地铁公共区VAV变风量空调系统技术方案设计

地铁公共区VAV变风量空调系统技术方案设计

林仁祺

（广州地铁设计研究院股份有限公司，广州，510010）

[摘要]随着城市化的发展，城市常住人口及流动人口增加，城市规模不断提升，地铁作为大规模的城市交通轨道系统成为了城市交通运输主体。在地铁站内，通风空调系统承担着保证地铁站内热舒适性的重任，但由于既有系统的局限性，地铁站内由于不同区域客流不同、风量分布不均等原因，冷量无法根据实际需求输送至具体位置，导致不同区域存在温度差异，影响乘客舒适性。本文提出了地铁站内公共区的变风量技术方案，以某地铁站为例，阐述了地铁站公共区变风量技术方案的实施方法及控制要求，采用变风量技术方案能够有效解决车站不同区域冷热不均的问题。

[关键词]地铁站；热舒适性；变风量。

Energy efficiency decomposition assessment plan for refrigeration room

LIN Renqi

(Guangzhou Metro Design & Research lnstitute , Guangzhou 510010, China)

Abstract: .With the development of urbanization, the city's resident population and mobile population increase, the scale of the city is constantly upgrading, the subway as a large-scale urban transportation rail system has become the main body of urban transportation. In the subway station, the ventilation and air conditioning system bears the important responsibility of ensuring the thermal comfort in the subway station, but due to the limitations of the existing system, the cooling capacity in the subway station can not be delivered to the specific location according to the actual demand due to the different passenger flow in different areas and the uneven distribution of the air volume, leading to the temperature difference in different areas, which affects the comfort of the passengers. This paper proposes a variable air volume technology program for public areas in subway stations, taking a subway station as an example, describes the implementation method and control requirements of the variable air volume technology program for public areas in subway stations, and adopts the variable air volume technology program to effectively solve the problem of uneven cooling and heating in different areas of the station.

Key words:Subway station; Thermal comfort; Variable air volume technology。

作者简介：林仁祺，1997.03，男，广州地铁设计研究院股份有限公司，助理工程师，研究方向为轨道交通通风空调，邮箱527467011@qq.com

0引言

随着我国城市进程的快速发展，城市常住及流动人口增加，城市规模不断扩大，地铁作为大规模的轨道交通系统与传统交通工具相比具有客运量大、快速便捷、安全等特点成为了城市交通运输的主体[1]。与此同时，地铁环控系统由于运行时间长、运行功率大的特点成为了城市公共设施中的耗能大户，根据对已有地铁系统的运营数据分析得知，通风空调系统的能耗在总能耗中所占比重最大，占比在总能耗中高达25%~35%

[2]，从车站用电量方面考虑，通风空调系统用电量站车站用电量的60%~70%。

根据功能及服务区域不同，地铁站内空调系统可划分为隧道通风系统、地铁站公共区空调系统（简称大系统）、地铁设备管理用房空调系统（简称小系统）三个部分[3]。对于地铁车站大系统而言，既有系统的末端风口不能根据客流情况动态调节送风量，导致车站公共区容易出现车站冷热不均现象，影响乘客舒适度[4]，同时也造成局部区域过冷，冷量无法输送到所需求位置的问题，冷量供给侧与冷量需求侧供需不平衡[5]，造成系统运行不节能。此时，变风量空调系统由于其节能、舒适和灵活性强等特点逐渐被应用到实际工程中，可以有效解决冷热不均、能耗高等问题。

1 地铁空调系统运行现状

既有车站的大、小系统的空调系统通常采用全空气双端送风一次回风系统，其中大系统组合空调器、回排风机和部分小系统的空调器和回排风机采用变频控制，根据末端负荷大小变频运行。

既有系统的末端风口不能根据客流情况动态调节送风量，导致车站公共区容易出现车站冷热不均现象，影响乘客舒适度。经过某车站现场实测，对于站厅层，出入口、楼扶梯、闸机客流量动态变化，导致部分区域温差在1.5-2℃左右；对于站台层，楼扶梯口、换乘区域客流较大往往偏热；楼扶梯后侧下方区域人数较少往往偏冷，温差在1.0-1.5℃左右。主要原因为施工工期紧张，导致现场风口风量调试未到位，且公共区不同区域客流变化较大，风口调试后无法根据客流量变化进行风量的实时调节，导致地铁车站内公共区存在冷热分布不均的问题。针对以上现状，应用末端“VAV”变风量技术方案，可以保证空调风口按照负荷、温度进行风量调节，保证公共区冷热均匀，设备房间风量满足要求，解决冷热不均、舒适度差的问题，同时大大提升节能效果，提高系统能效[6]。

