本，促进地铁行业的持续健康发展意义重大。
二、探讨地铁通风空调系统节能方法的控制运用
1、风阀控制新风量节能
就目前的运行模式看新风量由新风风机提供是固定的，而空调设备的装机容量是按远期最大小时客流量配备的由于每天每个小时的客流量都在变化若按装机容量运行势必造成能源的浪费。因此在新风的控制方面就需要通过风阀的开启程度来控制。
2、地铁通风空调集成系统
近年来,针对减小机房面积、降低设备投资和运行费用的需求,一种能够满足通风、空调、事故及火灾工况的地铁通风空调集成系统应运而生。该系统的基本思路是将现有的区间隧道事故通风系统和车站公共区通风空调系统进行有机整合,通过设备、风道等的共用,将两种系统合二为一,将各种工况下的需求统一处理,构造成一种形式简单、功能齐全、机房占地面积小、造价低廉的通风空调系统。并且首次采用了电动可开启式大型表冷器、自动清洗式空气过滤器等空气处理设备和风机变频技术,以保证系统功能得以实现[3]。
3、风机变频节能分析
地铁专用轴流风机是一种可变频调速的设备。以前的风机调节主要是靠阀门来调节风机的风量，通过改变系统的阻力来达到调节风量的目的，但是这种调节方式从节能的角度来讲是非常浪费的，因为它无形中增加了一部分功。对于小型的风机还是经常采用这种方式，但是，对于大功率的风机可以采用改变风机的性能曲线来调节风机的风量。
4、空气-水空调系统
目前的地铁通风空调系统一般采用全空气系统。该系统的弊端是风管、空调机房占用大量地下空间,导致土建成本增加;此外,集中处理过的空气在长距离的输送过程中输送效率较低,冷量损失较大。针对上述问题,北京城建设计研究总院提出了空气-水空调系统。在对该系统进行了实际测试,实测和分析结果表明,空气环境的控制效果很好,车站全年运行费用比采用传统系统减少70多万元,证明该系统具有很好的减少运营能耗、节约运行费用的效果[2]。但是和传统的全空气系统相比,风机盘管系统存在安装维修和清洗工作量大、系统控制更复杂等问题。
5、空调智能模糊控制系统
空调智能模糊控制系统，在保证空调服务质量和安全稳定运行的基础上，实现节能目标。按照集中管理和分散控制的原则，采用计算机技术、智能控制技术、系统集成技术，通过优化控制策略，保障空调系统设备在变负荷工况下能高效运行，从而降低整个空调系统的能耗成本，提高地铁站的运营效益。其主要负责将空调制冷系统的变流量控制系统、动态水力平衡控制子系统、末端空气处理变频控制系统等集成到一个统一的软件平台，方便实现设备的监视、控制、管理等工作。这样，对于地铁站点的空调控制系统而言，从网络结构上将空调设备的控制和管理工作划分为两个层级：底层为监控层，由各具有专门监控功能的子系统（如空调制冷系统的变流量控制系统、动态水力平衡控制子系统、末端空气处理变频控制系统等）构成，各个监控子系统可在各个现场独立实现运算和逻辑控制功能；上层为管理层，着重于设备的远方监视和管理工作，显示各个测点的温度、流量、压力、气体含量以及设备的运行状态、故障状态、电机运行频率、功耗，同时提供记录、曲线、报表、用户管理、数据统计、数据查询等等管理功能。系统总体结构见下图：
6、带风口的屏蔽门
目前，国内南方城市上海、广州、深圳和北方城市北京、天津等多条地铁线环控方案采用屏蔽门系统。该系统将隧道与站台公共区分隔开，可有效降低空调负荷减少空调耗电量，具有夏季空调系统具有冷量小、风量小的特点，能减少环控空调系统能耗和设备房面积，减少土建投资。但是，该系统忽略了过渡季和冬季由于没有利用活塞风而加大的通风能耗。
