昝磊

【摘 要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題也日益凸顯出來，很多城市進(jìn)行了地鐵項目的立項和建設(shè)；然而地下站及地下隧道區(qū)間空間都較為密閉，其環(huán)控系統(tǒng)乃至火災(zāi)工況下的送風(fēng)和排煙都需要嚴(yán)謹(jǐn)而全面的考慮。因此，地鐵環(huán)控設(shè)計的作用就顯得更加的重要了。本文主要從地鐵環(huán)控系統(tǒng)中降噪與節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計方面來進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】地鐵 環(huán)控 降噪 節(jié)能 優(yōu)化

地鐵的環(huán)控系統(tǒng)是整個地鐵系統(tǒng)中不可或缺的重要設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)，它對于地鐵的運營起到了重要的輔助作用，在通風(fēng)、降溫以及消防排煙方面發(fā)揮著重要的功能，但其能耗較高，運行時間長（部分設(shè)備是無間斷運行），占運營能耗的很大比重，為了能夠更好的進(jìn)行能耗的有效控制，提高整個系統(tǒng)的運行效率，就必須加強環(huán)控系統(tǒng)的降噪和節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計，引進(jìn)新技術(shù)應(yīng)用新材料，進(jìn)而實現(xiàn)地鐵空調(diào)系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)。

1 地鐵環(huán)控系統(tǒng)中的降噪的優(yōu)化設(shè)計

1.1地鐵環(huán)控系統(tǒng)的噪聲分析

（1）地鐵的環(huán)控系統(tǒng)的構(gòu)成以及設(shè)備。地鐵地下車站環(huán)控系統(tǒng)一般都是由5個系統(tǒng)構(gòu)成：大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、空調(diào)的水系統(tǒng)、隧道通風(fēng)系統(tǒng)和軌道排熱系統(tǒng)構(gòu)成，其主要功能就是運用風(fēng)機、空調(diào)機組、風(fēng)閥、冷卻塔、水泵、冷水機組等設(shè)備的協(xié)同運行來完成和實現(xiàn)的。這些設(shè)備在運行的時候回產(chǎn)生一定的噪音和振動，繼而構(gòu)成了地鐵環(huán)控系統(tǒng)的噪聲源。

（2）地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計的必要性分析。地鐵的車站和區(qū)間隧道一般都是和外界的聯(lián)系面相對較小的空間。列車在高速運行的過程中，加上車內(nèi)擁擠的乘客、各種照明和機電設(shè)備的運作，會致使大量的熱量的產(chǎn)生，這些熱量如果不能及時的被排出，就是使地鐵內(nèi)部熱量積聚和上升，在運營帶來不適的同時給地鐵相關(guān)設(shè)備的運行留下隱患。同時在運行的過程中會有大量噪音污染產(chǎn)生，這些都會給車站的空間環(huán)境造成一定的干擾。

1.2地鐵環(huán)控系統(tǒng)的噪聲源及降噪措施

地鐵環(huán)控系統(tǒng)的噪聲源主要有：①列車正常運行經(jīng)過活塞風(fēng)道產(chǎn)生噪聲；②隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站通風(fēng)空調(diào)大小系統(tǒng)運行噪聲；③水系統(tǒng)中機械設(shè)備及管道噪音。

在環(huán)控系統(tǒng)中進(jìn)行片式、陣列式、殼式消聲器、消聲靜壓箱、管式消聲器等消聲設(shè)備的設(shè)置，同時為了防止局部噪聲出現(xiàn)衍射，消聲器和管道的連接處必須進(jìn)行密封處理，機械振動部件的連接采用撓性連接。如果隧道通風(fēng)系統(tǒng)消聲器不能達(dá)到噪聲允許的標(biāo)準(zhǔn)時，就需要在風(fēng)亭進(jìn)行消聲百葉窗和風(fēng)道加裝消聲設(shè)施，如多孔材料對于聲波吸收系數(shù)大的特性提高聲音衰減進(jìn)而有效的降低噪聲污染。另外，在風(fēng)道土建設(shè)計中避免直角轉(zhuǎn)彎，降低氣流渦流的產(chǎn)生也能夠在風(fēng)阻減小的同時使噪聲降低，所以，在全部風(fēng)道的直角拐彎處進(jìn)行導(dǎo)流的設(shè)置很有必要。

