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南昌轨道交通集团有限公司

通风空调系统是地铁工程中的重要系统，地铁正常运营时，它为乘客和工作人员提供一个适宜的空气环境。火灾等紧急情况时，它具备防灾排烟、通风功能[1]，保障人身和财产安全。同时，通风空调系统也是地铁各系统中的能耗大户。有统计表明，通风空调系统能耗约占整个地铁用电负荷的40%。因此，如何在通风空调系统的设计、运行模式等环节上进行进一步的优化，找到一些可行的节能措施和途径，对地铁的经济运行具有十分重要的意义。

1 通风空调系统现状

当前，国内地铁通风空调系统制式常见的有开闭式系统和屏蔽门系统[2]。其中，屏蔽门系统的应用越来越广泛，已在新建地铁线路中占据绝对优势。

开闭式系统的区间隧道与车站连通。在非空调季节，列车运行产生的活塞风对车站进行通风，可减少风机的开启数量和开启时间，节能效果显著。

屏蔽门系统的区间隧道与车站隔离。在空调季节，大量列车发热被隔断在区间内，车站与区间的热交换被最大限度地减少，车站的冷量损失降到了最低。

非空调季节的开闭式系统和空调季节的屏蔽门系统，在节能方面的优势都非常突出，如何在一个系统中兼有开闭式系统和屏蔽门系统的节能优势，其实只需做一些针对性的改造。

2 通风空调系统改造

实际上，开闭式系统和屏蔽门系统在建筑形式上并无本质差异，区别仅仅在于站台门上方是否封闭，是否与区间隧道相通。

2.1 开闭式系统改造方案

在站台门上方与区间隧道相通的断面安装可控制的电动通风窗，使其在空调季节关闭，在非空调季节开启。那么，改造后的系统既具备屏蔽门系统在空调季节的节能优势，也同时具备改造前在非空调季节列车运行活塞风的通风节能效果。

2.2 屏蔽门系统改造方案1

在屏蔽门上方与区间隧道隔断的墙体上开孔，安装可控制的电动通风窗（如图1 所示），使其在空调季节关闭，在非空调季节开启[3]。此方案同时要求站台公共区采用透空率较高的吊顶，避免阻挡其过风面积。那么，改造后的系统既具备改造前在空调季节的节能优势，也同时具备开闭式系统在非空调季节列车运行活塞风的通风节能效果。

图1 屏蔽门上方改造示意图

因电动通风窗位置高且靠近接触网，检修空间有限，若增加空气过滤器，则增加了设备检修、维护的难度和工作量。若不增加空气过滤器，则车站公共区的空气卫生质量得不到保障，但对于空气质量优良、隧道卫生环境良好的地铁线路影响不大。

2.3 屏蔽门系统改造方案2

在站台端门上方墙体上开孔，敷设通风管道，管道上安装可控制的电动通风窗和空气过滤器（如下图2 所示），可充分利用小站台的空间优势对设备进行检修和维护，也同时满足对空气卫生质量的要求。

图2 站台端门上方改造示意图

因端门上方空间有限，端门旁边也未必预留足够空间，故在现有系统上改造困难较大，但此方案可为新线设计提供一定的参考。

2.4 屏蔽门系统改造方案3

对站台端门通道进行改造，将端门尺寸改小，满足单人通行及司机正常瞭望功能即可，通道其余部分安装可控制的电动通风窗和空气过滤器（如图3 所示），既满足对空气卫生质量的要求，也满足对设备进行检修和维护的场地需求。

图3 站台端门通道改造示意图

因端门通道直接面对乘客，为避免风速太大使候车乘客感到不适，需对通风窗的开度进行有效调节，确保出风口风速小于5 m/s[4]。同时调节高度在1～2 m 风口的方向，避免出风直接吹向乘客的面部和头部，使人体感到不适。另外，需在公共区侧的通风窗安装安全防护网，并进行必要的装饰，既保证安全也达到美观的效果。

2.5 电动通风窗运行方式

电动通风窗可采用三位电动调节阀（或采用无级调节，可在0～100%范围内任意调节），分别设置全开、全关和半开三种状态，满足不同气温状况下不同的通风需求。也可将所有的电动通风窗分为多回路控制，根据现场通风需求选择开或者关某回路的通风窗。

3 通风空调模式优化

3.1 现有模式

以某市1 号线为例，公共区通风工况只有1 种模式，车站两端的组合式空调柜机和回排风机只能同时投入运行或同时关闭，不能根据现场工况灵活控制。

3.2 模式优化方案

根据地铁车站多出入口的建筑特点，以及隧道活塞风的节能优势[5]，对公共区通风工况下送、排风模式进行全面优化，减少风机的开启数量和开启时间，全面节约风机能耗。优化后的通风模式如表1 所示。

表1 通风模式（仅通风工况）

1）全新风模式即现有唯一的通风模式，通过开启车站两端的送、排风机，对车站进行全面的通风、换气，增加活塞风作为辅助后，通风效果更佳。

2）在过渡季节，通过开启车站一端的送风机和另一端的排风机的方式实现车站的通风，可节约一半的风机能耗。

3）在通风季，当室内空气质量良好时，通过开启送风机送风，关停排风机，使室内形成正压，通过出入口进行排风，可节约排风机能耗。

4）在通风季，当室内空气质量较差时，通过开启排风机排风，关停送风机，使室内形成负压，通过出入口和隧道通风窗引进新风，可节约送风机能耗。

5）在冬季，气温较低时，可关停送、排风机，完全利用列车运行产生的活塞风给车站公共区通风，全面节约风机能耗。并可根据实际需要，调整隧道通风窗的开启数量或开度，控制送风量。

6）通过监测室内、外空气焓值和室内二氧化碳浓度，可实现通风模式的自动运行。模式运行应充分考虑实际能耗，能耗低的模式优先。

4 结论

隧道通风窗的改造不改变站台门设备结构，接口简单，初期投资低，可预见的节能效果显著，工程可实施性强。通风模式的优化，充分利用了隧道活塞风的节能优势，并考虑到乘客和工作人员的各种通风需求，整理出7 种极具操作性的通风模式，为地铁运营人员提供多种选择，也为地铁通风空调系统设计和节能改造项目提供一定的参考。