目前该领域在积极研究带风口的屏蔽门，即：在屏蔽门上加装可调控风口，夏季关闭风口，隔断列车产生的热量和活塞风影响，过度季和冬季打开风口，有效利用活塞风降低通风能耗。对此，天津大学通过下瓦房站的全年能耗分析，得出结论：带风口的屏蔽门系统全年通风空调能耗最低，比半高安全门系统节电18.2%，比屏蔽门系统减少23.4%[5]。可见，过渡季节能耗的降低也可实现全年能耗的大幅度降低，带风口的屏蔽门系统综合了屏蔽门系统和半高安全门系统的优势。
带风口的屏蔽门示意图
7、双面彩钢复合风管新材料
（1）美观耐用,复合风管
双面彩钢板复合工艺的采用使得彩钢板风管的刚度大、强度高、高压下变形量小，可在高压系统中使用，制作、运输、安装、搬运的过程中风管外表不易破损。彩钢板风管内外表面是彩色钢板，表面光洁、美丽大方、不锈蚀、耐候性好、使用寿命长，可达30年以上，并且便于清洗，特别适合洁净工程，明装管道最显其尊贵本色。
（2）降噪吸声
彩钢板复合风管的夹层为高密度的玻璃棉板（酚醛保温板、聚氨酯保温板、挤塑保温板），具有很好的声学性能，充分吸收气流中的各种噪声，该风管具有类似管式消声器的消声效果，不仅能消除空调、通风设备运行时产生的噪音，而且能够杜绝房间之间的通风管道传播声音，保证各房间的独立性和私密性。
（3）高效保温
彩钢板复合风管与保温层一次性复合而成，减少人工保温工序，避免了人工保温带来的质量缺陷。不仅能够避免空气处理系统中水汽结露，减少贴面损失及微生物生长繁殖的机会，更能减少风管管壁的能量损失，使得管道气密性高（漏风量比国家规定的标准减少50-60%），保温效果好，降低暖通空调的运行费用。
（4）节能空间
采用PVC承插式法兰连接，杜绝“冷桥”现象，安装快速简便,彩钢复合风管，并可节省安装空间。
（5）减轻荷载
彩钢板复合风管保温层以轻质的玻璃棉板（酚醛保温板、聚氨酯保温板、挤塑保温板）为主要原料，风管重量轻，有效的减轻了建筑结构所需要的荷载，同时也降低了安装吊、挂件的要求。
（6）制作快捷
彩钢板复合风管及连接法兰下料、成型多为机械生产，有效的保证几何尺度的标准性，同时提高了生产效率,玻纤风管，缩短了施工工期。
三、地铁通风空调系统未来发展方向
为了实现我国经济社会的平稳较快发展，我国的能源消耗和经济发展以及环境污染之间的矛盾将更加突出。这需要我们不断优化经济结构，加强技术改造，以降低能源消耗，促进节能减排。在有限的资源下，实现经济的平稳高速增长。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。但是,不可否认的是,由于地铁内部空间的局限性和特殊性,地鐵通风空调系统发展缓慢,许多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尚进行得不够充分,结合地铁环境特殊性的技术有待于进一步研发。结合我国现状,笔者认为未来地铁通风空调系统在以下几个方面还会有一定的发展空间：减少初投资:减少设备和占用空间,从而减少初投资；降低冷量输送能耗:风输送改为水输送、制冷剂输送；合理的分散与集中系统:在条件合适时宜采用分散式系统(占地面积小、末端易控制)；合理利用能源:充分利用自然能源,重点利用低品位能源,兼顾热回收；关注部分负荷工况下系统的运行效率。
结束语
现有的节能措施的运用，进一步提升了地铁通风空调系统的效能，但是由于地铁自身的局限性以及特殊性，使得一些新技术、新产品不能及时应用于地铁内部，因此要加大对地铁特殊环境的研究，实现与新技术的结合，必将有力的推动地铁空调系统的改进。
参考文献
[1]周进远．李赫.浅谈地铁通风空调系统节能的现状及其发展趋势[J].铁道工程学报，2013.
[2]刘佳喜.地铁通风空调系统节能的新进展[J].2013.
[3]马旭，地铁通风空调系统节能研究[J].2013.
[4]地铁空调通风节能方式浅谈[J].2013.
