郑州地铁集团有限公司运营分公司 河南省郑州市 450000
摘要：地铁在城市公共交通网络中占有非常重要的地位，对于推进“绿色出行”、“公交优先”的便捷生活方式有重要作用。地铁车站通风空调系统关系到地铁车站防火、排烟、通风功能，也能够提升乘客的舒适度，因此本文对地铁通风空调系统的优化设计提出一些建议，以供参考。
关键词：地铁车站；通风空调系统；优化研究
引言
地铁通风空调系统设计复杂，设备庞大，关系到多个子系统的应用效能和运行时长，需要进行整体性的分析设计。在外部环境较好的季节，要使站内空气质量与外界保持一致，在外部环境恶劣时，内部要保持更高的舒适度，因此，地铁空调通风系统优化设计与外部环境、内部环境、设备质量都有密切关系。
1地铁通风空调系统概述
1.1 系统结构
一般地铁通风空调系统由大系统、小系统、水系统三部分组成，其中大系统负责调节空气温度，小系统负责调节空气湿度，水系统则主要负责制冷制热。通风系统空调机组施工安装后，通过外风机引入室外空气进行除尘处理，空气质量达到封闭环境要求后，送入站内空调系统，通过水系统和大小系统机组配合完成热量循环交换，并向外界环境传递热量。
1.2 系统功能
作为地下工程，地铁内部没有自然通风，环境安全是为地铁通风空调系统负担的最重要使命，其次是使乘客获得更加舒适的环境[1]。通风空调系统通过对站内调节温湿度和风速发挥其改善空气质量的作用。通风空调系统对能源的消耗很高，给地铁系统日常运营带来较高的成本，因此更加节能的通风空调系统设计也很有必要。
2地铁车站空调系统分析
2.1闭式系统
闭式系统将地铁站内与外部空气完全隔绝，主要通过车站内部铺设的送风管实现空气交换，相应的排风系统装置设计在轨道或站台顶端，从而提高送风效率。闭式系统中的空气内外回风焓值对系统有一定影响，具体表现在系统工作状态下无法忽视室内外温度差的作用，因此必须依靠新风系统的送风量进行调节。闭式系统适用于夏季高温的地理区域，其消防设计标准较高。
2.2开式系统
开式系统又称通风系统，根据设备分类可以分为有空调通风系统与无空调系统两种，一般应用于夏季温度不高的地理区域。无空调系统通过机械动力和风洞效应进行换风，有空调系统则是通过空调、通风井实现内外空气交流，无法控制有效控制和调节温度，但耗能量较低。
2.3屏蔽门式系统
屏蔽门式系统在当应用比较广泛，能够优化空调的保温功能，同时也能满足地铁站内的消防安全要求。该系统通过站内与隧道之间的屏蔽门保持内部环境的温度，减少空气的流动性和热能损失，提高乘车舒适度和低噪音环境。屏蔽门系统的主要节能措施是减少车站开放空间，在小空间内稳定电能消耗，是现代地铁主要应用的通风空调系统[2]。
3地铁车站通风空调系统优化方式
3.1大小系统分设冷源独立运行
变频多联机系统能够更加有效地节约能源，应用现代化智能控制系统，而且节约空间，便于安装，在新建地铁工程设计中频繁应用。变频多联机系统一般采取大小系统分设冷源，主要在小系统上使用变频多联机系统和小新风模式。其中，小系统独立运行更有利于充分发挥变频特性，在智能调控地铁内部空气的同时，降低设备间机器摩擦热，平衡各空间温度，达到降低设备运行能耗的目的；而大系统采用白天工作，夜间停运的水系统，无需人工调控冷却塔，进一步降低能耗，提高设备应用效能。双系统独立运行的控制难度不高，维护成本极低，工作量少，而且也保证通风空调系统整体稳定运行。
3.2设计屏蔽门转换装置
屏蔽门转换装置增添了屏蔽门系统利用风洞效应的能力，在温度变化不大的过渡季节中，可以不应用空调系统而利用活塞风进行通风调节。转换装置通过在屏蔽门上方设置控制大小系统开合的开关，根据环境及工况的变化控制开关启闭，降低能源消耗及设备运行成本。
3.3设计部分自然通风排烟系统