2　变风量末端控制方案

地铁站变风量通风空调系统需要依附于地铁站的空间架构来进行布置，以保证地铁站的内环境的舒适性。按照通风空调的功能进行划分，可以将地铁站的通风空调系统划分为空气处理部分、空气输送部分、空气分配部分、能量输送与分配部分、控制部分等五个部分[5]。空气处理部分由过滤器、净化消毒设备等组成，负责对新风及回风进行处理；空气输送部分则由风机等组成，负责将处理后的空气输送至末端；空气分配部分由末端调节阀及管路组成，负责分配末端的送风量；能量输送与分配部分则负责给通风空调设备供电，控制部分则通过下发控制指令保证设备安全稳定运行。对于变风量系统而言，主要涉及空气处理部分、空气输送部分及空气分配部分的调整。变风量系统需要控制的部分主要涉及空调器输送的总风量以及末端支路风量分配。变风量的方案应注意以下几点要求：

（1）系统末端采用单风道压力无关型控制，根据送风温度控制二通阀开度，根据回风温度控制空调器运行频率，根据室内湿度调节冷冻水出水温度，以提高系统能效。

（2）各房间的送风、回风均应单独设置支管，送风、回风均应设置手动调节阀，并在送风支管上安装变风量末端调节阀。通过控制变风量调节阀的开度，调节送风风量。

（3）在额定工况下，设置变风量末端装置的支管风速，应按4-8m/s控制。在气流方向上，变风量末端装置应预留设备的安装空间，变风量末端装置宽、高尺寸与风管尺寸相同。

（4）变风量末端装置至少有一侧预留控制器的安装空间及检修空间。变风量末端装置的上游应有4D以上的直管段，直管段长度不足4D时，在直管段前应设置均流导流装置（D:矩形风管宽边宽度）。具体布置方案如下图所示。

图1 变风量空调系统变风量风阀布置图

（5）空调机组的送风量根据送风管静压值进行相应调节，空调机组送风机的性能曲线应平缓，根据房间温度控制变风量末端装置开度。采用闭环控制，控制步长及变化速度由智能群控系统协调提供。根据理论计算和实际运行效果调试确定控制步进及变化速度，以保证室内环境参数稳定，避免震荡。

2.1站厅层空调变风量技术方案

以某地铁站为例阐述公共区变风量技术方案，站厅公共区根据楼扶梯、闸机、换成通道和安检位置分为4个控制区，需要特别说明的是，针对每个控制区需要单独设置送风支管及送风口，在原设计未满足要求的情况下，需要根据所划分的控制区来设置送风支管及送风口，以便在送风支管处设置变风量末端装置。同时，根据所划分的控制区站厅层传感器布置形式为每个区域设置2组温湿度+CO2传感器，总共4组，以检测不同控制区的温湿度情况，以便实时判断不同控制区情况。每个控制区的送风管支路上设置变风量末端装置，具体如下图所示。

图2 站厅层区域控制平面图

根据上述方案设置变风量末端，可实现对站厅不同区域进行变风量控制，根据实际客流情况及温度情况对站厅各区域进行更精确的温度控制，保证站厅整体热舒适性，同时保证冷量输送至末端需求位置，能够有效减少冷量浪费，降低系统能耗。

2.2站台层空调变风量技术方案

站台共区根据楼扶梯、换成通道位置分为5个控制区，同站厅层布置方案一致，送风管的方案为每个控制区设置送风支管和送风口。根据站台层所划分的控制区，站台层传感器布置形式为每个区域设置1组温湿度+CO2传感器，总共5组。每个控制区的送风管支路上设置变风量末端装置，具体如下图所示。

图3 站台层区域控制平面图

根据上述方案设置变风量末端，可实现对站台不同区域进行变风量控制，根据实际客流情况及温度情况对站厅各区域进行更精确的温度控制，保证站台整体热舒适性，同时保证冷量输送至末端需求位置，能够有效减少冷量浪费，降低系统能耗。

3结论

对于地铁车站大系统而言，既有系统的末端风口在施工阶段初步调试后，运营阶段无法实现根据客流情况及实际温度情况对不同区域动态条件送风量，容易导致车站公共区不同区域出现冷热不均，冷量无法输送到需求位置的问题。本文针对上述问题提出地铁车站公共区变风量空调的技术解决方案，以某地铁站为例，对公共区变风量空调的技术方案进行阐述，提出了公共区变风量末端设置条件及末端控制要求，采用变风量技术对公共区不同区域进行控制，能够有效解决冷热不均、冷量供需不平衡造成能耗浪费等问题。

4参考文献

[1]付强,冯炼,袁中原. 地铁车站变风量空调系统能耗模拟分析 [J]. 制冷与空调(四川), 2019, 33 (01): 21-24+39.

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[3]陈铁强,武翔宇. 地铁车站通风空调系统节能方案设计 [J]. 工程建设与设计, 2022, (20): 30-32. DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2022.10.208.

[4]温倩. 地铁站公共区通风空调系统节能优化研究[D]. 西安建筑科技大学, 2021. DOI:10.27393/d.cnki.gxazu.2021.000247.

[5]程帆. 基于工业大数据的地铁变风量通风空调系统运营能耗优化研究[D]. 西安电子科技大学, 2021. DOI:10.27389/d.cnki.gxadu.2021.001226.

[6]王艳,李焱池,篮杰,等. 地铁设备用房VAV变风量系统控制特性研究 [J]. 铁道标准设计, 2022, 66 (10): 191-196. DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.202204120006.