[5]天津市地铁4 号线工程可行性研究报告.2014
关键词：地铁；通风空调系统；节能方法
中图分类号：U231文献标识码： A
引言
地铁通风空调系统的节能控制，是地铁系统的一个重要组成部分，能更好的控制车站以及各区域间的温度、湿度、气流速度、含氧量等，为乘客提供更好的乘车环境，因此，探讨地铁通风空调系统节能方法的控制，具有深厚的现实意义。
一、加强地铁空调通风节能的必要性
地铁具有运输量大、安全、节能、环保等优点。为了解决交通拥堵，很多城黄强都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。地铁由于运输量大，单向每小时可以运送4万至6万人次，而蓬勃发展。我国第一条地铁始建于1965年的北京，之后我国的地铁如雨后春笋，目前国内已经有16个城市的地铁已经开通，还有十余个城市的地铁在规划中。我国地铁的通车里程已居世界之最。
地铁的车站一般都是狭长的地下隧道，除了各地铁车站的出口和入口以及排风口之外，基本上与外界是相互隔绝的。而地铁上运送着大量的旅客，会产生大量的热量。另外，由于地铁运行过程中，产生的活塞效应，如果不进行合理的疏导，会严重干扰地铁内的负荷。同时随着运营时间的增加，地层的蓄热作用会使得地铁内部的温度聚集而不断的升高。一旦地铁上发生火灾，不仅会造成火势的迅速蔓延，而且在火灾中积累的高温浓烟也会迅速的聚集，并迅速地在地铁车站内蔓延。这会严重阻碍人员的疏散，严重威胁乘客的生命安全，也会给救援带来了极大的困难。因而地铁的通风空调系统意义重大。
地铁通风空调的能耗会占到整个地铁系统总能耗的接近一半。地铁通风空调系统的耗电量会占到地鐵系统总耗电量的70%左右[1]。随着煤炭、石油等价格的大幅攀升，导致了地铁运行成本的不断升高，这也严重影响地铁的经济和社会效益。因而，通过技术改造等措施，提高能源的利用率，进行地铁通风空调节能，对于节约地铁经营成本，促进地铁行业的持续健康发展意义重大。
二、探讨地铁通风空调系统节能方法的控制运用
1、风阀控制新风量节能
就目前的运行模式看新风量由新风风机提供是固定的，而空调设备的装机容量是按远期最大小时客流量配备的由于每天每个小时的客流量都在变化若按装机容量运行势必造成能源的浪费。因此在新风的控制方面就需要通过风阀的开启程度来控制。
2、地铁通风空调集成系统
近年来,针对减小机房面积、降低设备投资和运行费用的需求,一种能够满足通风、空调、事故及火灾工况的地铁通风空调集成系统应运而生。该系统的基本思路是将现有的区间隧道事故通风系统和车站公共区通风空调系统进行有机整合,通过设备、风道等的共用,将两种系统合二为一,将各种工况下的需求统一处理,构造成一种形式简单、功能齐全、机房占地面积小、造价低廉的通风空调系统。并且首次采用了电动可开启式大型表冷器、自动清洗式空气过滤器等空气处理设备和风机变频技术,以保证系统功能得以实现[3]。
3、风机变频节能分析
地铁专用轴流风机是一种可变频调速的设备。以前的风机调节主要是靠阀门来调节风机的风量，通过改变系统的阻力来达到调节风量的目的，但是这种调节方式从节能的角度来讲是非常浪费的，因为它无形中增加了一部分功。对于小型的风机还是经常采用这种方式，但是，对于大功率的风机可以采用改变风机的性能曲线来调节风机的风量。
4、空气-水空调系统
目前的地铁通风空调系统一般采用全空气系统。该系统的弊端是风管、空调机房占用大量地下空间,导致土建成本增加;此外,集中处理过的空气在长距离的输送过程中输送效率较低,冷量损失较大。针对上述问题,北京城建设计研究总院提出了空气-水空调系统。在对该系统进行了实际测试,实测和分析结果表明,空气环境的控制效果很好,车站全年运行费用比采用传统系统减少70多万元,证明该系统具有很好的减少运营能耗、节约运行费用的效果[2]。但是和传统的全空气系统相比,风机盘管系统存在安装维修和清洗工作量大、系统控制更复杂等问题。
5、空调智能模糊控制系统
空调智能模糊控制系统，在保证空调服务质量和安全稳定运行的基础上，实现节能目标。按照集中管理和分散控制的原则，采用计算机技术、智能控制技术、系统集成技术，通过优化控制策略，保障空调系统设备在变负荷工况下能高效运行，从而降低整个空调系统的能耗成本，提高地铁站的运营效益。其主要负责将空调制冷系统的变流量控制系统、动态水力平衡控制子系统、末端空气处理变频控制系统等集成到一个统一的软件平台，方便实现设备的监视、控制、管理等工作。这样，对于地铁站点的空调控制系统而言，从网络结构上将空调设备的控制和管理工作划分为两个层级：底层为监控层，由各具有专门监控功能的子系统（如空调制冷系统的变流量控制系统、动态水力平衡控制子系统、末端空气处理变频控制系统等）构成，各个监控子系统可在各个现场独立实现运算和逻辑控制功能；上层为管理层，着重于设备的远方监视和管理工作，显示各个测点的温度、流量、压力、气体含量以及设备的运行状态、故障状态、电机运行频率、功耗，同时提供记录、曲线、报表、用户管理、数据统计、数据查询等等管理功能。系统总体结构见下图：
