大城市地铁设备管理研究论文

【摘要】作为城市交通系统的重要组成部分，地铁在城市经济发展以及居民生活中发挥着重要作用。暖通空调通过对空间的湿度、温度以及风速进行调节，使空间内的人感受到适宜的体感。地铁暖通空调系统设计具有复杂性与综合性的特点，在设计环节中，需要综合考虑。本文结合当前地铁暖通空调系统建设的实际情况，针对暖通空调系统设计的关键问题进行探讨。今天小编为大家推荐《大城市地铁设备管理研究论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

大城市地铁设备管理研究论文 篇1：

地铁环控系统能耗分析及节能措施

[摘 要] 根据多年地铁设计的经验,对目前地铁环控系统能耗状况及节能技术应用现状加以分析,提出具体节能措施。

[关键词] 轨道交通 环控系统 地下车站 大系统 小系统 水系统 隧道通风系统 能耗 节能

一、前言

近几年来,随着各城市交通拥堵情况的加剧,各大城市均加快了轨道交通建设的速度。而随着轨道交通建设的快速发展,扩大运行规模与节约能源之间的矛盾已越来越突出。环控系统是轨道交通的用电大户之一,分析该系统的能耗情况,为轨道交通节能降耗提供一些建议和措施是至关重要的。

本文以我国城市轨道交通中最常用的地下车站屏蔽门系统为例,分析环控系统的能耗现状,推出几项适用的节能措施。

二、环控系统用能分析

1、车站环控系统简述

目前,在建及已运营的城市轨道交通地下车站环控系统多数采用全封闭屏蔽门系统,典型的屏蔽门制式环控系统由以下4个部分组成。

(1)车站公共区环控系统(简称大系统);

(2)车站设备管理用房环控系统(简称小系统);

(3)隧道通风系统(区间隧道通风系统和站内隧道通风系统)

(4)车站冷源(水系统)

2、各系统设备组成及设备装机容量

根据对深圳地铁5号线的统计,典型车站环控系统用电设备数量及容量见表2-1。

3、全年运营能耗

地铁车站环控系统的装机容量高,环控系统全年运行模式及设备运转时间是影响年耗电量的重要因素。当地的气象条件、地铁系统产热量,以及所采用的设计方案对设备运行时间影响亦很大。热季时间长、与外界自然换气条件较差、系统产热量较高等因素导致地铁环控系统的运转时间长,耗电量大。

经研究分析,车站环控系统全年运行的耗电量:车站公共区、隧道通风、设备管理用房及车站水系统全年用电量基本相当,且车站设备管理用房用电量还稍高。故应当对设备管理用房的耗能给予更多的关注。车站环控系统各部分能耗分布见图2-2。

图2-2 地铁车站环控系统能耗分布图

从冷源(冷冻机)与输配系统(包含风机、水泵等)的角度分析,风机、水泵等输配系统用电量占总用电量的80%以上(见图2-3),其中水泵的能耗较小。

4、能耗特点

针对屏蔽门系统制式标准车站,分析地铁环控系统耗能情况,存在以下几个特点:

(1)风机动力耗电(包括送、回排风机及AHU的送风机)是车站环控系统的重点;

(2)风机耗电中以区间通风、车站公共区、设备管理用房耗电为主。

以往环控节能重点放在区间、车站公共区风机,往往对设备管理用房不太关注,但分析结果显示,在耗能方面“小系统能耗不小”。

三、环控系统节能技术应用现状

目前,地铁环控系统从方案设计至系统运行基本体现或贯彻了节能的要求。部分地铁在建设时还对环控系统进行专题论证和节能方案设计。

从现阶段的设计内容看,地铁车站环控系统节能技术的应用情况可以简单概括(见表3-1)。

四、环控系统具体节能措施

环控的节能应贯彻始终,包括方案制定、系统设计、设备选型、运营等各个阶段,包含系统组成的各个部分:

(1)设计方案、制式确定阶段。地铁空调制式、车站采用的建筑方案对车站能耗有决定性的作用。方案阶段尽可能创造利用自然冷源、自然通风的条件,减少机械通风量、通风时间,从根本上落实节能理念,应优先考虑有效利用列车运动形成的活塞动力。

