浙江省寧波市軌道交通1號線通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)若干創(chuàng)新設(shè)計研究

周穎

摘 要：介紹了浙江省寧波市軌道交通1號線一期的基本設(shè)計原則和創(chuàng)新點。集中冷站和單活塞風(fēng)井的設(shè)置可以節(jié)約土建所用面積，群控系統(tǒng)的設(shè)置使地鐵環(huán)控系統(tǒng)的工作更加節(jié)能高效。通過闡述有關(guān)設(shè)計和數(shù)據(jù)，以期為日后類似線路的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計；集中冷站；單活塞風(fēng)道；群控系統(tǒng)

中圖分類號：U239.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.074

目前，我國軌道交通建設(shè)事業(yè)處于發(fā)展的新時期，軌道交通環(huán)境控制問題也引起了人們的高度關(guān)注。浙江省寧波市軌道交通1號線是寧波市軌道交通的首條線路，它是由地下線和高架線組成的。地下車站和區(qū)間隧道通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)采用屏蔽門制式，高架車站站臺設(shè)置半高安全門。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)可全面控制全線車站和相應(yīng)區(qū)間隧道內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速、噪聲和空氣質(zhì)量，并為緊急工況下人員安全疏散和救援提供了新的風(fēng)量和風(fēng)速，以保證乘客的安全感和舒適度，進而滿足設(shè)備對室內(nèi)環(huán)境的需求。

1 基本設(shè)計思路

寧波市軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的基本設(shè)計思路如下：①地下車站站內(nèi)公共區(qū)設(shè)置全空氣制冷空調(diào)系統(tǒng)。②高架車站、區(qū)間盡可能采用自然通風(fēng)的方式。③通風(fēng)空調(diào)按2040年的預(yù)測客流量設(shè)計，并要兼顧初、近、遠期車輛4/4/6編組的變化。④地下車站和區(qū)間應(yīng)滿足地鐵系統(tǒng)各種運行工況對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)功能的要求。⑤通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該具有可調(diào)供風(fēng)、供冷功能，以應(yīng)對不同時期、不同時段的負荷變化需求，達到節(jié)能運行的目的。⑥區(qū)間隧道應(yīng)充分利用列車動力形成的活塞通風(fēng)為地下區(qū)間通風(fēng)換氣。當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足通風(fēng)排熱要求時，可采取機械通風(fēng)。⑦車站通風(fēng)井的設(shè)置需兼顧功能要求和地面城市規(guī)劃要求。⑧按照區(qū)間隧道、站廳、站臺和設(shè)備管理用房同一時間只有一處發(fā)生火災(zāi)考慮，而且區(qū)間內(nèi)2座機械風(fēng)井之間可按照列車火災(zāi)原理設(shè)計。⑨根據(jù)工藝要求，可以為設(shè)備、管理用房提供空調(diào)或通風(fēng)換氣裝置，以滿足設(shè)備的運行條件，為管理人員提供舒適、健康的工作環(huán)境。⑩根據(jù)工藝或管理要求為地面附屬建筑（停車場等）提供空調(diào)或通風(fēng)換氣裝置。?大型換乘車站空調(diào)通風(fēng)和防排煙系統(tǒng)的設(shè)計要統(tǒng)籌規(guī)劃。?地下車站參與區(qū)間通風(fēng)和公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)的設(shè)備控制方式為三級，即現(xiàn)場級、車站級、控制中心級。另外，車站設(shè)備管理用房的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、高架和地面車站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的控制方式為二級，即就地級和

車站級。?通風(fēng)空調(diào)的設(shè)計要兼顧環(huán)境保護和節(jié)能功能。在確保其功能的前提下，設(shè)備應(yīng)選用國產(chǎn)的，并以安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理為原則，綜合比較，進而擇優(yōu)。

在正常運行工況下，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)要控制地鐵系統(tǒng)內(nèi)（車站和區(qū)間隧道）的溫度、濕度、氣流速度和空氣質(zhì)量，從而為乘客提供舒適的乘車環(huán)境。

在阻塞運行工況下，當(dāng)列車阻塞位于區(qū)間隧道時，可對該區(qū)間隧道進行機械通風(fēng)，為列車空調(diào)系統(tǒng)運行提供所需的空氣冷卻能力，使列車內(nèi)的乘客可以快速適應(yīng)乘車環(huán)境。

在火災(zāi)運行工況下，當(dāng)?shù)罔F內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，要根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的具體情況采取有效的排煙和控?zé)煷胧龑?dǎo)乘客安全撤離火災(zāi)區(qū)域，創(chuàng)造安全的疏散和救援環(huán)境。

2 創(chuàng)新設(shè)計點介紹和相關(guān)研究

寧波市軌道交通1號線一期工程通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計基本符合相關(guān)規(guī)范和要求，在符合規(guī)范的基礎(chǔ)上，工程設(shè)計還根據(jù)實際情況進行了一定程度的創(chuàng)新。

