浙江省寧波市軌道交通1號線通風空調系統若干創新設計研究

周穎

摘 要：介紹了浙江省寧波市軌道交通1號線一期的基本設計原則和創新點。集中冷站和單活塞風井的設置可以節約土建所用面積，群控系統的設置使地鐵環控系統的工作更加節能高效。通過闡述有關設計和數據，以期為日后類似線路的建設提供參考。

關鍵詞：通風系統設計；集中冷站；單活塞風道；群控系統

中圖分類號：U239.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.074

目前，我國軌道交通建設事業處于發展的新時期，軌道交通環境控制問題也引起了人們的高度關注。浙江省寧波市軌道交通1號線是寧波市軌道交通的首條線路，它是由地下線和高架線組成的。地下車站和區間隧道通風空調系統采用屏蔽門制式，高架車站站臺設置半高安全門。通風空調系統可全面控制全線車站和相應區間隧道內的溫度、濕度、風速、噪聲和空氣質量，并為緊急工況下人員安全疏散和救援提供了新的風量和風速，以保證乘客的安全感和舒適度，進而滿足設備對室內環境的需求。

1 基本設計思路

寧波市軌道交通通風空調系統的基本設計思路如下：①地下車站站內公共區設置全空氣制冷空調系統。②高架車站、區間盡可能采用自然通風的方式。③通風空調按2040年的預測客流量設計，并要兼顧初、近、遠期車輛4/4/6編組的變化。④地下車站和區間應滿足地鐵系統各種運行工況對通風空調系統功能的要求。⑤通風系統應該具有可調供風、供冷功能，以應對不同時期、不同時段的負荷變化需求，達到節能運行的目的。⑥區間隧道應充分利用列車動力形成的活塞通風為地下區間通風換氣。當自然通風不能滿足通風排熱要求時，可采取機械通風。⑦車站通風井的設置需兼顧功能要求和地面城市規劃要求。⑧按照區間隧道、站廳、站臺和設備管理用房同一時間只有一處發生火災考慮，而且區間內2座機械風井之間可按照列車火災原理設計。⑨根據工藝要求，可以為設備、管理用房提供空調或通風換氣裝置，以滿足設備的運行條件，為管理人員提供舒適、健康的工作環境。⑩根據工藝或管理要求為地面附屬建筑（停車場等）提供空調或通風換氣裝置。?大型換乘車站空調通風和防排煙系統的設計要統籌規劃。?地下車站參與區間通風和公共區通風空調的設備控制方式為三級，即現場級、車站級、控制中心級。另外，車站設備管理用房的通風空調設備、高架和地面車站通風空調設備的控制方式為二級，即就地級和

