劉寶喜

摘要：本文針對傳統(tǒng)系統(tǒng)的介紹，提出新型系統(tǒng)的技術(shù)方案，分析和闡述了新型通風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)在北京地鐵5號線中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：新型通風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)；北京地鐵；應(yīng)用

安全、快捷、運(yùn)量大、環(huán)境污染小是城市軌道交通所具備的特點(diǎn)，在城市中，它可以減輕交通的負(fù)擔(dān)。當(dāng)前，我國已經(jīng)有很多城市都計(jì)劃建設(shè)或者投入建設(shè)軌道交通線路，到2015年，光是北京市的通車?yán)锍叹蜁_(dá)到將近561km。但是，建設(shè)城市軌道的花費(fèi)是比較大的，運(yùn)行能耗也是比較大的。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在城市軌道交通工程中會占用大量地下空間，這樣的話，就會增加很大的投資，在運(yùn)行的過程中也會出現(xiàn)很大的能耗，所以，合理的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)方案和系統(tǒng)運(yùn)營模式對城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營都具有重大意義。

一、傳統(tǒng)系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)的閉式空調(diào)系統(tǒng)由區(qū)間隧道通風(fēng)(兼防排煙)系統(tǒng),車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)(兼防排煙)系統(tǒng),車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)(兼防排煙)系統(tǒng)及空調(diào)冷凍、冷卻水系統(tǒng)4部分組成。對于后兩部分,新型系統(tǒng)與傳統(tǒng)統(tǒng)沒有區(qū)別,故不再贅述。為了實(shí)現(xiàn)正常通風(fēng)空調(diào)、阻塞通風(fēng)及事故排煙的功能要求,傳統(tǒng)系統(tǒng)將區(qū)間隧道與車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)完全分開,獨(dú)立設(shè)置:區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置4臺風(fēng)量為20×104m3/h的專用事故軸流風(fēng)機(jī),該風(fēng)機(jī)只在區(qū)間發(fā)生阻塞、火災(zāi)事故以及夜間通風(fēng)時使用;車站公共區(qū)設(shè)置總風(fēng)量為(24~36)×104m3/h的組合式空調(diào)機(jī)組及回排風(fēng)機(jī),該系統(tǒng)僅為公共區(qū)的正常通風(fēng)空調(diào)及火災(zāi)排煙服務(wù),定風(fēng)量運(yùn)行。

二、新型系統(tǒng)技術(shù)方案

1.基本技術(shù)思路

1.1降低系統(tǒng)機(jī)房占地面積

站在工況的角度進(jìn)行分析，區(qū)間隧道和車站公共區(qū)是不會出現(xiàn)同時使用現(xiàn)象的，也就是車站公共區(qū)系統(tǒng)在運(yùn)行的時候，區(qū)間隧道系統(tǒng)是不開放的，相反的話也是一樣的道理。而且，車站公共區(qū)系統(tǒng)是不會停止運(yùn)行的，而區(qū)間隧道則是沒有經(jīng)常被使用。除此之外，在規(guī)劃道路下面才會設(shè)置地鐵線路，風(fēng)亭要控制在道路紅線以外的合適位置，通常情況下，風(fēng)道都比較長，最短的也會在三四十米，多的話會有七八十米。傳統(tǒng)系統(tǒng)中風(fēng)道內(nèi)部的空間得不到很好地運(yùn)用。怎么樣才可以有效地利用長時間閑置的隧道事故風(fēng)機(jī)以及風(fēng)道內(nèi)部的空間，這就成為新型系統(tǒng)需要認(rèn)真分析和研究的內(nèi)容。

