城市軌道交通通風空調系統分析

周俊杰

（天津城建大學能源與安全工程學院）

通風空調系統是城市軌道交通的重要組成部分，空調領域的專家和技術人員根據城市軌道交通通風空調系統的實際運行不斷優(yōu)化設計方案，以期提高城市軌道交通通風空調系統的運行水平，使其向著更加節(jié)能環(huán)保的方向邁進。

1 城市軌道交通通風空調系統應用價值分析

通風空調系統設計基于城市軌道交通結構特點及其通風需求。首先，對于城市軌道交通地下線路而言，由于地下空間有限且與外界的空氣流通較少，只能依靠車站出入口及通風口進行空氣交換。因此通風空調系統有其必要性。其次，地下車站和區(qū)間隧道內的機電設備以及列車上的各類設備在運行過程中會產生的大量熱量，乘客和車站工作人員也會產生大量的熱濕負荷和二氧化碳氣體等，因此需要通過空調系統及時將熱量及污染物分解或排出。其三，由于土壤能夠吸收熱量也能夠放出熱量，在城市軌道交通隧道中存在熱壑效應，因此需要通風空調系統調節(jié)隧道環(huán)境溫度。其四，列車運行存在活塞風效應，需要通風空調系統調節(jié)地下車站和隧道相應區(qū)域的溫度。

城市軌道交通通風空調系統主要分為隧道通風空調系統和車站通風空調系統，二者具有不同的功能。隧道通風空調系統包括站臺排熱系統和機械通風系統。站臺排熱系統的主要作用是：乘客經過站臺或在站臺候車的過程中會產生一定的熱量，當列車進站停車制動和出站起動運行時相應的設備也會產生熱量，需排熱系統進行排熱；當發(fā)生火災時，排熱系統可以將大量有害氣體及煙霧排除，以保障人員安全。機械通風系統的主要作用是：用于早晚機械通風以及運營中的活塞通風；機械通風系統能夠使列車客室內的空氣、隧道內的空氣與外界保持流通；當遇到特殊情況導致列車在隧道中長時間停車時，機械通風系統能夠確保該區(qū)間進行空氣交換，保持列車客室內有足夠的空氣，盡可能維持列車內的環(huán)境平穩(wěn)；當發(fā)生緊急安全事故時，機械通風系統能盡可能地確保乘客周圍環(huán)境的可見度和安全的空氣濕度，為乘客逃生和營救爭取更多時間。除車站通風空調系統和隧道通風空調系統外，還有空調循環(huán)水系統。空調循環(huán)水系統的主要作用是為空調機組提供冷凍水，提供冷源。車站公共區(qū)域內的空調系統能夠保障乘客所處乘車環(huán)境的空氣質量；設備管理用房通風系統能夠為工作人員提供一個良好的工作環(huán)境；車站公共區(qū)和設備管理用房的通風系統還能在火災發(fā)生時，及時通風排煙，并防止火勢蔓延，為乘客逃生爭取時間并創(chuàng)造有利環(huán)境。由上述分析可見，通風空調系統是城市軌道交通不可或缺的重要設備系統。

2 城市軌道交通通風空調系統優(yōu)化設計

隨著科學技術的發(fā)展，城市軌道交通通風空調系統設計與應用水平不斷提高。目前，城市軌道交通通風空調系統設計正向著更為節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。

（1）冷水機組群控系統：冷水機組群控系統基于制冷技術實現各環(huán)節(jié)的監(jiān)管與控制，是一項系統工程，能夠大幅度提升系統運行質量。冷水機組群控系統由總控制系統和眾多子設備組成，子設備負責數據收集與整理工作，并最終將數據匯總至總控制系統；總控制系統根據采集的實時數據自動調節(jié)各子設備的運行情況，達到科學合理管控。冷水機組群控系統能夠在一定程度上降低資源消耗，減少成本支出。智能化和自動化監(jiān)控是空調系統的發(fā)展方向，也是城市軌道交通現代化建設的重要體現，一方面能夠減少人力成本，另一方面有利于提高工作效率。