車站級。?通風空調的設計要兼顧環境保護和節能功能。在確保其功能的前提下，設備應選用國產的，并以安全可靠、技術先進、經濟合理為原則，綜合比較，進而擇優。

在正常運行工況下，通風空調系統要控制地鐵系統內（車站和區間隧道）的溫度、濕度、氣流速度和空氣質量，從而為乘客提供舒適的乘車環境。

在阻塞運行工況下，當列車阻塞位于區間隧道時，可對該區間隧道進行機械通風，為列車空調系統運行提供所需的空氣冷卻能力，使列車內的乘客可以快速適應乘車環境。

在火災運行工況下，當地鐵內發生火災時，要根據火災發生的具體情況采取有效的排煙和控煙措施，引導乘客安全撤離火災區域，創造安全的疏散和救援環境。

2 創新設計點介紹和相關研究

寧波市軌道交通1號線一期工程通風空調系統的設計基本符合相關規范和要求，在符合規范的基礎上，工程設計還根據實際情況進行了一定程度的創新。

2.1 集中冷站的設置

一般情況下，空調系統的冷源為室外冷卻塔，但是，軌道交通項目主要穿越的是市中心，周邊用地十分緊張，而且設置冷卻塔也對城市景觀有一定的影響。出于對景觀和工程占地的考慮，在鼓樓站設置集中冷凍站作為1號線、2號線鼓樓站和1號線東門口（天一廣場）站的空調冷源，集中設置室外冷卻塔。鼓樓站空調水系統采用二次冷凍水泵變流量系統，集中冷凍站冷凍水采用8 ℃大溫差（常規車站采用5℃溫差）的供給方式，以減少系統水量，節省管線空間和輸送能耗。集中冷凍方案的優點是：①集中冷站和冷卻塔的設置相對靈活，對周圍城市環境的影響比較小；②減小了地鐵建設與環保、規劃的協調工作量；③土建初期投資相對比較少。其缺點是：①運行管理、施工相對復雜；②由于冷凍水需要長距離輸送，輸送所需能耗較大，沿途冷負荷損失比較大（特別是在空調系統低負荷運行期間，相對冷負荷損失大），運行能耗大；③冷凍水長距離輸送，供冷滯后時間長（特別是在空調系統低負荷運行期間）；④跨站冷凍水管布置于區間隧道內，占用了區間隧道空間；⑤空調、制冷設備投資相對比較多；⑥因為布置在區間隧道內的冷凍水管長期受列車運行活塞風的沖擊，所以，相關部門和工作人員對冷凍水管保溫材料及其保護層材料、管道工藝提出了更高的要求，選型和施工難度也增大了。

由于市中心土地寸土寸金，經過詳細的技術、經濟分析、比選，最終確定了集中冷凍站方案。在實際施工過程中，雖然有一定的施工難度，但是，可以采取加強管理、深化圖紙等措施解決。經過2年的運行，集中冷站的運行基本正常，與2號線鼓樓換乘站的銜接流暢。此方案對市中心地段的冷站設置具有一定的參考意義。

2.2 單活塞風亭的設置

考慮到工程的實施難度，為了節省占地面積，全線部分地下車站采用了單活塞風道方案。與傳統的雙活塞風道相比，單活塞風道每側線路減少了1個活塞風亭，1個車站共減少2個風亭，節省了土建投資。由于軌道交通土建投資巨大，按照1萬元/m2的土建造價計算，如果采用單活塞風道方案，車站每端活塞風道的寬度可壓縮4 m，按每個活塞風亭綜合造價60萬元估算，一個車站可節省土建投資470萬元左右。單、雙活塞風道方案標準站動態經濟比較情況如表1所示。

經過相關計算和經濟性分析可知，單活塞風道不僅可以滿足通風空調系統的功能要求，還可以節省土建投資。2年的實際運營情況證實，單活塞風道能夠滿足現有線路的運營要求，同時，還節約了用地和土建投資。

2.3 群控系統的設置

寧波市軌道交通1號線一期工程的通風空調系統初步設計于2009年。當時，空調群控系統作為一種新技術正在試運行階段。現今，通風系統群控已被廣泛應用于上海地鐵九號線，北京地鐵四號線、奧運支線，成都地鐵一號線、二號線，西安地鐵二號線等線路中。寧波市軌道交通1號線作為浙江省首條運用群控系統的線路，本文將簡要介紹其群控系統的優缺點。

寧波市軌道交通1號線一期冷機群控系統將開啟冷水機組和外圍設備，將冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔綜合成一個系統，實現多臺冷水機組的集中群控，同時，將冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔納入連鎖管理。與系統相連接的監控計算機為冷水機組的集中群控提供了人機界面，通過該界面可實現一些功能：①根據系統能效需求和設備性能提供最優設備運行組合，并優化每臺冷水機的負荷分配；②實現對多臺冷機的加/卸載自動節能控制，加/卸載控制精確到單臺冷水機組的每個機頭；③保證供水溫度的穩定性、持續性和各冷水機組運行時間的均衡，并根據要求自動切換機組的運行次序；④全面顯示系統運行狀態和主要參數，具有故障報警、報告和故障診斷信息的功能；⑤具有自動存儲歷史數據的功能；⑥系統內的所有參數都可以轉換為符合BACnet標準的數據格式傳送至BAS系統中，從而實現單向數據傳輸。

由此可知，冷機群控系統能具有傳統控制系統不具備的功能。應用該系統能使地鐵環控系統更加節能、高效，響應國家節能減排的號召，符合時代發展的要求。

3 結束語

綜上所述，寧波市軌道交通1號線一期工程從集中冷站的設置、單活塞風井的設置和群控系統的設置3個方面進行了設計優化，解決了市中心用地緊張的問題。同時，采用群控系統完成對環控系統的節能設計，對后續線路建設有一定的參考價值。作為浙江省首條采用群控系統的線路，寧波市軌道交通1號線的運營情況可以為氣候類似地區的地鐵環控系統設計提供相應的數據支持。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