6、带风口的屏蔽门
目前，国内南方城市上海、广州、深圳和北方城市北京、天津等多条地铁线环控方案采用屏蔽门系统。该系统将隧道与站台公共区分隔开，可有效降低空调负荷减少空调耗电量，具有夏季空调系统具有冷量小、风量小的特点，能减少环控空调系统能耗和设备房面积，减少土建投资。但是，该系统忽略了过渡季和冬季由于没有利用活塞风而加大的通风能耗。
目前该领域在积极研究带风口的屏蔽门，即：在屏蔽门上加装可调控风口，夏季关闭风口，隔断列车产生的热量和活塞风影响，过度季和冬季打开风口，有效利用活塞风降低通风能耗。对此，天津大学通过下瓦房站的全年能耗分析，得出结论：带风口的屏蔽门系统全年通风空调能耗最低，比半高安全门系统节电18.2%，比屏蔽门系统减少23.4%[5]。可见，过渡季节能耗的降低也可实现全年能耗的大幅度降低，带风口的屏蔽门系统综合了屏蔽门系统和半高安全门系统的优势。
带风口的屏蔽门示意图
7、双面彩钢复合风管新材料
（1）美观耐用,复合风管
双面彩钢板复合工艺的采用使得彩钢板风管的刚度大、强度高、高压下变形量小，可在高压系统中使用，制作、运输、安装、搬运的过程中风管外表不易破损。彩钢板风管内外表面是彩色钢板，表面光洁、美丽大方、不锈蚀、耐候性好、使用寿命长，可达30年以上，并且便于清洗，特别适合洁净工程，明装管道最显其尊贵本色。
（2）降噪吸声
彩钢板复合风管的夹层为高密度的玻璃棉板（酚醛保温板、聚氨酯保温板、挤塑保温板），具有很好的声学性能，充分吸收气流中的各种噪声，该风管具有类似管式消声器的消声效果，不仅能消除空调、通风设备运行时产生的噪音，而且能够杜绝房间之间的通风管道传播声音，保证各房间的独立性和私密性。
（3）高效保温
彩钢板复合风管与保温层一次性复合而成，减少人工保温工序，避免了人工保温带来的质量缺陷。不仅能够避免空气处理系统中水汽结露，减少贴面损失及微生物生长繁殖的机会，更能减少风管管壁的能量损失，使得管道气密性高（漏风量比国家规定的标准减少50-60%），保温效果好，降低暖通空调的运行费用。
（4）节能空间
采用PVC承插式法兰连接，杜绝“冷桥”现象，安装快速简便,彩钢复合风管，并可节省安装空间。
（5）减轻荷载
彩钢板复合风管保温层以轻质的玻璃棉板（酚醛保温板、聚氨酯保温板、挤塑保温板）为主要原料，风管重量轻，有效的减轻了建筑结构所需要的荷载，同时也降低了安装吊、挂件的要求。
（6）制作快捷
彩钢板复合风管及连接法兰下料、成型多为机械生产，有效的保证几何尺度的标准性，同时提高了生产效率,玻纤风管，缩短了施工工期。
三、地铁通风空调系统未来发展方向
为了实现我国经济社会的平稳较快发展，我国的能源消耗和经济发展以及环境污染之间的矛盾将更加突出。这需要我们不断优化经济结构，加强技术改造，以降低能源消耗，促进节能减排。在有限的资源下，实现经济的平稳高速增长。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。但是,不可否认的是,由于地铁内部空间的局限性和特殊性,地鐵通风空调系统发展缓慢,许多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尚进行得不够充分,结合地铁环境特殊性的技术有待于进一步研发。结合我国现状,笔者认为未来地铁通风空调系统在以下几个方面还会有一定的发展空间：减少初投资:减少设备和占用空间,从而减少初投资；降低冷量输送能耗:风输送改为水输送、制冷剂输送；合理的分散与集中系统:在条件合适时宜采用分散式系统(占地面积小、末端易控制)；合理利用能源:充分利用自然能源,重点利用低品位能源,兼顾热回收；关注部分负荷工况下系统的运行效率。
结束语
现有的节能措施的运用，进一步提升了地铁通风空调系统的效能，但是由于地铁自身的局限性以及特殊性，使得一些新技术、新产品不能及时应用于地铁内部，因此要加大对地铁特殊环境的研究，实现与新技术的结合，必将有力的推动地铁空调系统的改进。
参考文献
[1]周进远．李赫.浅谈地铁通风空调系统节能的现状及其发展趋势[J].铁道工程学报，2013.
[2]刘佳喜.地铁通风空调系统节能的新进展[J].2013.
[3]马旭，地铁通风空调系统节能研究[J].2013.
[4]地铁空调通风节能方式浅谈[J].2013.
[5]天津市地铁4 号线工程可行性研究报告.2014