（2）空氣凈化器：在城市軌道交通通風空調系統中，空氣處理環(huán)節(jié)是重中之重。空氣凈化器可以通過物理方式直接過濾掉空氣中大部分的顆粒及微生物。空氣凈化器可以有效殺滅空間中的有毒污染物質，凈化空氣中的懸浮顆粒。在空氣凈化器在中增加靜電凈化技術能夠對經過初步處理的空氣進行進一步處理。另外，還可以疊加紫外線技術，在靜電凈化器處理完成之后，利用紫外線的消毒作用增強空氣凈化效果。空氣凈化器不僅能夠提高區(qū)域內的空氣質量，對空氣進行殺菌處理，如果在空氣凈化過程中加入負離子，還能更好地提高空氣質量。

（3）新型通風空調集成系統：城市軌道交通通風空調系統雖然已不斷優(yōu)化升級，但仍存在一些問題，其中自動化程度較低、對人力依賴性較大是主要問題。另外，城市軌道交通通風空調系統中有一些獨立存在的應對突發(fā)事故的系統，日常的正常運行中并不啟用，這使得各子系統之間聯系不緊密，無法相互作用，也造成了通風空調系統整體的容積量非常大。新型通風空調集成系統將區(qū)間隧道與車站公共區(qū)的通風空調系統集成在一起，通過采用變頻技術使風量和風壓能夠滿足不同區(qū)域的需求。集成后的風機可放置在風道內，利用風機及風閥的轉換即可實現區(qū)間隧道與車站公共區(qū)的通風。新型通風空調集成系統既節(jié)約運行成本，還可提高風道內的空間利用率。

（4）新型可調通風型屏蔽門：站臺屏蔽門是影響通風空調系統能耗的重要因素。地下車站站臺設置封閉屏蔽門能夠降低通風空調系統的能源消耗。但是，全封閉式屏蔽門無法做到自然通風，針對這一情況，相關研究部門和設備廠商對全封閉式屏蔽門進行升級改造，在保留其優(yōu)點的基礎上彌補其短板。對于上下固定的全高非封閉式屏蔽門，可以結合城市軌道交通實際需要選取活動式開口，從而在不影響滑動門開關的適當位置進行關閉或打開操作，既能夠進行自然通風，也能夠降低能源消耗。

（5）環(huán)保與美觀性：從城市景觀角度出發(fā)，城市軌道交通通風空調系統應在保證其功能的基礎上做到美觀與環(huán)保。傳統的露出地表的風亭、冷卻塔和風冷機組等設施設備會影響到城市景觀，且在地面空間較緊張的路段也會造成占用公共用地的情況。因此，在對風亭的位置、尺寸、建筑形式等進行深入研究后，可以采取不同的創(chuàng)新性方案對城市軌道通風空調系統進行優(yōu)化改進，使其更加美觀。如蒸發(fā)冷凝式系統，該系統有別于過去的冷卻塔設施，采用的是蒸發(fā)冷凝機組，利用水蒸氣中的熱量散發(fā)提高制冷效率，進而提高空調系統運行質量。蒸發(fā)冷凝式系統能夠放置于地下，可最大限度優(yōu)化城市景觀。同時，也應高度重視城市軌道交通通風空調系統的噪聲問題，通過技術改進和優(yōu)化設計使其運行實現低噪聲、低振動和低能耗，滿足城市軌道交通所經區(qū)域的環(huán)境要求。

3 結語

通風空調系統在城市軌道交通系統的排熱、換氣和營造舒適乘車環(huán)境方面有著無可替代的作用。近年來，科研技術人員在總結國內外城市軌道交通通風空調系統運行經驗的基礎上，結合新技術、新的設計理念不斷進行創(chuàng)新，解決了技術方面和運行方面存在的諸多問題，將冷水機組群控系統、合適的空氣凈化器、新型通風空調集成系統和新型可調通風型屏蔽門等應用于城市軌道交通通風空調系統，使通風空調系統的環(huán)保性、適應性和美觀性都得到大幅提升，進而滿足城市軌道交通高水平、可持續(xù)化發(fā)展的需求。