匠心打造地铁新风——访北京城建设计发展集团党委书记、国家技术发明奖获得者李国庆

■ 本刊记者 王 雷

人物访谈

匠心打造地铁新风
——访北京城建设计发展集团党委书记、国家技术发明奖获得者李国庆

■ 本刊记者 王 雷

2017 年 1 月 9 日，在人民大会堂召开的“2016 年度国家科技奖励大会”上，北京城建设计发展集团“地铁环境保障与高效节能关键技术创新及应用”获得了国家技术发明奖二等奖。这也是城市轨道交通领域首获殊荣。这个团队是如何坚持技术创新，走在世界轨道交通领域前沿的？为此，记者专程釆访了参与并主导该项目的北京城建设计发展集团党委书记、副总经理、地铁暖通空调领域专家李国庆。

创新实践，建设世界先进的地铁环境系统

记 者：地铁环控系统担负着营造健康舒适空气环境，保障故障或火灾情况下人员避难逃生的重任，是地铁的生命安全保障线工程。而长期以来，地铁环控能耗巨大、占用地下车站面积巨大等问题十分严重。北京城建设计发展集团获奖项目在哪些领域取得了突破？

李国庆：地铁工程是一项民生工程，是解决城市交通问题的重要途径。目前，我国已投入运营的地铁城市 20多个，总里程 3293 公里，约为美国的 2 倍、日本的 3 倍、英国的 5 倍，目前位居世界第一。地铁环控通风空调系统能耗约占地铁总能耗30%～50%，占用了地下车站总面积达 30%，其地面冷却塔占地影响范围超过 1000 平方米的街面。这些问题长期困扰着城市地铁工程建设。此次获奖项目在国家自然科学基金、国家及省部级专项科研计划等支持下，经历十多年的基础研究、技术与工程设备开发及工程应用研究，在地铁环控系列新技术、设计方法及技术设备领域取得了重大突破。

该项成果的主要发明点，一是地铁环境保障用通风空调多功能设备集成化技术。在国际上首创了地铁系统“多元工况复合”保障技术，发明了“可变形”的表冷器高效降阻技术及“遁形式”冷却技术，取消了沿用数十年的地面冷却塔。相比传统方案，平均每个车站节约土建面积达 500～800m2，节省土建造价 1000 万元以上。二是在国际上首创“柱 - 壁 - 体”空气湖通风高效气流组织技术及设计方法。发明了沿柱体“隐形”贴附送风形成的地面空气湖通风技术，为环控系统提供了全新的高效送风模式，开发软件并获著作权。地铁站通风效率提高 35%～60%。三是地铁暗挖车站高效空气-水空调技术与输配减阻降耗技术。在地铁上率先实现了载冷工质“空气”向“水/冷剂”的历史性转变，突破地铁环控传统设计瓶颈。发明输配系统减阻降耗系列新技术，降低输送阻力达 15%～20%。四是基于全年气候的地铁可调通风型站台门技术及设计方法。实现了非空调季活塞效应的“免费通风”、夏季制冷、火灾排烟的自动辨识与切换。既避免了空调季节活塞风带走车站冷量，又保证了过渡季节利用活塞效应实现无动力通风。大大节省了机械通风及空调运行能耗，其能耗降幅可达 35%～50%。五是基于关键技术创新，研发具有自主知识产权的地铁环控系列产品，规模化生产并列入国家火炬计划和广东省重点新产品，近 3 年直接经济效益 10.61 亿元，该成果大规模推广应用于北京、上海、广东、南京等数十条地铁建设中。累计节约土建和设备初投资 11.95 亿元、运行费用 7170 万元 / 年。