2.1 集中冷站的設(shè)置

一般情況下，空調(diào)系統(tǒng)的冷源為室外冷卻塔，但是，軌道交通項目主要穿越的是市中心，周邊用地十分緊張，而且設(shè)置冷卻塔也對城市景觀有一定的影響。出于對景觀和工程占地的考慮，在鼓樓站設(shè)置集中冷凍站作為1號線、2號線鼓樓站和1號線東門口（天一廣場）站的空調(diào)冷源，集中設(shè)置室外冷卻塔。鼓樓站空調(diào)水系統(tǒng)采用二次冷凍水泵變流量系統(tǒng)，集中冷凍站冷凍水采用8 ℃大溫差（常規(guī)車站采用5℃溫差）的供給方式，以減少系統(tǒng)水量，節(jié)省管線空間和輸送能耗。集中冷凍方案的優(yōu)點是：①集中冷站和冷卻塔的設(shè)置相對靈活，對周圍城市環(huán)境的影響比較小；②減小了地鐵建設(shè)與環(huán)保、規(guī)劃的協(xié)調(diào)工作量；③土建初期投資相對比較少。其缺點是：①運行管理、施工相對復(fù)雜；②由于冷凍水需要長距離輸送，輸送所需能耗較大，沿途冷負荷損失比較大（特別是在空調(diào)系統(tǒng)低負荷運行期間，相對冷負荷損失大），運行能耗大；③冷凍水長距離輸送，供冷滯后時間長（特別是在空調(diào)系統(tǒng)低負荷運行期間）；④跨站冷凍水管布置于區(qū)間隧道內(nèi)，占用了區(qū)間隧道空間；⑤空調(diào)、制冷設(shè)備投資相對比較多；⑥因為布置在區(qū)間隧道內(nèi)的冷凍水管長期受列車運行活塞風(fēng)的沖擊，所以，相關(guān)部門和工作人員對冷凍水管保溫材料及其保護層材料、管道工藝提出了更高的要求，選型和施工難度也增大了。

由于市中心土地寸土寸金，經(jīng)過詳細的技術(shù)、經(jīng)濟分析、比選，最終確定了集中冷凍站方案。在實際施工過程中，雖然有一定的施工難度，但是，可以采取加強管理、深化圖紙等措施解決。經(jīng)過2年的運行，集中冷站的運行基本正常，與2號線鼓樓換乘站的銜接流暢。此方案對市中心地段的冷站設(shè)置具有一定的參考意義。

2.2 單活塞風(fēng)亭的設(shè)置

考慮到工程的實施難度，為了節(jié)省占地面積，全線部分地下車站采用了單活塞風(fēng)道方案。與傳統(tǒng)的雙活塞風(fēng)道相比，單活塞風(fēng)道每側(cè)線路減少了1個活塞風(fēng)亭，1個車站共減少2個風(fēng)亭，節(jié)省了土建投資。由于軌道交通土建投資巨大，按照1萬元/m2的土建造價計算，如果采用單活塞風(fēng)道方案，車站每端活塞風(fēng)道的寬度可壓縮4 m，按每個活塞風(fēng)亭綜合造價60萬元估算，一個車站可節(jié)省土建投資470萬元左右。單、雙活塞風(fēng)道方案標準站動態(tài)經(jīng)濟比較情況如表1所示。

經(jīng)過相關(guān)計算和經(jīng)濟性分析可知，單活塞風(fēng)道不僅可以滿足通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的功能要求，還可以節(jié)省土建投資。2年的實際運營情況證實，單活塞風(fēng)道能夠滿足現(xiàn)有線路的運營要求，同時，還節(jié)約了用地和土建投資。

2.3 群控系統(tǒng)的設(shè)置

寧波市軌道交通1號線一期工程的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)初步設(shè)計于2009年。當(dāng)時，空調(diào)群控系統(tǒng)作為一種新技術(shù)正在試運行階段。現(xiàn)今，通風(fēng)系統(tǒng)群控已被廣泛應(yīng)用于上海地鐵九號線，北京地鐵四號線、奧運支線，成都地鐵一號線、二號線，西安地鐵二號線等線路中。寧波市軌道交通1號線作為浙江省首條運用群控系統(tǒng)的線路，本文將簡要介紹其群控系統(tǒng)的優(yōu)缺點。

寧波市軌道交通1號線一期冷機群控系統(tǒng)將開啟冷水機組和外圍設(shè)備，將冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔綜合成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)多臺冷水機組的集中群控，同時，將冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔納入連鎖管理。與系統(tǒng)相連接的監(jiān)控計算機為冷水機組的集中群控提供了人機界面，通過該界面可實現(xiàn)一些功能：①根據(jù)系統(tǒng)能效需求和設(shè)備性能提供最優(yōu)設(shè)備運行組合，并優(yōu)化每臺冷水機的負荷分配；②實現(xiàn)對多臺冷機的加/卸載自動節(jié)能控制，加/卸載控制精確到單臺冷水機組的每個機頭；③保證供水溫度的穩(wěn)定性、持續(xù)性和各冷水機組運行時間的均衡，并根據(jù)要求自動切換機組的運行次序；④全面顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和主要參數(shù)，具有故障報警、報告和故障診斷信息的功能；⑤具有自動存儲歷史數(shù)據(jù)的功能；⑥系統(tǒng)內(nèi)的所有參數(shù)都可以轉(zhuǎn)換為符合BACnet標準的數(shù)據(jù)格式傳送至BAS系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)單向數(shù)據(jù)傳輸。

由此可知，冷機群控系統(tǒng)能具有傳統(tǒng)控制系統(tǒng)不具備的功能。應(yīng)用該系統(tǒng)能使地鐵環(huán)控系統(tǒng)更加節(jié)能、高效，響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，符合時代發(fā)展的要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，寧波市軌道交通1號線一期工程從集中冷站的設(shè)置、單活塞風(fēng)井的設(shè)置和群控系統(tǒng)的設(shè)置3個方面進行了設(shè)計優(yōu)化，解決了市中心用地緊張的問題。同時，采用群控系統(tǒng)完成對環(huán)控系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，對后續(xù)線路建設(shè)有一定的參考價值。作為浙江省首條采用群控系統(tǒng)的線路，寧波市軌道交通1號線的運營情況可以為氣候類似地區(qū)的地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