多功能城市轨道交通通风空调多功能设备集成系统设计

【摘要】：城市轨道交通具有快捷、安全、环境污染小、运量大等优点, 也是用来解决城市交通拥堵问题的最好的方法。本文根据国内城市轨道交通通风空调系统存在的实际问题，介绍了三种通风空调系统，本文简单的进行了分析系统应用的效果评价，并且对城市轨道交通空调形态优缺点进行了对比。
【关键词】：城市轨道交通通风空调 集成系统

引言
如今经济发展迅速，交通问题成为摆在人们面前的一个很大的难题，为了解决这个难题，我国国内多个城市多条轨道交通线路同时在建设或酝酿之中，可是由于城市轨道交通系统造价和运行能耗十分高。城市轨道交通环控系统是保证城市轨道交通环境的一种系统，它的目的就是在正常运行期间为地铁乘客提供舒适的环境。城市轨道交通环控系统中通风空调系统占用了很大的地下空间, 这也是导致巨额的投资的最主要原因, 在运行过程中也产生了巨大的能耗,所以合理的系统运营模式和通风空调系统方案对城市轨道交通意义非凡。
一．国内城市轨道交通通风空调系统存在的实际问题
我国的城市轨道交通通风空调系统可以分为屏蔽门式空调系统、开式空调系统和闭式空调系统这个三个主要的方式。也是根据当地的运输能力和气候来综合分析设定的, 如今经过这么多年的实际应用发现, 现在国内现有的通风空调系统存在下面三个主要问题, 所以就需要认真对待然后加以考虑和解决。

1.地下机房面积占用面积和空间巨大, 大约占到地下车站总面积的12%-30% 。

2.通风空调系统运行能耗十分高，在现有的实际能耗统计中, 能耗已经达到了整个城市轨道交通总能耗的50%左右。
3.系统设置构成十分复杂, 并且控制运行不便，有时候在实际运行上系统配置存在相对闲置状况。
4城市轨道交通工程为地下工程，所以人员的新风量标准就显得尤为重要，按规定，并考虑到各地的具体情况，站厅站台空调季节采用每个乘客按不小于1

2.6m³/（h·人），且新风量不小于系统总风量的10%。

二．通风空调系统的制式
根据城市轨道交通隧道通风换气的形式以及隧道与车站站台层的分隔关系，城市轨道交通通风空调系统一般划分为三种制式：开式系统、闭式系统和屏蔽门系统

1.开式系统

隧道内部与外界大气相通，仅考虑活塞通风或机械通风，它是利用活塞风井、车站出入口及两端峒口与室外空气相通，进行通风换气的方式。开式系统结构比较的单一简单，控制起来比较简单，运行能耗也比较低，但是标准一般比较低，没有办法很好的控制站内环境、组织防排烟。开式系统是活塞作用或机械通风，通过风亭使地下空间与外界通风换气。主要应用于欧美北部地区的老线，在我国主要用于北方，采用该系统的我国北京1号线、2号线和环线。

2.闭式系统

闭式系统是一种地下车站内空气与室外空气基本不相连通的方式，即城市轨道交通车站内所有与室外连通的通风井及风门均关闭，夏季车站内采用空调，仅通过风机从室外向车站提供所需空调最小新风量或空调全新风。区间隧道则借助于列车行驶时的活塞效应将车站空调风携带入区间，由此冷却区间隧道内温度，并在车站两端部设置迂回风通道，以满足闭式运行活塞风泄压要求，线路露出地面的峒口则采用空气幕隔离，防止峒口空气热湿交换。闭式系统通过风冀控制，可进行开、闭式运行。我国采用该种形式的有广州地铁1号线、上海地铁2号线、南京地铁1号线和哈尔滨地铁1号线等。

