试论新型通风空调集成系统在北京地铁中的应用

安全、快捷、运量大、环境污染小是城市轨道交通所具备的特点，在城市中，它可以减轻交通的负担。当前，我国已经有很多城市都计划建设或者投入建设轨道交通线路，到2015年，光是北京市的通车里程就会达到将近561km。但是，建设城市轨道的花费是比较大的，运行能耗也是比较大的。通风空调系统在城市轨道交通工程中会占用大量地下空间，这样的话，就会增加很大的投资，在运行的过程中也会出现很大的能耗，所以，合理的通风空调系统方案和系统运营模式对城市轨道交通建设和运营都具有重大意义。

一、传统系统概述

传统的闭式空调系统由区间隧道通风(兼防排烟)系统,车站公共区通风空调(兼防排烟)系统,车站设备管理用房通风空调(兼防排烟)系统及空调冷冻、冷却水系统4部分组成。对于后两部分,新型系统与传统统没有区别,故不再赘述。为了实现正常通风空调、阻塞通风及事故排烟的功能要求,传统系统将区间隧道与车站公共区通风空调系统完全分开,独立设置:区间隧道通风系统设置4台风量为20×104m3/h的专用事故轴流风机,该风机只在区间发生阻塞、火灾事故以及夜间通风时使用;车站公共区设置总风量为(24~36)×104m3/h的组合式空调机组及回排风机,该系统仅为公共区的正常通风空调及火灾排烟服务,定风量运行。

二、新型系统技术方案

1.基本技术思路

1.1降低系统机房占地面积

站在工况的角度进行分析，区间隧道和车站公共区是不会出现同时使用现象的，也就是车站公共区系统在运行的时候，区间隧道系统是不开放的，相反的话也是一样的道理。而且，车站公共区系统是不会停止运行的，而区间隧道则是没有经常被使用。除此之外，在规划道路下面才会设置地铁线路，风亭要控制在道路红线以外的合适位置，通常情况下，风道都比较长，最短的也会在三四十米，多的话会有七八十米。传统系统中风道内部的空间得不到很好地运用。怎么样才可以有效地利用长时间闲置的隧道事故风机以及风道内部的空间，这就成为新型系统需要认真分析和研究的内容。

1.2降低系统能耗

通常情况下，配置轨道交通通风空调系统的设备是将远期高峰小时运行情况作为主要依据的，而随着列车的对数、客流的不断变化，系统负荷也会随之发生一定的变化。在运行初期、近期客流以及行车对数与设计水平有一定差异，所以，在设备中有较多的剩余容量;同样在非高峰时段的系统负荷较高峰时段也有较大的差距,也存在设备容量富余的问题。采用变频风机就能很好地适应负荷变化。从理论上讲,改变通风机转速是最合理的调节风量方法。因为只改变通风机的转速,通风机的运行点与正常设计工况点空气动力性能相似。即在管网阻力与流量平方成正比的通风系统中,转速降低,通风机效率保持不变,而功率则由于流量与压力的降低而显著降低(N2=N1(L2/L1)3)。对于电动机来说,变频调速可以保证在输出功率较低时有较高的电机效率。另外,在相同的流量和压力下,由于采用变频调速调节通风机时,叶轮的转速较低,通风机的噪声相对于其他调节方法要低;同时由于转速降低,叶片所受的离心力也有所降低,这对于延长通风机叶轮的寿命是有利的。以某风机为例,根据年段的不同、季节的不同、列车运行对数的不同设定不同的通风风量。

2.系统构成

典型地下车站的新型通风空调系统的构成基本上是车站两端各设置两条风道(一条送风道和一条排风道),在每端的送风道内设置自动开启式表冷器,并利用车站送、排风道及风道内的送、排风机,消声器,电动组合风阀等组成车站公共区空气处理系统。

车站公共区通风空调系统兼作站台、站厅的排烟系统,排风机兼作排烟风机。利用相关风阀的开启和关闭组合,可以对车站公共区火灾区域进行排烟。

3.技术难点及解决方案

新型系统的车站送、排风机在事故工况下，都可以是事故通风机。因为功能的不同，在需要风机风量和风压的时候也会有所不同，为了工况要求可以在一台风机上完成，通常的做法都是将风机的最大风量和风压将风机选择出来，这样的做法最容易出现工况下的风量和风压都会比设计值高出很多，在运行的时候，节流是通过调节风阀才有可能实现，浪费必定会产生。

4.设备配置与运行优势

风机的选配是通过新型系统与城市轨道交通的热负荷变化规律相结合得出的，并且风机变频技术也需要很好地进行运用;将自动开启式表冷器研制出来，并且进行广泛地运用，与系统运行要求相结合，在通风季节可以打开表冷器，这样的话，系统的阻力就会得到很大的减少。通过这些手段和措施，在运行过程中，新型系统能够发挥其节能的优势。

三、在北京地铁5号线中的应用

1.工程概况

北京地铁5号线是北京轨道交通线网规划中一条主要的南北向线路,南起丰台区宋家庄,北至昌平区天通苑北,工程线路全长约27.6 km,设16座地下车站、7座地上车站。地铁5号线是首个全线采用“新型通风空调集成系统”(见图9)的工程。该工程于2007年10月建成通车,通车3年来新型系统运行情况良好。

2.应用效果测试

为了验证新型系统的实际应用效果,分别对其正常通风工况(包括夏季和冬季)以及火灾事故工况(包括车站和区间隧道)的运行情况进行实际测试。根据测试结果,证明新型系统完全可以达到轨道交通通风空调系统的功能要求,能够满足《地铁设计规范》中的有关标准。

四、结语

新型通风空调集成系统在地铁中能够发挥重要的作用，将城市轨道交通通风空调系统中存在的一些问题进行很好地解决，并且在一定程度上也将系统运行能耗太高的问题进行了一定的解决。本文通过北京地铁5号线工程中的成功运用，我国城市轨道交通建设的不断发展也会有更多的可靠依据。

参考文献：

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