1、城市轨道交通车站设备项目七车站暖通空调及环控系统3 项目七 车站暖通空调及环控系统车站暖通空调系统即城市轨道交通的内部空气环境控制系统，其采用通风和空调系统进行控制。城市轨道交通环境与设备监控系统是为给乘客创造安全、舒适、可靠的乘车环境，对城市轨道交通车站、区间的空调、通风、给排水、照明、车站动力、自动扶梯等设备的运行状态进行自动化管理的系统，它使设备按预设状态自动运行，节省能源，方便管理，使设备发挥最佳效益。项目导读教学目标掌握车站暖通空调系统的控制方式及组成；掌握地铁空调系统的制冷原理；识别车站暖通空调系统的常见设备；掌握车站环控系统的基本功能及控制模式；了解车站环控系统的运行管理。4 项
2、目七 车站暖通空调及环控系统车站现场或理实一体化课堂教学。教学环境教学实施可在具有空调系统设备模型或理实一体化教室开展理实一体化教学；或在具有空调仿真系统的实训室进行仿真教学；或先进行理论教学，再到地铁车站进行现场教学。5 项目七 车站暖通空调及环控系统任务一 车站暖通空调系统2013年1月22日，上海开利中国宣布将为杭州地铁2号线提供先进的暖通空调系统，该线路是华东地区的重要城市轨道交通网络。开利提供的系统包含79台AquaForce 30XW螺杆式冷水机组，高效可靠节能。开利空调为杭州地铁2号线设计的系统旨在为24个站点提供良好的空气质量保证，同时确保设备高效且安静地运行。如果地铁因火灾或
3、故障而被迫停留在轨道内，空调系统将及时疏散烟雾，为乘客、员工以及抢修队提供新鲜空气。杭州地铁2号线总长30.5公里，建设分两期进行，总投资额170亿人民币（合27亿美元）。一期工程为线路的东南段，于2013年完成；二期工程于2016年竣工。思考：如果地铁车站内没有空调，缺少通风设备，地铁车站会变成何种景象？如果是在寒冷的冬天，没有空调和通风设备可以吗？家中的空调是如何实现制冷的？引导案例6 项目七 车站暖通空调及环控系统一、车站暖通空调系统概述地铁中除了密集的人流外，还有大量的设备。在这样一个复杂的环境下，如果单纯依赖自然通风，会出现什么情况呢？那些我们看不到的气体、粉尘会大大地影响整个车站的
4、环境，更重要的是当发生火灾等突发情况时，致命的烟雾将夺去人们的生命。正因如此，在车站中都设置有专门的暖通空调系统。车站暖通空调系统的功能主要有如下几方面。（1）正常运行时，为乘客创造舒适的乘车环境，为城市轨道交通工作人员提供舒适的工作环境，为设备系统提供良好的运行环境。（2）阻塞运行时，能保证阻塞列车空调器正常运行，为疏散乘客提供足够新风并引导乘客安全疏散。（3）当列车在区间隧道发生火灾事故或车站内发生火灾事故时，应具备防灾排烟通风功能。7 项目七 车站暖通空调及环控系统二、车站暖通空调系统的控制方式车站暖通空调系统的控制方式分为中央级控制、车站级控制、就地级控制三级控制。1中央级控制中央级控
5、制装置设置在控制中心，配置有中央级工作站、全线隧道通风系统及车站环控系统中央模拟显示屏。它负责监控城市轨道交通各站通风机和空调机组的设备运行状态。2车站级控制车站级控制装置设置在各站车控室，配置有车站级工作站和紧急控制盘，在正常情况下，可监视本站的隧道通风系统、空调大系统、空调小系统及空调水系统，向中央级控制上传本站设备信息，并执行中央级控制下达的各项运行指令。此外，城市轨道交通自动化程度很高，暖通空调系统的正常运行由设备监控系统来控制，实现自动运行。通风空调系统的车站级控制就是自动控制的一个平台，通过车站级控制，城市轨道交通暖通空调系统可以按照预定的模式来运行。8 项目七 车站暖通空调及环控
6、系统3就地级控制就地级控制是在通风空调设备现场对其进行的控制。这种控制主要通过人工操作设在环控设备现场的电控箱上的启动/关停（或复位）按钮来实现。这种控制方式主要是方便暖通空调系统的安装调试与维护维修。就地级控制设置在各车站的环控电控室，具有对单台环控设备就地控制的功能，便于各种设备的调试、检查和维修，如图7-1所示。单台环控设备同时设有就地控制箱，如图图7-2所示。就地级控制为优先级，车站级控制为次优级，中央级控制为最后级。这三个级别规定的含义为：设备处于就地级控制时，后两级控制不能控制设备的运行状态（开、关、复位）；设备处于车站级控制时，中央级不能控制设备的运行状态。图7-1 环控设备房控
7、制箱及风管图7-2 环控设备房组合式空调机就地控制箱9 项目七 车站暖通空调及环控系统空调制冷是指通过制冷剂的状态变化（气态液态，放热；液态气态，吸热）将一个地方（蒸发器周围）的热量带到另一个地方（冷凝器周围）。其中四个必要组成部分分别为压缩机、冷凝器、节流（膨胀）装置、蒸发器。如图7-3所示为空调制冷原理。其中，左侧水为冷冻水，右侧水为冷却水。三、地铁空调系统的制冷原理图7-3 空调制冷原理10 项目七 车站暖通空调及环控系统空调制冷的具体过程如下。（1）气态的制冷剂经压缩机加压后到冷凝器进行放热冷凝，将热量释放给冷却水，从而变为液态的制冷剂；（2）液态的制冷剂经膨胀阀减压后到蒸发器中吸收冷