對所有產(chǎn)生振動的設(shè)備都要采取相應(yīng)的減振措施，避免固體傳聲的產(chǎn)生，為了達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有工藝均在風(fēng)機上采用彈簧阻尼復(fù)合減振器，風(fēng)機進(jìn)出風(fēng)口采用軟接，來實現(xiàn)減振的效果。在風(fēng)管安裝的重要位置可以通過可調(diào)隔振支吊架的設(shè)置來解決這個問題。在進(jìn)行安裝的時候，必須及時固定和調(diào)整支吊架，確保其位置的準(zhǔn)確，以及受力的均勻。如果結(jié)構(gòu)式消聲器和風(fēng)道之間出現(xiàn)封閉效果不好的情況，就會導(dǎo)致噪聲銅鼓間隙處穿出，從而降低消聲的效果。如果機房內(nèi)的噪聲不能通過消聲器有效的進(jìn)行消聲降壓，消聲器的消聲量就不能得到充分的發(fā)揮。為了使“側(cè)壁傳聲”情況得到有效的控制，就一定要對機殼和變徑管外壁進(jìn)行阻尼隔聲的包扎處理。因為環(huán)控通風(fēng)設(shè)備各自的使用功能和安裝位置都有所差別，因此對它們的噪聲污染的治理一定要選擇合適的措施進(jìn)行處理，堅持因地制宜的原則，進(jìn)而滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（1）設(shè)計降噪措施。參考地鐵車站噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)：車站公共區(qū)≤70dB（A）；通風(fēng)及空調(diào)機房≤90dB（A）；設(shè)備管理用房≤60dB（A），地面風(fēng)亭及冷卻塔噪聲須符合GB3096-2008 《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中4a 類區(qū)域要求。首先可以考慮的措施就是機房和風(fēng)道降噪，在建筑的布局上，隧道通風(fēng)的風(fēng)道和空調(diào)的冷源機房、空調(diào)水泵房基本都在地下車站兩端站廳、站臺層，重點控制好傳至地面風(fēng)亭的噪聲符合聲環(huán)標(biāo)準(zhǔn)；對于各層環(huán)控機房的設(shè)置應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離對振動和噪聲要求標(biāo)準(zhǔn)較高的房間是一個措施。風(fēng)機、空調(diào)箱等這類振動和噪聲都比較大的設(shè)備都應(yīng)在機房內(nèi)設(shè)置，并對機房做降噪措施。風(fēng)管部分的噪音主要來自風(fēng)機運行引起的振動而產(chǎn)生的噪音通過風(fēng)管傳遞到空調(diào)房間；空氣運動與風(fēng)管內(nèi)壁的磨檫引起風(fēng)管的振動；風(fēng)管內(nèi)外壓力不平衡引起的風(fēng)管的震動；風(fēng)管內(nèi)空氣相互磨檫、渦流產(chǎn)生的振動，尤其在轉(zhuǎn)彎處空氣對風(fēng)管的撞擊、自身形成的渦流、壓強不平衡引起風(fēng)管的振動產(chǎn)生的噪音其關(guān)鍵就是要重點關(guān)注送風(fēng)管路的消聲計算和管路走線的優(yōu)化設(shè)計。

（2）施工角度的降噪措施。在這方面首先就是風(fēng)系統(tǒng)降噪。環(huán)控系統(tǒng)中如果沒有處理好風(fēng)管的彎頭和三通，就會有噪聲和阻力產(chǎn)生。這就需要在適當(dāng)?shù)奈恢美枚ㄐ蜕a(chǎn)的導(dǎo)流片，使系統(tǒng)氣流噪聲及局部阻力降低，必要時可以制成消聲型的彎管導(dǎo)流片，使消聲效果得到增強。在與風(fēng)管連接的設(shè)備后或風(fēng)管的轉(zhuǎn)彎處及風(fēng)管的變徑處加設(shè)隔聲氈、或消聲彎頭及梯度吸音棉能夠有效降低設(shè)備運轉(zhuǎn)傳遞給風(fēng)管的噪音和風(fēng)管內(nèi)因空氣運動形成的噪音。一般在風(fēng)管系統(tǒng)設(shè)計中需要根據(jù)環(huán)境對噪音指標(biāo)的的要求設(shè)置隔音氈或隔音棉。另外就是水系統(tǒng)降噪措施，管道的坡度走向必須布置合理，特別是在空調(diào)供回水系統(tǒng)各個水平輸送距離較長的情況下，自動排氣裝置的合理設(shè)置，能夠使管內(nèi)紊流和管件處的渦流情況得到緩解。

2 地鐵環(huán)控系統(tǒng)中節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計

2.1地鐵環(huán)控系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的意義

現(xiàn)階段，大部分空調(diào)水系統(tǒng)仍舊選擇定流量的模式，對于整個水系統(tǒng)來說，存在改進(jìn)和優(yōu)化的空間。如，冷凍水量、冷負(fù)荷和送風(fēng)量不能完全匹配，控制系統(tǒng)（如BAS）亦不能做到全面的監(jiān)控。在節(jié)能環(huán)保勢在必行的今天，可采用變流量和變風(fēng)量的這類成熟可靠的技術(shù)措施來使環(huán)控系統(tǒng)的節(jié)能運行水平得到提高。

2.2地鐵環(huán)控系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計措施

（1）進(jìn)行系統(tǒng)布置的優(yōu)化。在進(jìn)行車站的設(shè)計時，將空調(diào)系統(tǒng)的專業(yè)設(shè)計與建筑專業(yè)積極的配合，盡可能使風(fēng)道和房間的布置更加的合理。同時在風(fēng)井和機房的設(shè)置中，最大限度的減少不合理的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而有效的降低能耗。

