佛山市铁路投资建设集团有限公司 广东佛山 528000
摘要：通风空调系统是轨道交通工程中的重要系统，轨道交通正常运营时，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，通风空调系统也是轨道交通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轨道交通用电负荷的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，对轨道交通的经济运行具有十分重要的意义。
关键词：轨道交通通风空调系统通风窗活塞风模式优化
1通风空调系统现状
当前，国内轨道交通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，已在新建轨道交通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。根据国内轨道交通通风空调系统的技术特点，可在车站与区间隧道间增加可控制的电动通风窗。在空调季节，通过关闭通风窗将区间隧道与车站隔离，可减少车站冷量的损失。在非空调季节，通过开启通风窗将区间隧道与车站连通，充分利用列车运行产生的活塞风对车站进行通风，可减少风机的开启时间。同时，根据现场实际通风需求，对现有通风模式进行优化，可全面降低通风空调系统的能耗。
2通风空调系统改造
加强铁路客运站节能空调通风系统的防疫安全管理，前提是全面掌握节能空调通风系统设备类型、型号、工作原理、设计说明书、竣工图纸、系统布局、分布和分区情况、供风范围等基础资料，以便制定有针对性的措施。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。根据《公共场所新型冠状病毒感染的肺炎卫生防护指南》规定，公共场所内应当首选自然通风，以保证室内空气卫生质量符合《公共场所卫生指标及限值要求》(GB37488—2019)[1]。以该铁路局集团公司某高铁车站为例，可以充分利用车站高大空间自然通风的优势加强通风控制。在站房高架候车层3层(+21.0m)的玻璃幕墙上设置有电动调节外窗，外窗的设置范围包括东西幕墙、南北两侧候车厅的上部幕墙、组合拱型屋顶的侧幕墙。外窗的开关时间和开启角度可以由楼宇控制系统根据室外的温度、风速、风向进行控制，在必要时还可以联动空调机组的送风机，排出候车大厅内的余热和污浊空气，实现新风置换，改善候车大厅内的空气质量。
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
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，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。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轨道交通线路影响不大。
2.3屏蔽门系统改造方案
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，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。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
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，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。
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5m/s[4]。同时调节高度在1~2m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
根据轨道交通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。
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。通过首选自然通风、加强通风系统清洗消毒等措施，明确责任分工、健全卫生管理制度、开展卫生学评价、做好监督检查和应急处理，防止铁路客运站节能空调通风系统成为传播和扩散空气传播性疾病的媒介，保障广大旅客和铁路工作人员的身体健康。
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，为轨道交通运营人员提供多种选择，也为轨道交通通风空调系统设计和节能改造项目提供一定的参考。
参考文献
[1]北京城建设计研究总院有限责任公司,中国轨道交通工程咨询有限责任公司.GB50157-2013轨道交通设计规范[S]北京:中国建筑工业出版社,2014.
[2]李国庆.用于轨道交通的可调通风型站台门系统综合技术研究[D].天津:天津大学,2012.
[3]陈瑶.复合式屏蔽门轨道交通自然通风特性研究[D].成都:西南交通大学,2013.