地铁通风空调系统变频技术

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1、地铁通风空调系统变频技术前言：通过对现有地铁能耗分析可知，地铁是城市公交设施中的用电大户。因此解决地铁节能问题是目前国际上正在大力实施的一个课题。地铁通风空调系统能耗占整个地铁系统能耗比重较大，约为整个地铁能耗的25%～35%，因而通风空调系统的节能有着十分重要的意义。　　一变频节能基本原理　　目前国内大多数地铁车站通风空调系统是定流量系统。这种系统虽然简便，但是不能根据客流、气候的变化，有效调节能量供应、实现节能。从使用功能上分析，地铁车站通风空调系统要求的风量不是恒定的，随着天客流变化而是在不同时段有不同流量的输

2、送要求。这就需要采用一定的技术手段，在不同时段供给不同流量，这种传输系统就是变流量系统。电动机消耗功率与其转速的三次方成正比，降低转速运行时，可以节约大量的电能。　　二变频技术方案分析　　近几年，通过变频技术降低地铁通风空调系统能耗已经成为各设计单位、业主的共识，但具体技术方案各不相同。按变频设备分类主要有两种，第一种是仅隧道通风系统中的排热风机变频，第二种是排热风机和大系统中回排风机、组合空调器都变频。按控制模式分类主要有两种，第一种是分时段控制，第二种是实时控制。　　笔者认为成功的地铁通风空调系统变频技术方案，需

3、要解决好三个问题，一是各子系统采用变频技术的必要性分析，二是节能效果评价，三是变频系统运行可靠性分析。下面围绕这三个问题，对地铁通风空调系统各子系统进行分析，力求得出最佳的变频技术方案。　　2.1隧道通风系统　　隧道通风系统包括两个子系统，区间隧道通风系统和车行区排热系统。　　2.1.1区间隧道通风系统　　区间隧道通风系统的任务是早、晚隧道机械通风和事故通风，其负荷稳定、且运行时间短，没有变频的必要。　　2.1.2车行区排热系统　　2.2.2.1必要性分析　　车行区排热系统在地铁运营期间需长期运行，能耗巨大，且负荷变

4、化明显，因而排热风机有必要采用变频技术。　　2.1.2.2节能效果评价　　以杭州某地铁车站为例，评价排热风机变频的节能效果。列车每小时运行的对数直接影响到区间隧道内的温度;而排热风机为排除列车产生的热量，它的选型也直接决定于列车每小时运行的对数。在工程设计中，排热风机的选型是以远期高峰时段列车的运行对数为条件，通常选用定速风机，但即使是在远期，其低峰小时的列车运行对数还不到高峰小时的一半。　　因此，笔者认为：在排热风机选型时不仅要考虑远期高峰时段的列车运行对数的因素;还应考虑到远期平、低峰时段列车每小时运行对数和初、

5、近期不同时段的列车每小时运行对数的因素。综合考虑列车对数对区间隧道温度和排热风机选型的影响，我们以不同的列车对数作为不同的基本工况条件分为三个工况AC，其假设条件分别　　为：　　工况A：指列车对数在10"--'6对之间，排热风机初选2O/h;　　工况B：指列车对数在20~12对之间，排热风机初选30m3/h;　　工况C：指列车对数在30~22对之间，排热风机初选40m。　　风机有三个工作点：　　工作点1：满足工况A的运行要求，排热风机风量20m功率6.9kw：　　工作点2：满足工况B的运行要求，排热风机风量30m/h

6、功率23。2kw;　　工作点3：满足工况C及阻塞、火灾的运行要求，排热风机风量4Orn3/h功率55kw。　　因此，我们将排热风机分为三个工作点，采用变频技术满足不同工作点的参数要求。如表1所示，通过计算，排热风机采用变频技术后，节能约60%。车站初、近、远期每年可以节省运行费用35~43.1万元。　　2.2.2.3排热风机变频可靠性分析　　可靠性主要与以下三个问题有关。　　一是控制模式的选择，排热风机负荷主要与行车对数有关，时段性强，采用分时段控制模式是可靠合理的。如果采用根据隧道温度实时控制模式，由于受到活塞风的

7、影响，隧道内空气扰动大，检测到的温度将极不稳定，风机运行也将极不稳定，可靠性无法保证。或许有人会提出降低控制系统敏感度的办法来解决此问题，但是带来新的问题，一是敏感度降低多少合适?二是降低敏感度后的节能性和分时段控制相比是否还有优势可言呢?因此笔者认为，在没有更多实测数据支持情况下，采用可靠性更高的分时段控制是合理的。　　二是风机选择，风机的实际工作点是风机特性曲线与管路特性曲线的交点，定频系统风机工作点在不改变管路特性的前提下是不变的。变频系统则由于风机特性的变化，实际工作点是变化的。为避免风机出现喘振等不稳定的情

8、况，在选择风机时应注意在我们设定的频率范围内风机均有稳定工作点。还应验算电动机是否过载，噪音是否超标。另外值得注意的是，在变频情况下，风机效率基本不会变化。　　三是各工况下，是否满足规范要求，通过SES模拟计算表明：工况A—C排热风机的选型满足正常运行时区间隧道的最高平均温度均低于40℃的要求。　　　　　　2.2车站通风空调系统变频技术方案分析