环控系统制式对能耗的影响在地铁建设的初期已经进行了多次讨论,在认识上已基本趋于一致。在深圳地区,屏蔽门系统的环控能耗约为闭式系统(开闭式运行)能耗的30%。

不论采用何种制式,通风的目的是排除地铁内多余热量、控制内部温、湿度,尽可能创造地下区间与外界较多的换气口。采取措施减少活塞风的回流是地铁节能的重要环节。例如,对于深圳地区,屏蔽门系统采用双风井较采用单风井系统总能耗可节省10%以上。

(2)系统设计、设备选型、安装。车站设计时,应尽量争取使通风空调系统靠近负荷中心,通风井靠近环控机房,使得系统管路畅通。这些基本的节能理念,在地铁设计中往往很难落实。由于规划、消防及拆迁等种种原因,有些车站的通风井距离车站主体近百米;风井或机房位置不利造成系统管路不畅、土建直角弯头多、又不加导流装置,在地铁车站应用中司空见惯。一个弯头的当量阻力相当于150m以上的土建风道长度。以此为例,按普通车站估算,每增加一个直角弯头,多耗电约30kWh/d,相当可观。这些不合理的结构最终导致车站能耗加大,或站(室)内环境不保证。

(3)运营阶段。地铁的环控系统与一般地面建筑显著不同,地温、运量增长快慢、系统形式等都会影响内总环境,各种因素相互交织,影响系统的运营方式。在此阶段,应及时分析地铁各内部环境和调整运行方案,使其既达到内部环境要求、又达到节约能耗的目的。

(4)与相关专业协调。地铁是一个庞大、复杂的系统,好的节能方案、措施是否能落实,节能效果能否达到,在相当程度上取决于各系统之间的配合。从节能角度,可作如下的分析。

(a)列车和区间节能坡。列车是地铁通风系统,服务的主要对象,向地铁系统内散发了大量的机械和空调热。降低列车牵引制动散热和空调排热,也就相应降低了通风系统的负荷。因此,相关的线路节能坡、再生制动技术、高效的车载空调系统等节能技术的应用,将降低通风系统的能耗。

(b)建筑方案。建筑方案在相当程度上影响着环控系统的能耗。地铁是一个相对的封闭体,创造与外界良好的换气条件,可有效利用室外自然冷风排除内部余热。当对外开口有限时,只能依靠机械力排除余热,必然增加能耗量。另外室内温、湿度要求相同或相近且运行时间一致的设备管理用房尽量靠近布置。划分为同一系统的各房间尽量靠近布置的话,可以合理布置风管,避免各系统风管重叠交叉时翻上翻下,减少系统的局部阻力;同时由于系统的阻力是根据最不利环路计算出来的,划分为同一系统的各房间尽量靠近布置的话,可以减少整个设备管理用房环控系统的沿程阻力。从而减少设备管理用房各系统风机的运行能耗。

(c)自动控制系统。建立良好的可调节的环控系统,必须有可靠、高效的自动控制系统作为跟踪负荷变化、调节环控系统动作的手段。否则,不能达到预期的节能效果。

五、结束语

综上所述,降低地铁环控系统能耗的任务非常艰巨,仅仅强调局部先进技术的应用并不能显著降低系统能耗,只有与其它专业紧密配合,各系统密切协作,采取系统化、全方位节能措施才是地铁节能降耗的关键。同时,希望相关部门针对地铁环控系统能耗的特殊性,尽快组织力量开展地铁能耗评估工作,逐步建立地铁能耗指标的标准,为广大环控设计人员提供一个设计指引。

