浙江省宁波市轨道交通1号线通风空调系统若干创新设计研究

周颖

摘 要：介绍了浙江省宁波市轨道交通1号线一期的基本设计原则和创新点。集中冷站和单活塞风井的设置可以节约土建所用面积，群控系统的设置使地铁环控系统的工作更加节能高效。通过阐述有关设计和数据，以期为日后类似线路的建设提供参考。

关键词：通风系统设计；集中冷站；单活塞风道；群控系统

中图分类号：U239.5 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.074

目前，我国轨道交通建设事业处于发展的新时期，轨道交通环境控制问题也引起了人们的高度关注。浙江省宁波市轨道交通1号线是宁波市轨道交通的首条线路，它是由地下线和高架线组成的。地下车站和区间隧道通风空调系统采用屏蔽门制式，高架车站站台设置半高安全门。通风空调系统可全面控制全线车站和相应区间隧道内的温度、湿度、风速、噪声和空气质量，并为紧急工况下人员安全疏散和救援提供了新的风量和风速，以保证乘客的安全感和舒适度，进而满足设备对室内环境的需求。

1 基本设计思路

宁波市轨道交通通风空调系统的基本设计思路如下：①地下车站站内公共区设置全空气制冷空调系统。②高架车站、区间尽可能采用自然通风的方式。③通风空调按2040年的预测客流量设计，并要兼顾初、近、远期车辆4/4/6编组的变化。④地下车站和区间应满足地铁系统各种运行工况对通风空调系统功能的要求。⑤通风系统应该具有可调供风、供冷功能，以应对不同时期、不同时段的负荷变化需求，达到节能运行的目的。⑥区间隧道应充分利用列车动力形成的活塞通风为地下区间通风换气。当自然通风不能满足通风排热要求时，可采取机械通风。⑦车站通风井的设置需兼顾功能要求和地面城市规划要求。⑧按照区间隧道、站厅、站台和设备管理用房同一时间只有一处发生火灾考虑，而且区间内2座机械风井之间可按照列车火灾原理设计。⑨根据工艺要求，可以为设备、管理用房提供空调或通风换气装置，以满足设备的运行条件，为管理人员提供舒适、健康的工作环境。⑩根据工艺或管理要求为地面附属建筑（停车场等）提供空调或通风换气装置。?大型换乘车站空调通风和防排烟系统的设计要统筹规划。?地下车站参与区间通风和公共区通风空调的设备控制方式为三级，即现场级、车站级、控制中心级。另外，车站设备管理用房的通风空调设备、高架和地面车站通风空调设备的控制方式为二级，即就地级和

车站级。?通风空调的设计要兼顾环境保护和节能功能。在确保其功能的前提下，设备应选用国产的，并以安全可靠、技术先进、经济合理为原则，综合比较，进而择优。

在正常运行工况下，通风空调系统要控制地铁系统内（车站和区间隧道）的温度、湿度、气流速度和空气质量，从而为乘客提供舒适的乘车环境。

在阻塞运行工况下，当列车阻塞位于区间隧道时，可对该区间隧道进行机械通风，为列车空调系统运行提供所需的空气冷却能力，使列车内的乘客可以快速适应乘车环境。

在火灾运行工况下，当地铁内发生火灾时，要根据火灾发生的具体情况采取有效的排烟和控烟措施，引导乘客安全撤离火灾区域，创造安全的疏散和救援环境。

2 创新设计点介绍和相关研究

宁波市轨道交通1号线一期工程通风空调系统的设计基本符合相关规范和要求，在符合规范的基础上，工程设计还根据实际情况进行了一定程度的创新。

2.1 集中冷站的设置

一般情况下，空调系统的冷源为室外冷却塔，但是，轨道交通项目主要穿越的是市中心，周边用地十分紧张，而且设置冷却塔也对城市景观有一定的影响。出于对景观和工程占地的考虑，在鼓楼站设置集中冷冻站作为1号线、2号线鼓楼站和1号线东门口（天一广场）站的空调冷源，集中设置室外冷却塔。鼓楼站空调水系统采用二次冷冻水泵变流量系统，集中冷冻站冷冻水采用8 ℃大温差（常规车站采用5℃温差）的供给方式，以减少系统水量，节省管线空间和输送能耗。集中冷冻方案的优点是：①集中冷站和冷却塔的设置相对灵活，对周围城市环境的影响比较小；②减小了地铁建设与环保、规划的协调工作量；③土建初期投资相对比较少。其缺点是：①运行管理、施工相对复杂；②由于冷冻水需要长距离输送，输送所需能耗较大，沿途冷负荷损失比较大（特别是在空调系统低负荷运行期间，相对冷负荷损失大），运行能耗大；③冷冻水长距离输送，供冷滞后时间长（特别是在空调系统低负荷运行期间）；④跨站冷冻水管布置于区间隧道内，占用了区间隧道空间；⑤空调、制冷设备投资相对比较多；⑥因为布置在区间隧道内的冷冻水管长期受列车运行活塞风的冲击，所以，相关部门和工作人员对冷冻水管保温材料及其保护层材料、管道工艺提出了更高的要求，选型和施工难度也增大了。