授权国家专利和软件著作权36项，其中国家发明专利14项。编制国家和行业规范标准 4部。发表学术论文121篇，SCI收录 36 篇。

此次获奖成果解决了地铁环控能耗高、占地多、噪声大的历史性难题，引领了地铁环控系统的升级换代，对我国地铁事业的发展起到了巨大推动作用。

不忘初心，打造健康的地铁空气环境

记 者：地铁通风空调技术的创新应用是一个不断尝新、创新的发展过程。请您谈谈城市地铁的发展方向。

李国庆：自英国伦敦建设世界上第一条地铁线路以来，世界地铁的发展至今已经有 150 多年历史了，全世界轨道交通承担的城市客运量越来越大，地铁已经成为城市交通的骨干线。近些年来，中国地铁的建设速度之快，让世界惊奇，城市地铁建设所遇到的科技难题也被一一破解。可以说，我们在这个领域已经走在了世界轨道交通领域的最前沿。

而探讨城市地铁的发展方向，我认为可以用 12个字概括：安全健康、节能经济、环保景观。我还要强调“健康”和“景观”。

地铁的“健康”，主要针对城市轨道交通的内部空气环境提出的。与以往不同，现在的民众对空气质量的要求越来越高，以前大多针对空气浑浊度、噪声等常规污染，现在则要求对 PM10、PM2.5 进行严格处理 ；还有对SARS、禽流感等传染疾病的预防。当这些能够通过空气传播的疾病出现时，很多人对城市轨道交通容易产生误解，认为在如此封闭的空间里极易受到感染，进而不敢乘坐地铁。实际上，现在很多地铁通风系统已经有了专门的技术措施和运行模式，比如 2003 年针对于 SARS 的通风空调系统的运行就经历了实际考验，今后要做的就是继续将这一技术提升起来。

说到“景观”，我认为，城市轨道交通对地面影响很大，第一个是出入口对外有影响；第二个是残疾人的地铁垂直电梯影响整体景观；第三个是风亭，其体量巨大，而且集群庞大，基本上是每个车站至少同时出现两个；第四个是冷却塔，这一系统是必须放在地面上的。一般来说，每个城市前几条线路的修建走的都是繁华地段，那里用地紧张，再设计风亭、冷却塔等就会对景观产生很大影响。这是设计单位要着重考虑的重要问题，其中一个重要方向就是功能重新组合，比如，我们已经有能力用崭新的设备、技术来取消传统冷却塔。此类的技术革新也可以对地面空调产品产生影响。以前的城市轨道交通暖通空调都以地面空调技术为基础，如果地铁走出了其他的路，也可以影响地面空调产业。这是未来发展的方向。

我作为城市地铁暖通空调发展的亲历者、见证者，经历了中国城市轨道交通暖通空调从无到有、从简单到系统、从粗放到细化的过程。随着社会发展、经济提速与公众环保意识的增强，人们对地铁暖通系统的要求也越来越高。我们要多学习、多思考，发扬成绩，正视问题，抱着对城市轨道交通暖通系统发展的信心，一路前行。

人物小传

李国庆地铁暖通空调领域专家，北京城建设计发展集团党委书记。自 1990 年从清华大学供热通风与空气调节工程专业毕业后进入北京城建设计发展集团至今，27年来，李国庆几乎没停止过对地铁暖通空调问题的思考和研究。从助理工程师开始做设计直到教授级高工，他的足迹遍布多个省市，地铁修到哪里，他的战场就到哪里。

李国庆主持参与了北京、广州、南京、德黑兰等国内外 30余项城轨交通重大工程设计，他主持研究的技术成果创新“广州地铁2号线节能、环保和安全技术集成与应用”曾获国家科学技术进步二等奖；“地铁暗挖车站新型通风空调系统”获北京市科学技术一等奖；“广州地铁 2 号线首期工程”“北京地铁 1 号线、2号线通风空调系统消隐改造工程”等 20多项设计获得国家优秀勘察设计银奖、北京市优秀勘察设计等多个奖项。

李国庆先后获得了多项国家发明专利，其中多项专利在北京、上海、南京、深圳、青岛等 20多个城市地铁建设中广泛应用，规模化成果突出。李国庆还主编、参编了城市轨道交通领域的多项国家标准和行业规范。