参 考 文 献

[1] 北京城建设计研究总院.GB50157—2003.地铁设计规范.北京:中国计划出版社,2003

[2] 中华人民共和国建设部.GB50189-2005.公共建筑节能设计标准. 北京:中国建筑工业出版社,2005

[3] 铁道第二勘查设计院.地铁工程设计指南.中国铁道出版社,2002,132.■

作者：陈洪华

大城市地铁设备管理研究论文 篇2：

地铁暖通空调系统设计中关键问题的探索

【摘要】作为城市交通系统的重要组成部分，地铁在城市经济发展以及居民生活中发挥着重要作用。暖通空调通过对空间的湿度、温度以及风速进行调节，使空间内的人感受到适宜的体感。地铁暖通空调系统设计具有复杂性与综合性的特点，在设计环节中，需要综合考虑。本文结合当前地铁暖通空调系统建设的实际情况，针对暖通空调系统设计的关键问题进行探讨。

【关键词】地铁；暖通空调系统；设计；问题；探讨

随着经济的发展，大量基础设施的投入运营，地铁在城市交通系统中占据着极为重要的地位。地铁的运行能够为人民提供了更多生活上的便利与舒适。其中，暖通空调在为地铁乘客体感舒适性上提供了重要的基础保障。地铁暖通空调设计的难点以及重点在于耗能，如何降低其运行过程的能源消耗，成為地铁暖通空调建设过程中的重要问题。

一、通风系统设计

地铁系统内部设施复杂，空间大，通风系统的设计工作需要兼顾到更多的层面。在区间、车站空调通风系统、空调制冷循环水系统等系统中，如何通过科学化的设计措施，调节地铁空间的温度、湿度以及通风成为设计环节中的重要设计要点。

（一）车站设备管理用房通风空调系统设计

设备用房以及设备管理中心作为车站设备重要的组成部分，在站台的两端以及站厅中进行配置。同时，依据其使用功能乐意对其大体进行分类：气体灭火保护、空调以及非空调三种主要类型[1]。车站设备管理中心通风空调的设计过程相对复杂，其所具有的较多子系统，需要对其结构进行合理设置，从而在设计过程中，充分协调好各部分之间的工作，并在设备用房的设计过程中，合理选择风机、排烟系统，并根据车站的具体状况，合理选择双速风机机组与双风机组。

（二）地铁暖通空调循环水系统设计

在地铁暖通空调系统中的循环水系统的设计过程中，依据空调的负荷值，对冷水机型进行科学合理配置。在设计环节中，利用具备相同制冷能力冷水机组，在车站公共区域中进行合理设置，同时在设备管理用房中配置单组冷水机组。因此，在车站中的大机组通过主供冷源维持运行，通过设备管理用方中的小机组辅助运行。在实际的设备运转过程中，依据车站空间的实际负荷值变化趋势，合理选择大小机组作为供冷的主要能源，这种方法对于车站暖通空调水循环系统的节能有着重要的帮助[2]。在车站的空调系统冷冻循环过程中，通过采用变流量的控制方法，以及利用系统过程中单台以及双台运行结合，实现水泵运转过程中流量值保持稳定状态。需要注意的是，在运行过程中，其中的负荷值如果发生变化，可以利用冷冻水的回水温度与负荷变化进行优势匹配。

（三）区间及车站公共区的通风空调系统设计

地铁车站暖通空调系统的设计重要手段在对其进行合理布置，从而有效实现通风系统效能的最大化。车站采用封闭式站台门系统，车站的公共区域与区间隧道的通风系统分为两个独立的系统进行设计。目前，在国内的通风系统研究方面，应加大对区间隧道通风系统与车站公共区域通风系统的研究工作，降低资源的消耗。

二、供暖热源问题

（一）供暖热源问题分析

随着“节能减排，促进社会经济可持续发展”政策的深入推进，针对与暖通空调系统环保设计标准越来越高。尤其是在我国煤炭资源日益枯竭、污染较为严重的情况下，燃煤锅炉在众多地铁中已不再应用。在市政热源以及天然气等清洁能源无法满足基本的安装条件的情况下，只有电能可以满足城市地铁暖通空调系统要求[3]。目前，全国范围内，针对于供暖热源普遍采用了地埋管地热源泵以及空气源热泵电辅助两种形式。