1.2降低系統(tǒng)能耗

通常情況下，配置軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備是將遠(yuǎn)期高峰小時運(yùn)行情況作為主要依據(jù)的，而隨著列車的對數(shù)、客流的不斷變化，系統(tǒng)負(fù)荷也會隨之發(fā)生一定的變化。在運(yùn)行初期、近期客流以及行車對數(shù)與設(shè)計(jì)水平有一定差異，所以，在設(shè)備中有較多的剩余容量；同樣在非高峰時段的系統(tǒng)負(fù)荷較高峰時段也有較大的差距,也存在設(shè)備容量富余的問題。采用變頻風(fēng)機(jī)就能很好地適應(yīng)負(fù)荷變化。從理論上講,改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是最合理的調(diào)節(jié)風(fēng)量方法。因?yàn)橹桓淖兺L(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)與正常設(shè)計(jì)工況點(diǎn)空氣動力性能相似。即在管網(wǎng)阻力與流量平方成正比的通風(fēng)系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速降低,通風(fēng)機(jī)效率保持不變,而功率則由于流量與壓力的降低而顯著降低(N2=N1(L2/L1)3)。對于電動機(jī)來說,變頻調(diào)速可以保證在輸出功率較低時有較高的電機(jī)效率。另外,在相同的流量和壓力下,由于采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)時,葉輪的轉(zhuǎn)速較低,通風(fēng)機(jī)的噪聲相對于其他調(diào)節(jié)方法要低;同時由于轉(zhuǎn)速降低,葉片所受的離心力也有所降低,這對于延長通風(fēng)機(jī)葉輪的壽命是有利的。以某風(fēng)機(jī)為例,根據(jù)年段的不同、季節(jié)的不同、列車運(yùn)行對數(shù)的不同設(shè)定不同的通風(fēng)風(fēng)量。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

典型地下車站的新型通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成基本上是車站兩端各設(shè)置兩條風(fēng)道(一條送風(fēng)道和一條排風(fēng)道),在每端的送風(fēng)道內(nèi)設(shè)置自動開啟式表冷器,并利用車站送、排風(fēng)道及風(fēng)道內(nèi)的送、排風(fēng)機(jī),消聲器,電動組合風(fēng)閥等組成車站公共區(qū)空氣處理系統(tǒng)。

車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)兼作站臺、站廳的排煙系統(tǒng),排風(fēng)機(jī)兼作排煙風(fēng)機(jī)。利用相關(guān)風(fēng)閥的開啟和關(guān)閉組合,可以對車站公共區(qū)火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行排煙。

3.技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

新型系統(tǒng)的車站送、排風(fēng)機(jī)在事故工況下，都可以是事故通風(fēng)機(jī)。因?yàn)楣δ艿牟煌谛枰L(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓的時候也會有所不同，為了工況要求可以在一臺風(fēng)機(jī)上完成，通常的做法都是將風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)量和風(fēng)壓將風(fēng)機(jī)選擇出來，這樣的做法最容易出現(xiàn)工況下的風(fēng)量和風(fēng)壓都會比設(shè)計(jì)值高出很多，在運(yùn)行的時候，節(jié)流是通過調(diào)節(jié)風(fēng)閥才有可能實(shí)現(xiàn)，浪費(fèi)必定會產(chǎn)生。

4.設(shè)備配置與運(yùn)行優(yōu)勢

風(fēng)機(jī)的選配是通過新型系統(tǒng)與城市軌道交通的熱負(fù)荷變化規(guī)律相結(jié)合得出的，并且風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)也需要很好地進(jìn)行運(yùn)用；將自動開啟式表冷器研制出來，并且進(jìn)行廣泛地運(yùn)用，與系統(tǒng)運(yùn)行要求相結(jié)合，在通風(fēng)季節(jié)可以打開表冷器，這樣的話，系統(tǒng)的阻力就會得到很大的減少。通過這些手段和措施，在運(yùn)行過程中，新型系統(tǒng)能夠發(fā)揮其節(jié)能的優(yōu)勢。

三、在北京地鐵5號線中的應(yīng)用

1.工程概況

北京地鐵5號線是北京軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中一條主要的南北向線路,南起豐臺區(qū)宋家莊,北至昌平區(qū)天通苑北,工程線路全長約27.6 km,設(shè)16座地下車站、7座地上車站。地鐵5號線是首個全線采用“新型通風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)”(見圖9)的工程。該工程于2007年10月建成通車,通車3年來新型系統(tǒng)運(yùn)行情況良好。

2.應(yīng)用效果測試

為了驗(yàn)證新型系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果,分別對其正常通風(fēng)工況(包括夏季和冬季)以及火災(zāi)事故工況(包括車站和區(qū)間隧道)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)際測試。根據(jù)測試結(jié)果,證明新型系統(tǒng)完全可以達(dá)到軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的功能要求,能夠滿足《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)語

新型通風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)在地鐵中能夠發(fā)揮重要的作用，將城市軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中存在的一些問題進(jìn)行很好地解決，并且在一定程度上也將系統(tǒng)運(yùn)行能耗太高的問題進(jìn)行了一定的解決。本文通過北京地鐵5號線工程中的成功運(yùn)用，我國城市軌道交通建設(shè)的不斷發(fā)展也會有更多的可靠依據(jù)。

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