周偉

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷加快，對于城市的基礎(chǔ)公共交通提出了嚴(yán)峻的考驗，各地都加快了興建地鐵的速度用以緩解城市交通壓力。在城市地鐵系統(tǒng)中，地鐵空闊水冷系統(tǒng)是地鐵系統(tǒng)中的重要組成部分，其主要是為地鐵空調(diào)系統(tǒng)提供冷卻以保持地下通風(fēng)系統(tǒng)的溫度，整個空調(diào)水冷卻系統(tǒng)是由冷水機(jī)組、水泵、冷卻塔等設(shè)備組成。由于冷水機(jī)組需要長期運(yùn)行且每一車站為了確保冷卻效果至少需要配置兩臺冷水機(jī)組，極大的增加了地鐵冷水機(jī)組的能耗。文章在總結(jié)分析冷卻設(shè)備各機(jī)組設(shè)備種類及能耗的基礎(chǔ)上提出了如何對地鐵冷水機(jī)組進(jìn)行節(jié)能調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：地鐵空調(diào)；冷卻水系統(tǒng)；節(jié)能

前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對于能源的需求在逐年增加，同時能源的消耗及浪費(fèi)現(xiàn)象也原來越嚴(yán)重，地鐵作為公共交通體系中的重要一環(huán)，在城市中發(fā)揮著重要的作用。其中，地鐵中的冷卻系統(tǒng)是地鐵中的耗能大戶，為了響應(yīng)國家對于節(jié)能提效的號召，需要對地鐵冷卻系統(tǒng)中所使用的各個設(shè)備進(jìn)行耗能分析，并就如何對各設(shè)備進(jìn)行節(jié)能調(diào)節(jié)進(jìn)行介紹。

1 地鐵空調(diào)水冷機(jī)組的節(jié)能

現(xiàn)今在地鐵空調(diào)系統(tǒng)中所使用的水冷機(jī)組多采用的是螺桿式的水冷機(jī)組，為了達(dá)到節(jié)能增效的目的需要對水冷機(jī)組在運(yùn)行時進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。其中，地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組所采用的螺桿式制冷機(jī)組使用簡單、制冷量較大、結(jié)構(gòu)簡單且設(shè)備本身所帶來的振動較小無需采用較強(qiáng)的地基，同時，可以根據(jù)制冷的實際需求進(jìn)行10%-100%的制冷調(diào)節(jié)。一般情況下，地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組都不會在滿負(fù)荷功率下進(jìn)行工作。對于地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的制冷量的調(diào)節(jié)是通過裝置在螺桿式冷水機(jī)組中的壓縮機(jī)滑閥來進(jìn)行控制的，滑閥采用的是電動自動調(diào)節(jié)模式，可以根據(jù)控制來進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組進(jìn)行工作時，其依靠的是壓縮機(jī)的壓縮來進(jìn)行制冷的，其內(nèi)部具有一定的內(nèi)壓力比，當(dāng)此內(nèi)壓力比接近或達(dá)到外壓力比時，整個地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的工作效率最高，所消耗的能耗比最低。所以，為了使得地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組處于最為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況，需要調(diào)節(jié)機(jī)組的內(nèi)容積使其內(nèi)壓力比達(dá)到或靠近外壓力比。

1.1 地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組起動特性

在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組運(yùn)行的過程中，每小時最多允許啟停6次，同時在每一次啟停的過程中，為了保證壓縮機(jī)內(nèi)的油順利供給和回油需要將每次壓縮機(jī)的運(yùn)行時間控制在5分鐘以內(nèi)，在啟停地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組時，對于制冷循環(huán)中的高、低壓側(cè)需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整實現(xiàn)均壓。通過對地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，其從啟動到穩(wěn)定壓力運(yùn)行的時間在2分鐘以內(nèi)，從而可以計算出這一過程中所浪費(fèi)的能量約為3%左右，相較于空冷設(shè)備，地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)較大的冷交換率。

1.2 做好地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的維保

由于地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組是長期處于工作狀態(tài)，因此做好對其的維保工作是十分重要。在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組長時間使用后，其內(nèi)部的管路會由于以下的原因?qū)е聼峤粨Q效果變差：（1）在進(jìn)行水冷交換時水中所含有的鈣、硅類鹽類礦物質(zhì)附著在水冷機(jī)組內(nèi)部的管路中，在內(nèi)部形成一層硬殼，阻礙了熱交換，從而增加了能源的浪費(fèi)。（2）水中所含有的藻類、微生物等形成的黏性物質(zhì)和塵埃混合后沉淀吸附在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的熱交換系統(tǒng)中。（3）氯離子等腐蝕性離子形成的熱交換器本身的腐蝕生成物等也會阻礙地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的熱交換效果，從而增加了能源的浪費(fèi)。

以上這些物質(zhì)附著在地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的內(nèi)壁中極大的影響了地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的熱交換效果，增加了水冷機(jī)組的耗電量。因此，需要每年對其內(nèi)壁使用清洗劑在其內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)清理。此外，為了確保地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的冷卻效果，減少能源的消耗需要對地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組中的壓縮機(jī)、電源、膨脹閥的開度、水量、制冷劑量等進(jìn)行定期的檢查，確保其處于正常工作的狀態(tài)，減少能源的浪費(fèi)，從而實現(xiàn)節(jié)能。