出于经济角度考虑，降低设备占用投资，可考虑增加部分自然通风排烟系统，作为通风空调系统的补充设施，减少设备能耗及维护问题。例如在设计中将地下建筑中的吊装孔、采光通风孔利用起来，设计成自然通风、排烟系统，作为地铁站空调系统可选择的一种的通风方式，成本低廉，自然环保，这种结合建筑设计的通风排烟系统在未来地铁建设中有很大发展潜力。
3.4强化屏蔽门系统的防烟排烟能力
在屏蔽门系统中，由于站台空间封闭，排烟模式需要通过隧道风机、辅助排烟设备实现，屏蔽门要兼有挡烟垂壁、防烟隔墙的作用，因此采取自动感应启闭的滑动门是当前主流的应用技术设备。首位、中部安装滑动门能够进一步分割防烟分区，解决大空间排烟效果差的问题，对于有效排出热烟效果比较理想，起到和通风、排烟系统相互结合、相互补充的作用，能够进一步增强应对地下火灾、气体泄露隐患的能力，在短时间内高效低地排除高热、有害烟雾。
4地铁通风空调系统优化主要措施
4.1 监控排热风机的运行状态
在隧道温升变化不明显、低行车密度状态下，排热风机适宜低频率运行，有效控制排热风机的运行时段，降低排热风机的运行频率，以有效降低能耗。根据实际效果显示，温度变化不明显的情况下，排热风机的效率也不明显，因此开式系统在春秋两季节通过活塞风调节温度即可，而对排热风机依赖较高的闭式系统，则更多的依赖于排热风机，针对全封闭站台门制式系统，除满足消防通风需求外，对于排热排烟功能可以根据消防中控系统进行合理启闭，以实现节能目的。
4.2大小系统节能措施
根据观察研究，在室温较低、系统冷负荷较小的季节中，停止空调系统而采用机械通风模式，会引入大量外界灰尘，增加过滤负担，提高环境噪音，而且不利于温度控制设备的自动启停。除此之外，强弱电设备的散热量大量增加，并不能有效降低能耗并，因此，在春秋过渡季节仍然应以联机系统维持为主，可以以维持自然散热的方式，通过联机系统根据房间温度变化，灵活调整设备运行状态，以室内设定温度为工作目标，间歇或变频运行空调系统。
4.3系统变频控制措施
通过联机系统，进一步根据回风温度调节组合式空调器频率，在较高的回风温时提高频率增加送风量，在较低的回风温度时则采取相反措施。可以通过在送风系统末端加装动态平衡电动阀，在提高送风温度时电动阀开合度增加，提供增量的冷冻水，反制则通过电动阀减少供应冷冻水量，通过电动阀门变频控制冷水泵及机组能够根据环境变化相应地响应末端负荷的变化，而这种系统变频可视风机运行频率进行联动控制，当可变频风机转速降到正常工作转速40%左右时，即可联动控制水系统调节供应水量。
4.4减少空调器运行能耗
根据地铁通风运行状态的调整，应有目的地减少风机设备的运行时间，起到有效节能作用，优化空调器的控制模式[3]。例如空调器内部构件阻力较大，运行功率较高，在等量送风的工况下，只用排风机能够有效节能，可以考虑只排不送的通风模式，节省送风机的能耗；而在本地适宜通风季节，则可以较少考虑冷冻水供应消耗，减少冷水盘管部件的工作状态，降低设备运行阻力，例如对开门打开表冷器，改变气流垂直进入风机的力，因此应加强可打开式表冷器型空调设备在新线中的应用。
结语：地铁站空调系统的现代化代表着地铁建设水平的提升，降低能耗和噪声污染，是对通风空调系统进行优化设计的核心措施。在诸多优化措施之中，应根据行车密度、季节变化实际情况对系统核心组件进行频率调整，起到根据工况降低能耗、提高运营时间效率、优化水系统设置的作用。
参考文献：
[1]朱军.我国城市轨道交通发展问题探讨，北京城市规划建设，2002（2）：30-32
[2]周伟军，冯炼，罗世辉.过渡季节地铁环控模式比较分析，制冷与空调，2008，22（3）：101-103
[3]陆俊.车站通风空调系统运行与优化[J].都市快轨交通，2016（2）：109-112.