城市轨道交通通风空调系统分析

周俊杰

（天津城建大学能源与安全工程学院）

通风空调系统是城市轨道交通的重要组成部分，空调领域的专家和技术人员根据城市轨道交通通风空调系统的实际运行不断优化设计方案，以期提高城市轨道交通通风空调系统的运行水平，使其向着更加节能环保的方向迈进。

1 城市轨道交通通风空调系统应用价值分析

通风空调系统设计基于城市轨道交通结构特点及其通风需求。首先，对于城市轨道交通地下线路而言，由于地下空间有限且与外界的空气流通较少，只能依靠车站出入口及通风口进行空气交换。因此通风空调系统有其必要性。其次，地下车站和区间隧道内的机电设备以及列车上的各类设备在运行过程中会产生的大量热量，乘客和车站工作人员也会产生大量的热湿负荷和二氧化碳气体等，因此需要通过空调系统及时将热量及污染物分解或排出。其三，由于土壤能够吸收热量也能够放出热量，在城市轨道交通隧道中存在热壑效应，因此需要通风空调系统调节隧道环境温度。其四，列车运行存在活塞风效应，需要通风空调系统调节地下车站和隧道相应区域的温度。

城市轨道交通通风空调系统主要分为隧道通风空调系统和车站通风空调系统，二者具有不同的功能。隧道通风空调系统包括站台排热系统和机械通风系统。站台排热系统的主要作用是：乘客经过站台或在站台候车的过程中会产生一定的热量，当列车进站停车制动和出站起动运行时相应的设备也会产生热量，需排热系统进行排热；当发生火灾时，排热系统可以将大量有害气体及烟雾排除，以保障人员安全。机械通风系统的主要作用是：用于早晚机械通风以及运营中的活塞通风；机械通风系统能够使列车客室内的空气、隧道内的空气与外界保持流通；当遇到特殊情况导致列车在隧道中长时间停车时，机械通风系统能够确保该区间进行空气交换，保持列车客室内有足够的空气，尽可能维持列车内的环境平稳；当发生紧急安全事故时，机械通风系统能尽可能地确保乘客周围环境的可见度和安全的空气湿度，为乘客逃生和营救争取更多时间。除车站通风空调系统和隧道通风空调系统外，还有空调循环水系统。空调循环水系统的主要作用是为空调机组提供冷冻水，提供冷源。车站公共区域内的空调系统能够保障乘客所处乘车环境的空气质量；设备管理用房通风系统能够为工作人员提供一个良好的工作环境；车站公共区和设备管理用房的通风系统还能在火灾发生时，及时通风排烟，并防止火势蔓延，为乘客逃生争取时间并创造有利环境。由上述分析可见，通风空调系统是城市轨道交通不可或缺的重要设备系统。

2 城市轨道交通通风空调系统优化设计

随着科学技术的发展，城市轨道交通通风空调系统设计与应用水平不断提高。目前，城市轨道交通通风空调系统设计正向着更为节能环保的方向发展。

（1）冷水机组群控系统：冷水机组群控系统基于制冷技术实现各环节的监管与控制，是一项系统工程，能够大幅度提升系统运行质量。冷水机组群控系统由总控制系统和众多子设备组成，子设备负责数据收集与整理工作，并最终将数据汇总至总控制系统；总控制系统根据采集的实时数据自动调节各子设备的运行情况，达到科学合理管控。冷水机组群控系统能够在一定程度上降低资源消耗，减少成本支出。智能化和自动化监控是空调系统的发展方向，也是城市轨道交通现代化建设的重要体现，一方面能够减少人力成本，另一方面有利于提高工作效率。

（2）空气净化器：在城市轨道交通通风空调系统中，空气处理环节是重中之重。空气净化器可以通过物理方式直接过滤掉空气中大部分的颗粒及微生物。空气净化器可以有效杀灭空间中的有毒污染物质，净化空气中的悬浮颗粒。在空气净化器在中增加静电净化技术能够对经过初步处理的空气进行进一步处理。另外，还可以叠加紫外线技术，在静电净化器处理完成之后，利用紫外线的消毒作用增强空气净化效果。空气净化器不仅能够提高区域内的空气质量，对空气进行杀菌处理，如果在空气净化过程中加入负离子，还能更好地提高空气质量。

（3）新型通风空调集成系统：城市轨道交通通风空调系统虽然已不断优化升级，但仍存在一些问题，其中自动化程度较低、对人力依赖性较大是主要问题。另外，城市轨道交通通风空调系统中有一些独立存在的应对突发事故的系统，日常的正常运行中并不启用，这使得各子系统之间联系不紧密，无法相互作用，也造成了通风空调系统整体的容积量非常大。新型通风空调集成系统将区间隧道与车站公共区的通风空调系统集成在一起，通过采用变频技术使风量和风压能够满足不同区域的需求。集成后的风机可放置在风道内，利用风机及风阀的转换即可实现区间隧道与车站公共区的通风。新型通风空调集成系统既节约运行成本，还可提高风道内的空间利用率。

（4）新型可调通风型屏蔽门：站台屏蔽门是影响通风空调系统能耗的重要因素。地下车站站台设置封闭屏蔽门能够降低通风空调系统的能源消耗。但是，全封闭式屏蔽门无法做到自然通风，针对这一情况，相关研究部门和设备厂商对全封闭式屏蔽门进行升级改造，在保留其优点的基础上弥补其短板。对于上下固定的全高非封闭式屏蔽门，可以结合城市轨道交通实际需要选取活动式开口，从而在不影响滑动门开关的适当位置进行关闭或打开操作，既能够进行自然通风，也能够降低能源消耗。

（5）环保与美观性：从城市景观角度出发，城市轨道交通通风空调系统应在保证其功能的基础上做到美观与环保。传统的露出地表的风亭、冷却塔和风冷机组等设施设备会影响到城市景观，且在地面空间较紧张的路段也会造成占用公共用地的情况。因此，在对风亭的位置、尺寸、建筑形式等进行深入研究后，可以采取不同的创新性方案对城市轨道通风空调系统进行优化改进，使其更加美观。如蒸发冷凝式系统，该系统有别于过去的冷却塔设施，采用的是蒸发冷凝机组，利用水蒸气中的热量散发提高制冷效率，进而提高空调系统运行质量。蒸发冷凝式系统能够放置于地下，可最大限度优化城市景观。同时，也应高度重视城市轨道交通通风空调系统的噪声问题，通过技术改进和优化设计使其运行实现低噪声、低振动和低能耗，满足城市轨道交通所经区域的环境要求。

3 结语

通风空调系统在城市轨道交通系统的排热、换气和营造舒适乘车环境方面有着无可替代的作用。近年来，科研技术人员在总结国内外城市轨道交通通风空调系统运行经验的基础上，结合新技术、新的设计理念不断进行创新，解决了技术方面和运行方面存在的诸多问题，将冷水机组群控系统、合适的空气净化器、新型通风空调集成系统和新型可调通风型屏蔽门等应用于城市轨道交通通风空调系统，使通风空调系统的环保性、适应性和美观性都得到大幅提升，进而满足城市轨道交通高水平、可持续化发展的需求。