（二）供暖热源问题解决方案

1.复合系统的设计

复合系统的设计工作需要分别计算供热以及供冷施工条件下地埋管换热器的长度取值。取其中的大值时，就可以去顶地埋管换热器。需要注意的是，当其中的数值相差比较大时，就需要采用辅助散热装置加以解决，或是采用辅助供热方法辅助地埋管换热器运行。就实际使用过程中，尤其是在冬季供热状态下，综合各大城市地铁暖通空调系统的建设，都需要通过增加辅助热源辅助地埋管换热器的正常运行。其中，对于地铁中的中小车站，可以将其设计为空气热源泵，改变原有的辅助单冷机运行模式。这种方法可以有效减少土壤对于热能量的消耗，减少地埋管地源热泵的运行时间。以夏季供冷负荷计算，利用燃油锅炉辅助供热，并采取短期运行的方式，可以较好的保障暖通空调系统的正常运行。燃油锅炉辅助供热较目前来看，其投资较低、运行费用高，可以适应于短期辅助运行。

2.间歇运行条件分析

根据有关资料显示，夏季散热量和冬季取热量相比较，在热量相同的情况下，其间歇运行要比连续运行效率要高。在设计过程中，需要对地埋管地热源泵地埋系统需要间歇性运行这一特点进行综合分析。在冬季连续运行过程中，夜间如果停止运行六个小时，地埋管换热器中的水温就会上升3摄氏度，间歇性的运行状态在冬季影响较大，在设计过程中需要格外注意。在冬季使用间歇性的运行方式，不仅仅可以有效减少土壤对于热量的吸取以及释放作用产生的能耗，也可以使低温得到一定程度上的恢复。

三、地铁暖通空调系统中关于火灾预防分析

城市地铁中，人流量极为密集，火灾事故一旦发生，将会带来极为严重的后果。地铁暖通空调系统的火灾预防设计就显得尤为重要，在设计过程中，应注重对防火体系以及应急处理系统设计，从而提升地铁暖通空调系统的防火性能。

地铁火灾事故控制模式可以分为两个部分组成，分别是车站公共区域的运行控制以及区域隧道中的运行控制[4]。在设计过程中，需要确定以下原则，完善防火系统设计。

（一）完善系统运行过程中突发事态处置机制

在地铁停靠车站过程中，如何保障巨大人流的情况下，实现对排风机等暖通设备的精确控制，科学控制空间风速，以防止火灾凭借风势蔓延，保证人员正常呼吸，成为设计中的关键环节。当车站的站台层发生火灾事故之后，其火灾端的排烟设备应该保持正常运行，而暖通空调的其他设备应该停止运行，站厅层立即启动送风机补风。

（二）给予救援充分的时间配备

在发生火灾事故情况下，车站巨大的人流量如何进行有效的疏导，从而保障救援的充分时间。在车站的站厅区域内如果发生火灾，在保证排烟风机能够正常运行的情况下，停止其他设备的运行，并利用区间隧道控制系统，将列车运行至站台范围内，组织人员进行疏散。

结语

地铁暖通空系统的设计工作是整个地铁设计与建设过程中重要组成部分，合理、科学的设计不仅仅能够提升地铁空间的舒适性，对于降低能源消耗与地铁运行成本具有积极意义。因此，在设计过程中，设计人员应该积极对暖通空调系统中的关键问题进行分析与研究，从而保障设计的安全性与科学性，提升地铁运行效率，保障乘客的舒适出行。

参考文献

[1]苏航.地铁车站设备管理用房采用地板送风方式探讨[J].暖通空调，2008，38（1）：118-120.

[2]陈娟.摭谈地铁地下车站环控系统设计[J].暖通空调，2007，37（12）：77-80.

[3]丁海峰.苏州地铁通风空调系统设计与安装存在的问题与方法[J].科学与财富，2014，（3）：173-173.

[4]肖传德.杭州地铁控制中心暖通空调设计[J].暖通空调，2014，（3）：72-75，83.