（2）選擇合適的設(shè)備。通用的設(shè)計原則就是保險加保險，即設(shè)計余量的基礎(chǔ)上選型中再保有余量，效率因素未作重點考慮；這就容易導(dǎo)致絕大多數(shù)時間設(shè)備都只是在選型負(fù)荷50～70%的情況下運行，如水泵的運行曲線無法與管路曲線匹配。無論車站空調(diào)負(fù)荷如何變化，均采用恒定轉(zhuǎn)速運行，這就造成了及其嚴(yán)重的能源浪費。因此在設(shè)計中，應(yīng)該在保證系統(tǒng)功能要求的前提條件下，以安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟合理為原則進(jìn)行設(shè)備選型，空調(diào)通風(fēng)設(shè)備的選用應(yīng)該留有一定的選擇空間，避免出現(xiàn)“大牛拉小車”現(xiàn)象。

（3）大溫差送風(fēng)。因為隨著送風(fēng)溫差的不斷增大，送風(fēng)量就會隨之減少，這樣能夠有效的使系統(tǒng)的一次投資費用和運行費用降低。對于車站變電所和發(fā)熱量大的電氣用房，通過技術(shù)手段能夠確保在電氣設(shè)備空載不結(jié)露的情況下，使送風(fēng)溫差得到提高一般取△t≈15～

19℃，其他設(shè)備管理用房區(qū)域△t≈10℃。

（4）屏蔽門空調(diào)系統(tǒng)。屏蔽門制式系統(tǒng)即：在車站的站臺與行車隧道間安裝屏蔽門，將其分隔開；車站為獨立的制冷、除濕區(qū)、因此有安全、節(jié)能和美觀等優(yōu)點。車站成為獨立的空調(diào)分區(qū)，它不受區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)（機械通風(fēng)或活塞通風(fēng)，或兩者兼用）的影響。車站的空調(diào)冷負(fù)荷只需承擔(dān)車站本身設(shè)備、乘客、廣告、照明等發(fā)熱體的散熱，及區(qū)間隧道與車站間通過屏蔽門的傳熱和屏蔽門開啟時的對流滲透換熱。廣州地鐵二號線是國內(nèi)首次在站臺設(shè)置屏蔽門的地鐵線路，根據(jù)其世紀(jì)運營情況，車站空調(diào)冷負(fù)荷在設(shè)置屏蔽門后約為閉式系統(tǒng)的三分之一左右，且由于車站與行車隧道隔開，減少了運行噪聲對車站的干擾，提高了事故工況下的氣流組織效率。

（5）隧道通風(fēng)系統(tǒng)（含防排煙管系統(tǒng)）。分為區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)兩部分。為確保區(qū)間隧道通風(fēng)換氣以及火災(zāi)或者阻塞工況的需要，一般會在車站的端部進(jìn)行隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置，阻塞運行時送風(fēng)量保證斷面風(fēng)速不小于2m/s，不大11m/s，并控制車頂部最不利點隧道溫度低于45℃。運營期間，通過早、晚通風(fēng)，進(jìn)而降低隧道的溫度；夜間一般在區(qū)間隧道作業(yè)的時候開啟，可以為維修人員通風(fēng)換氣?；馂?zāi)或者阻塞工況時開啟，則能夠靈活可靠的進(jìn)行氣流的組織。區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)可采用雙活塞風(fēng)道和單活塞風(fēng)道配置，詳細(xì)可參見《科技風(fēng) 地鐵隧道通風(fēng)但活塞與雙活塞系統(tǒng)分析研究》。

（6）空調(diào)水系統(tǒng)。空調(diào)水系統(tǒng)負(fù)責(zé)想車站公共區(qū)和設(shè)備區(qū)空調(diào)季大、小系統(tǒng)提供進(jìn)行空氣處理索取的冷源，并根據(jù)姐姐變化、車站運營和非運營時段、全日負(fù)荷變化情況進(jìn)行水系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié)。部分負(fù)荷下，空調(diào)機組盤管側(cè)的實際需水量也會相應(yīng)降低，傳統(tǒng)的定流量系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)用戶側(cè)回水管上的電動二通調(diào)節(jié)閥使實際通過盤管的水量得到減小。為了加大力度減小水力輸送系統(tǒng)的能耗，采用一次性泵變頻水系統(tǒng)是行之有效的措施。

3 結(jié)語

伴隨著各個城市的軌道交通建設(shè)的加強和人民生活水平的不斷提高，人們對地鐵的乘車環(huán)境的要求越來越高，特別是在乘坐的舒適性和可靠性以及越來越受關(guān)注的節(jié)能環(huán)保方面，地鐵環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該盡可能的滿足系統(tǒng)的整體功能，提高系統(tǒng)的可靠性，使運營的能耗和成本盡可能的降低，減少噪聲污染，從而使地鐵始終引領(lǐng)綠色交通。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50157-2003《地鐵設(shè)計規(guī)范》.

[2]地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探討.中國高新技術(shù)企業(yè)，2015，（07）.

[3]地鐵隧道通風(fēng)但活塞與雙活塞系統(tǒng)分析研究.科技風(fēng)，2015，（05）