2 地鐵空調(diào)系統(tǒng)中水泵的節(jié)能

2.1 水泵的運(yùn)行性能曲線

水泵的運(yùn)行性能曲線所反應(yīng)的是水泵在一定的轉(zhuǎn)速下其流量和水泵的其他一些性能參數(shù)之間的關(guān)系，為了使得水泵處于一個較為良好的工作狀態(tài)，需要依靠水泵的運(yùn)行性能曲線來對其進(jìn)行特性分析。為了達(dá)到節(jié)能的效果應(yīng)當(dāng)在水泵的閥門全部處于關(guān)閉狀態(tài)時其功率最小。

2.2 地鐵空調(diào)系統(tǒng)水泵的節(jié)能調(diào)節(jié)

水泵是地鐵空調(diào)系統(tǒng)中使用較多的一種設(shè)備，其能耗的多少直接影響到地鐵空調(diào)系統(tǒng)能耗的高低，為了控制水泵的能耗，需要對其采用較為合理的調(diào)節(jié)方式，控制其能源消耗。控制地鐵空調(diào)系統(tǒng)水泵能耗的方式主要從以下幾個方面進(jìn)行：（1）離心水泵是依靠圓盤的離心力來將水甩出來實現(xiàn)其目的。因此，要達(dá)到降低水泵能耗的目的應(yīng)當(dāng)在揚(yáng)程較高的水泵中使用轉(zhuǎn)速較高且葉輪直徑較小的水泵，而在揚(yáng)程較高時則可以采用多級泵的方式，同時對于葉輪需要控制其表面的粗糙度，減少其與水流之間的摩擦。（2）還可以從減少容積損失的方面入手，一是，較小動、靜間隙形成的泄漏流動的過流界面；二是，設(shè)法增加泄漏流道的流動阻力。（3）減少地鐵空調(diào)系統(tǒng)中的水流的流動性損失。

3 地鐵空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻塔的節(jié)能控制

地鐵空調(diào)系統(tǒng)中所使用的冷卻塔是一種使用水作為冷卻循環(huán)劑，實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)與空氣的熱交換從而降低冷卻介質(zhì)水溫的目的，在冷卻塔的工藝設(shè)計中其各種設(shè)計參數(shù)如流量、進(jìn)出水溫度、濕球溫度、干球溫度等的確定決定了冷卻塔的造價和能耗的規(guī)模。當(dāng)冷卻塔的入水或出水的溫度一定時，其冷卻能力隨著室外溫度的降低而隨之提高。在冷卻塔的實際運(yùn)行過程中，冷卻塔的出水溫度與室外溫度是聯(lián)動的，即冷卻塔的室外溫度降低時，其出水口溫度也隨之降低，而整個冷卻塔的熱負(fù)荷則保持不變。因此，冷卻水溫度是隨之變化的，冷卻塔入口水溫不能維持不變。相反，當(dāng)室外溫度變低時，熱負(fù)荷變小，冷卻水溫度也不會上升，對于冷卻水的冷卻溫度也無需冷卻到室外溫度下，其最終是在比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計溫度條件低的溫度下達(dá)到了平衡，溫差范圍變小，冷卻塔的部分負(fù)荷效率也比全負(fù)荷時低。

冷卻塔是地鐵空調(diào)系統(tǒng)中重要的耗能設(shè)備，為了做好對于冷卻塔能耗的控制，做好對于冷卻塔的風(fēng)機(jī)控制是十分必要的，通過使用實踐表明，可以通過變頻控制技術(shù)來控制冷卻風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來使得冷卻塔的出水側(cè)溫度在超出所設(shè)定溫度2℃-3℃的情況下，使得冷卻塔的出水側(cè)溫度仍能滿足冷卻所需的控制在32℃以內(nèi)，從而達(dá)到節(jié)省能耗的目的。

冷卻塔是依靠以水為介質(zhì)進(jìn)行熱交換來實現(xiàn)對于水的降溫的，當(dāng)冷卻塔較長時間使用后，各種雜物等附著在熱交換材料上堵塞其正常的熱交換將會嚴(yán)重降低其使用效率，增加能源的消耗。在進(jìn)行熱交換時，空氣流過水模充填材料的水流表面時，水分蒸發(fā)濃縮會在熱交換材料表面留有水垢、雜質(zhì)等堵塞空氣流通的通道，降低空氣的流動速度與流動量，極大的影響熱交換材料的熱交換率。為了保證冷卻塔的通風(fēng)量，需要做好對冷卻塔的維護(hù)管理，做好對于水的處理和排污等工作。

4 結(jié)束語

地鐵空調(diào)系統(tǒng)是地鐵中重要的通風(fēng)及冷卻設(shè)備，同時其也是地鐵中重要的能耗設(shè)備，在城市公共交通體系中地鐵發(fā)揮著重要的作用。同時由于通過的客流量較大也對地鐵空調(diào)系統(tǒng)提出了較為嚴(yán)峻的考驗。文章在分析地鐵空調(diào)系統(tǒng)中各組成設(shè)備的基礎(chǔ)上對各設(shè)備如何處于較為高效的能耗情況下進(jìn)行了分析介紹。

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