作者：潘荣平

大城市地铁设备管理研究论文 篇3：

地铁通风空调系统节能运行对策

摘 要：随着社会经济的发展，城市的交通也发生了翻天覆地的变化，在一些大城市中，日常交通的负荷压力越来越大，所以交通建设也成为社会发展的重要指标。在地面交通压力逐渐增大的情况下。地铁成为减轻城市地面交通压力的主要办法。我国的一些城市，如北京、广州、深圳等地，也在逐渐的加快城市地铁的建设。虽然地铁在很大程度上缓解交通压力，但是地铁运行随之而来的能耗也不可忽视。地铁整个通风系统所消耗的能量，也达到了整个地铁系统的45%。因此要想降低地铁系统的整体能耗，就必须降低地铁通风空调系统的能耗。文章通过对地铁通风空调系统的分析和研究，提出从空调的设计到合理的布局，大温差等措施具有良好的节水泵的变频技术，动态节能可达到27%～28%，在很大程度上实现了地铁通风空调系统的节能。

关键词：地铁；通风空调；系统；节能；分析

由于地铁自身具有速度快、效率高、载客量大等特点，地铁已经成为大城市中缓解城市交通压力的重要手段。虽然我国的一些大城市已经建立了比较发达的城市地铁网络，但是地铁的发展和研究也还在不断的深入。由于地铁的网络系统庞大，所以在运行能耗方面也引起了社会各界广泛的关注。地铁的通风空调系统是地铁系统中非常重要的组成部分，在能耗方面也占了比较大的比例。因为在整个地铁系统中，通风空调系统是非常庞大和复杂的，所以对能耗的影响也比较大。因此，要想减少地铁通系统的能耗，就必须正视地铁通风空调系统的能耗，必须科学合理的对通风空调系统进行全面的分析和探究，为地铁通风空调系统的节能提供一些建议，从宏观上减少整个国家的能耗。

1 通风空调系统能耗分析

地铁通风系统的组成是比较庞大和复杂的，其主要部分包括列车隧道通风系统、车站候车室等公共区域通风空调系统，车站设备管理房内的通风空调系统，车站空调水系统。

1.1 列车隧道通风系统

列车隧道通风与空调系统是由两部分呢组成的，一部分是区间隧道通风系统，另一部分是车站隧道通风系统。区间隧道通风系统，主要是在地铁日常的运行中，对早晨列车开启前和晚上列车停止后，隧道通风系统进行整体的全线的机械通风，在列车的正常运行中，主要就是通过隧道的活塞效应进行通风，以此来排除隧道内产生的热量和潮湿，确保列车运行的隧道内温度符合运行要求。当列车进站停靠或故障停车时，隧道内能给列车提供一定的通风量，保证整列车的通风正常运行和空调设备正常运行。当列车是因为故障停车时，要及时的排除烟气和控制烟气流向，为乘客疏散和救援提供条件。

1.2 车站整体的通风系统

车站的大系统组成比较复杂，主要是空调、送风机、排烟机、风道等组成。当列车进行运行时，為乘客提供一个比较舒适的乘车环境。当车站内发生安全情况尤其是发生火灾时，能够及时的将烟雾排除。

1.3 车站通风小系统

车站通风小系统，相对于车站大系统来说，组成几乎相同，但是在作用上主要是为地铁的工作人员服务，提供比较舒适的工作环境。以及为整体车站中的照明、设备、广告、导向牌等提供能量。

对车站通风空调能耗的影响，主要因素是车站的客流量。客流量的变化对车站通风能耗的影响是十分大的，而且呈现正比的趋势。例如每天地铁客流量比较大的几个时段，分别是早高峰和晚高峰。在这两个时间段内，因为人流量比较大，所以车站通风空调的能耗比较高。而其他时间，相对来说人流量比较小，所以对车站内的能耗消耗比较少。除了客流量对通风空调系统的能耗有较大的影响之外，季节的变化也会对车站内的通风空调系统能耗产生一定的影响。所以要想在最大程度上使得车站排风系统节能，就必须采取一系列行之有效的办法。

在客流量远未达到设计额定值，空调系统在小负荷的情况下，如何根据实际负荷需求对风量、水量进行调节，是空调系统节能的关键。

2 通风空调系统节能策略

从空调负荷分析，人员及新风负荷是系统节能的重点，这需要根据实际负荷需求对风量、水量进行调节。所以要想在最大程度上减少系统地铁排风系统的能耗，就必须根据车站具体的情况来调节风机、水泵等地运行状态，以此来降低地铁通风系统的能耗，实现地铁通风空调系统的节能。

