地铁站通风空调系统能耗测试与分析

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1、地铁站通风空调系统能耗测试与分析　　【摘要】对南京某地铁站通风空调系统的空气温湿度、空调水进出口温度、风量、空调水的流量进行测试与分析，提出了减少地铁通风空调能耗的可行方案。通过对改进后地铁通风空调系统能耗测试和对空调区温湿度及CO2浓度进行监测。结果表明，在满足地铁通风空调要求情况下，地铁站通风空调系统能耗明显减少，为南京地铁其它各站通风空调节能提供一定的指导意义。【关键词】大系统；风机频率；CO2浓度；空调能耗；测试与分析　　0引言　　一号线南京站位于铁路南京站下，为地下二层岛式车站[1,2]。该站运营五年来，发现部分空调房间冷量不够，风

2、量分配不能满足使用要求导致室内闷热、设备容易受损，尤其是部分设备用房，如信号设备室、票务室等存在结露、滴水等现象。另一方面空调能耗大，因此有必要对南京站通风空调系统送回风量、温湿度，空调水系统的流量分配、进出口温度进行测试，找出原因所在。　　地铁站通风空调大系统主要保障站厅和站台等公共区内的空气环境，能否达到预期的运营状态，取决于系统风量、冷量及其在各系统的分配[3,4]。本文还对地铁站空调大系统的风量、送回风状态、站台和站厅温湿度、公共区CO2浓度进行检测[5]，并进行分析对比，提出改进的通风空调运行模式。　　空调系统中的热平衡　　在空调系

3、统中存在着下面两个热平衡：　　冷机部分　　冷却水带走的热量=冷冻水放热量＋冷机产热量　　空调箱部分　　表冷器前后空气放热量=表冷器冷冻水吸热量　　测量思路　　通过测试冷冻水总管的进出口温度和冷冻水总流量得到冷机的总冷量，再除以冷机的电功率得到冷机的COP。还可以通过测量冷却水总管的流量和冷却水进出口温度得到冷却水带走的热量，从而验证所测得的数据是否正确。　　空调箱部分，可以测量表冷器前后空气的焓值以及风量得到送到站厅站台内的冷量，同时可以通过测量进出表冷器冷冻水的流量和温差进行验证。　　2测试内容　　制冷机组测试　　制冷机组测试包括冷冻水系统

4、和冷却水系统，需测试的参数有：　　冷机冷冻水进出口温度、流量；　　冷机冷却水进出口温度、流量；　　制冷机组用电量。　　制冷机组产冷量，等于冷冻水送、回水能量的变化。机组冷量可按式计算：　　　　式中：Qs为冷水机组冷量，kW；Ls为冷冻水流量，m3/h；ρs为水的密度，计算时取1000kg/m3；cps为水的比热容，计算时可取/(kg•℃)；th为回水温度，℃；ts为送水温度，℃。　　冷水管道送、回水温度可由温度仪表直接读取。流量采用超声波流量计测取。　　空调机组测试　　空调机组需测试的参数有：　　冷冻水进出口温度、流量；　　进出口空气温湿度、

5、风速和断面尺寸。　　空调机组的冷量，可按空气侧或冷冻水侧测量与计算，空气放出的热量按式计算：　　式中：Q为空调机组冷量，kW；L为空调风量，m3/s；ρ为空气密度，计算时取/m3；i为空气焓差，kJ/kg。　　空调房间冷量测试　　测量系统送入各空调房间的冷量，需测试空调房间送、回风量及状态。计算出湿空气的焓值后，利用公式计算送入室内的冷量：　　式中：F为送入房间冷量，kW；L为送风量，m3/h；ρ为空气密度，计算时取/m3；h为热空气焓值，kJ/kg。　　3测试结果与分析　　大系统风机风量测试　　对于站厅、站台这样的公共区，人员数量变化幅度大

6、，必须采用变风量调节，以保证人员高峰时的卫生需求以及人员低谷时的节能需要。图1示意了电机变频调速方法的节能性。如采用自动阀门调节，通过改变管网阻抗而改变管网的压力—流量曲线。采用变频调节，改变风机的性能曲线，使得风机能真正在风量小、压力也小的状态下工作，其节能效果是明显的[6,7]。　　　　根据风机的性能曲线，结合地铁车站客流量的变化，在不同的时候选定合适的风机频率进行工作，以节省能量[8]。　　CO2　　浓度测试结果监测点选取在人员密度较大的站台层。监测点CO2浓度变化见图2。　　　　测点CO2浓度受到周围人员密度、列车活塞风等诸多条件的综

7、合影响。图2中，浓度值呈现上下的不断波动，是因为受到活塞风的影响。波动的频率正好等于列车的发车频率。监测点日最高CO2浓度739ppm，最低551ppm，平均值，符合规范要求的限值1500ppm。可知，该地铁站空调大系统通风效果较好，公共区CO2浓度在要求范围内，车站内空气品质良好。　　空调机组冷量测试　　测得表冷器前后空气的温度和湿度，根据下面公式即可算出空气的焓，当t=0~200℃时：　　式中：c8=-，c9=，c10=-，c11=×10-4，c12=-×10-7，c13=。　　其中，为空气在相应温度下的饱和水蒸气分压力。再根据式，求得空

8、气的含湿量。代入式，得到空气的焓值。空调机组内表冷器冷冻水温差测试结果见图3，表冷器前后湿空气焓差见图4。　　　　将测到的经过表冷器的冷冻水和空气流量分别按式、式计