由于市中心土地寸土寸金，经过详细的技术、经济分析、比选，最终确定了集中冷冻站方案。在实际施工过程中，虽然有一定的施工难度，但是，可以采取加强管理、深化图纸等措施解决。经过2年的运行，集中冷站的运行基本正常，与2号线鼓楼换乘站的衔接流畅。此方案对市中心地段的冷站设置具有一定的参考意义。

2.2 单活塞风亭的设置

考虑到工程的实施难度，为了节省占地面积，全线部分地下车站采用了单活塞风道方案。与传统的双活塞风道相比，单活塞风道每侧线路减少了1个活塞风亭，1个车站共减少2个风亭，节省了土建投资。由于轨道交通土建投资巨大，按照1万元/m2的土建造价计算，如果采用单活塞风道方案，车站每端活塞风道的宽度可压缩4 m，按每个活塞风亭综合造价60万元估算，一个车站可节省土建投资470万元左右。单、双活塞风道方案标准站动态经济比较情况如表1所示。

经过相关计算和经济性分析可知，单活塞风道不仅可以满足通风空调系统的功能要求，还可以节省土建投资。2年的实际运营情况证实，单活塞风道能够满足现有线路的运营要求，同时，还节约了用地和土建投资。

2.3 群控系统的设置

宁波市轨道交通1号线一期工程的通风空调系统初步设计于2009年。当时，空调群控系统作为一种新技术正在试运行阶段。现今，通风系统群控已被广泛应用于上海地铁九号线，北京地铁四号线、奥运支线，成都地铁一号线、二号线，西安地铁二号线等线路中。宁波市轨道交通1号线作为浙江省首条运用群控系统的线路，本文将简要介绍其群控系统的优缺点。

宁波市轨道交通1号线一期冷机群控系统将开启冷水机组和外围设备，将冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔综合成一个系统，实现多台冷水机组的集中群控，同时，将冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔纳入连锁管理。与系统相连接的监控计算机为冷水机组的集中群控提供了人机界面，通过该界面可实现一些功能：①根据系统能效需求和设备性能提供最优设备运行组合，并优化每台冷水机的负荷分配；②实现对多台冷机的加/卸载自动节能控制，加/卸载控制精确到单台冷水机组的每个机头；③保证供水温度的稳定性、持续性和各冷水机组运行时间的均衡，并根据要求自动切换机组的运行次序；④全面显示系统运行状态和主要参数，具有故障报警、报告和故障诊断信息的功能；⑤具有自动存储历史数据的功能；⑥系统内的所有参数都可以转换为符合BACnet标准的数据格式传送至BAS系统中，从而实现单向数据传输。

由此可知，冷机群控系统能具有传统控制系统不具备的功能。应用该系统能使地铁环控系统更加节能、高效，响应国家节能减排的号召，符合时代发展的要求。

3 结束语

综上所述，宁波市轨道交通1号线一期工程从集中冷站的设置、单活塞风井的设置和群控系统的设置3个方面进行了设计优化，解决了市中心用地紧张的问题。同时，采用群控系统完成对环控系统的节能设计，对后续线路建设有一定的参考价值。作为浙江省首条采用群控系统的线路，宁波市轨道交通1号线的运营情况可以为气候类似地区的地铁环控系统设计提供相应的数据支持。

参考文献

[1]林晓伟，王侠.地铁空调系统节能设计探讨[G]//2011 电力系统自动化专委会学术交流研讨会论文集.南京：中国电机工程学会，2011：1-6.

[2]朱培根，朱颖心，李晓峰.地铁通风与热模拟方案及其分析[J].流体机械，2004，32（11）：39-42.

〔编辑：白洁〕