2.1 优化设计阶段的节能

在车站的设计时，应该立足于地铁运行的实际情况，与其他设计专业合作进行整体设计，尽量的优化风道、房间等的设置。在风井和机房位置的设置上，也好尽可能的保持路程的畅通，尽量的减少直角的设计，这样就能在最大程度上减少了不合理的设计，减少了不必要的投入在后期的地铁运行中，也能减少通风空调系统的耗能。

在地铁通风空调系统进行设计时，就应该充分的考虑节能这一问题。地铁设计人员应该尽可能的结合地铁的实际负荷情况，优化系统的位置，尽量的减少直角的设计，科学合理的选择空调和通风设备，最大程度上的实现节能的目标。

2.2 风机变频风量调节

因为地铁的本质属性是载客，所以地铁在运行的过程中会呈现出很多的不稳定性，所以在具体的空调设计中要根据不同情况下的地铁运行载客情况进行计算。在客流量比较少的时候，来通过一些有效的方式减少地铁系统的通风和空调系统流量、风量。当客流量比较大的时候，再通过一些手段来增强地铁通风空调系统的负荷。而这种行之有效的方式就是采用变频器，变频器的使用，可以调控通风和空调系统的，变频器的使用再最大程度上对地铁通风空调系统进行调节，减轻了能源的浪费，实现了资源的节约。

2.3 空调水系统流量调节

在空调系统中，对冷冻水泵和冷却水泵的选择，一般是根据地铁车站的容量进行设计和采用的，一般都是按照车站的最大负荷来选择的，并且还在一定程度上留有余地。但是根据现行车站的运行情况来看，地铁的通风空调系统一般都处于低负荷的运行状态，因此要想在最大程度上减轻地铁通风空调的能耗，采用变频控制器是比较理想的方式，也是最为简便和有效的方式。

2.4 采用不同的运行模式

上文提到季节的变化也会对地铁通风空调系统产生影响，所以要尽可能的通过季节的变化来产生自然风等方式来减少地铁通风空调的能耗。例如在夏季，天气炎热，空调能耗较高，这时就可以采用自然冷源来达到减少空调能耗的目的。

第一，空调小新风工况。当站外空气焙值大于车站空调大系统回风空气焙值时，空调系统采用小新风加一次回风运行。

第二，空调全新风工况。当地铁车站外的空气焙值略小于车站的空调大系统，并且站外的空气温度略大于地铁空调送风温度是，就可以采用全新的新空调系统，经过空调处理器处理后的新风送至空调区域，在最大程度上实现了地铁通风空调节能的目的。

3 结语

经过一系列的分析和研究之后发现，地铁车站通风空调系统可以根据不同时期的运行需求对风量和水量进行调整，并根据不同的季节需求进行相应的空调控制，这样都能起到比较好的节能效果。除此之外还可以在地铁的设计阶段，就可以进行地铁能耗的设计，尽量的采用设计方案对地铁的通风空调系统进行科学合理的设计。虽然这些方式都能节省地铁的能耗，但是在设计上也必须与其他相关专业相结合，将节能意识贯穿于整个设计阶段。虽然现在地铁空调通风系统设计比较先进，但是问题仍然存在，但是随着科学技术的发展，地铁通风空调系统也必然会有更为宽广的空间。

参考文献

[1] UB50157-2003，地铁设计规范[S].北京：中国计划出版社， 2015（07）：56-57.

[2] 朱颖心.水力网络流动不稳态过程的算法[J].清华大学学报，2015，5（29）：32-33.

[3] 朱培根，朱颖心，李晓锋.地铁环控系统模拟与能耗分析[J].地下空间，2015，24（02）：88-89

[4] 朱培根，朱颖心，李晓锋.地铁通风与热模拟方案及其分析厂[J].流体机械，2014，32（11）：45-46.

作者：万永红