3.屏蔽门系统

屏蔽门安装在站台边缘，是一道修建在站台边沿的带门的透明屏障，将站台公共区与隧道轨行区完全屏蔽，屏蔽门上各扇门上活动门之间的间隔距离与列车上的车门距相对应．看上去就像是一排电梯的门。列车到站时，列车车门正好对着屏蔽门上的活动门，乘客可自由上下列车，关上屏蔽门后，所形成的一道隔墙可有效阻止隧道内热流、气压波动和灰尘等进入车站，有效地减少了空调负荷，为车站创造了较为舒适的环境。另外屏蔽门系统的设置改善了乘客候车环境的舒适度，但屏蔽门的初投资费用较高，对列车停靠位置的可靠性要求很高，若客流密度较大，车门口可能出现拥挤，且对长期运行隧道内温度超标难以解决。采用该系统的有广佛地铁、上海地铁除2号线外的各地下线等。
三．各系统应用的效果评价
屏蔽门系统优点是由于屏蔽门的存在创造了一道安全屏障，可防止乘客无意或有意跌入轨道；屏蔽门可隔断列车噪声对站台的影响；此外同等规模的车站加装屏蔽门系统的冷量约为未加装屏蔽门系统冷量2/5左右，相应的环控机房面积可减少1/3左右，这样年运行费用仅是闭式系统的一半。但是安装屏蔽门需要较大投资，并随之增加了屏蔽门的维修保养工作量和费用，且屏蔽门的存在将影响站台层车行道壁面广告效应，站台有狭窄感，对于侧式站台这种感觉尤甚。
闭式系统的优点是车站和区间隧道内设计温度和气流速度在不同工况条件下符合设计要求，环控工况转换简明，站台视野开阔，广告效应良好，但其相对屏蔽门系统带来冷量大、所需环控机房面积大、耗能高，此外站台层环境受到列车噪声影响。
只采用通风的开式系统主要应用在我国的北方，在我国夏热冬冷和夏热冬暖地区是不适合采用的。闭式系统和屏蔽门系统在夏热冬冷和夏热冬暖地区应用较多，偶尔也有大表冷器闭式系统的出现。开式系统，活塞作用或机械通风，通过风亭使地下空间与外界通风换气，系统简单，设备少，控制简单，运行能耗低，标准低，无法有效控制站内环境、组织防排烟。一般是欧美北部地区的老线，我国北京1号线、2号线。闭式系统，设隧道通风设施，隧道通风系统的运行方式根据室外气候的变化，通过风阀控制可采用开式和闭式运行；车站空气与隧道相通。活塞效应将车站的空气引入区间隧道内降低温度作用；区间隧道内的空气温度较同样运行条件下的屏蔽门系统低；站台视野开阔，广告效应好。车站的温度场、速度场无法维持稳定，车站空气品质难控制；当乘客因意外或特殊情况跌人轨道时将对正常运营带来严重影响；空调季节空调系统投资和运行费用高；通风空调系统机房大；土建投资大一般在国内长江以北城市。
四．城市轨道交通空调形态优缺点对比
开式系统是活塞作用或机械通风，通过风亭使地下空间与外界通风换气。优点是系统简单，设备少，控制简单，运行能耗低。缺点是标准低，无法有效控制站内环境、组织防排烟。主要应用于欧美北部地区的老线，我国北京1号线、2号线。
闭式系统是设隧道通风设施，隧道通风系统的运行方式根据室外气候的变化，通过风阀控制可采用开式和闭式运行；车站空气与隧道相通优点是活塞效应将车站的空气引入区间隧道内降低温度作用；区间隧道内的空气温度较同样运行条件下的屏蔽门系统低；站台视野开阔，广告效应好缺点是车站的温度场、速度场无法维持稳定，车站空气品质难控制；当乘客因意外或特殊情况跌人轨道时将对正常运营带来严重影响；空调季节空调系统投资和运行费用高；通风空调系统机房大；土建投资大。主要应用于国内长江以北城市。
屏蔽门系统是在闭式系统的基础上，用屏蔽

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门将车站与隧道区域隔离开。优点是提高安全性；降低活塞效应对车站的影响，减少车站与隧道的空气对流，减少车站冷负荷的损失，提高车站空气洁净度、降低列车进站带来的噪声；节省通风空调系统的初投资、运行费用和土建初投资。缺点是增加初投资和运营费用；增加与有关专业的接口关系；活塞效应将区间隧道的热空气排至外界，引入室外的新风冷却隧道；高温季节很难控制隧道内的温度。目前主要应用在国内长江流域及以南城市。
结语
一条城市轨道交通线路的环控系统都必须满足以下三个基本要求。列车正常运行时，环控系统能根据季节气候，合理有效地控制城市轨道交通系统内空气温度、湿度、流速和洁净度、气压变化和噪声，以提供舒适、卫生的空调环境；列车阻塞运行时，环控系统能确保隧道内空气流通，列车空调器正常运行，乘客们感到舒适；紧急情况时，环控系统能控制烟、热、气扩散方向，为乘客撤离和救援人员进入提供安全保障。只有控制好这三个方面的问题，我国的城市轨道交通环控系统就会越来越成熟，城市的交通问题也会得到缓解。
参考文献
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