8、冻水的热量，从而变为气态的制冷剂。以上两个步骤循环完成制冷循环。在此过程中，冷却水吸收了制冷剂的热量，失去冷却的功能后，被抽到车站上方的冷却塔中进行冷却，冷却完成后循环工作；冷冻水的热量被制冷剂吸走变成有制冷效果的水，送到组合式空调机组以及风机盘管等设备内部，以冷却混合风送到站台、站厅以及设备用房。11 项目七 车站暖通空调及环控系统地下线的暖通空调系统分为通风系统和空调系统。由于地铁制冷规模巨大，因此其空调系统一般采用水冷式空调系统。车站暖通空调系统主要包括以下几个系统：（1）区间隧道通风系统（兼排烟系统）；（2）车站隧道排热通风系统（兼排烟系统）；（3）车站公共区通风空调系统（兼排烟系统，
9、简称大系统）；（4）车站设备与管理用房通风空调系统（兼排烟系统，简称小系统）；（5）空调冷源及水系统；（6）风亭、风道和风井。四、车站暖通空调系统的组成12 项目七 车站暖通空调及环控系统区间隧道通风系统包括区间隧道活塞通风系统和区间隧道机械通风系统。区间隧道通风系统一般布置于车站两端，设置活塞风道和相应的隧道风机、风阀、消声器等。隧道风机可放置在活塞风道内，但应保证其功能要求。根据地面风井的设置条件，活塞风道可分为单活塞和双活塞方案。大部分车站采用双活塞风道方案，如图7-4所示，车站两端对应于上、下行区间隧道各设一条区间活塞/事故风道，通过活塞/事故风阀（开孔面积为20 m2）与相对应的区间
10、隧道连通。1区间隧道通风系统（兼排烟系统）图7-4 区间隧道双活塞风道通风系统布置形式示意图13 项目七 车站暖通空调及环控系统每条风道内设置一台区间事故风机（参数为：风量4090 m3/s，风压8001 200 Pa），风机后设置与风机联动的事故风阀，风机旁边的过流面积满足活塞通风要求，在该过流断面上设置活塞风阀（风阀净流通面积16 m2）。两条风道之间通过风阀可以连通，通过开启和关闭不同的阀门，可以实现活塞通风工况，或者两台区间事故风机对同一区间隧道进行通风或排烟的工况。区间隧道通风系统早晚运营前后半小时，按预定的运行模式，开启隧道通风系统。列车正常运行时，通过列车运动的活塞效应来实现隧道
11、内的通风.列车阻塞于区间时，通风系统按与行车一致的方向组织气流，对阻塞区间进行机械通风，保证列车空调冷凝器正常运行。列车在区间隧道或车站内发生火灾事故时，区间隧道通风系统应向乘客和消防人员提供必要的新风量，形成一定的迎面风速，保证乘客安全撤离，并具有有效的排烟功能。由于每端的隧道风机互为备用，运行工况的隧道风机出现故障时，可以切换到备用风机运行。特长区间根据消防疏散的原则，按照事故列车的停车位置，启动区间中部及相应车站端部的隧道风机系统，组织排烟和人员疏散。14 项目七 车站暖通空调及环控系统区间隧道分为一般长度区间隧道和长区间隧道两种类型。一般长度区间隧道不设中间风井；长区间隧道由于隧道较长
12、，列车在隧道内运行时间长，热量集中，为及时消除隧道内余热、余湿，要在隧道中间加设区间风井和区间风机。15 项目七 车站暖通空调及环控系统列车通过及制动等产生的热量是隧道中热量的主要来源。在列车产生的热量中，大约有一半是列车在站内停车时从车厢下方排出的。地铁列车安装有顶置式空调，用来控制车厢内部的温度，空调系统产生的热量也会排入隧道空气中。为了将列车产生的热量及时排至地面，在车站区间设置排热系统，由排热风机、车轨上部排热风道（OTE）和站台下部排热风道（UPE）组成。车轨上部排热风道上设置成组风口，正对列车空调冷凝器；站台下部排热风道上设置成组风口，正对列车刹车制动装置系统，将列车停站时散发的热
13、量直接排至地面。正常运营时，站台排热通风系统运行，在列车停站时，排除车顶冷凝器和车厢底部发热设备的热量；列车发生火灾停靠在车站时，利用站台排热通风系统进行排烟；区间隧道事故运营时，根据系统的控制模式要求开启或关闭站台排热通风系统。2车站隧道排热通风系统（兼排烟系统）16 项目七 车站暖通空调及环控系统车站大系统的主要组成设备有大型制冷器、回/排风机、小新风机、通风管道、组合式电动风阀、防火阀、静压箱、混合室、新风井道、排风井道、消声器、全新风机等。大系统主要设备一般集中、对称地分布于车站站厅层两端的环控通风房，机房内一般分别设置一台或两台组合式空调机组，每台机组对应一台回/排风机；站台每端设置
14、一台空调新风机，提供车站公共区的新风量。车站的公共区域空调系统风路如图7-5所示。3车站公共区通风空调系统（兼排烟系统，简称大系统）图7-5 地铁车站空调系统风路17 项目七 车站暖通空调及环控系统车站小系统是除车站公共区外的所有设备及人员房间的通风空调系统。各车站的空调小系统根据各站具体情况，按照工艺要求和排烟要求进行通风空调和排烟的设计。一般的设备及管理用房设置全空气空调系统（兼排烟系统），变电所设置冷风系统降温，风量按排除余热量计算。车站小系统主要组成设备有组合式空调机组、风机盘管、回/排风机、通风管道、电动风阀、消声器、放风阀、新风井道、排风井道等。其设备一般位于车站站厅两端的环控机房
15、和小系统通风机房内。有气体灭火要求的房间，通风系统根据选用的灭火介质进行设计。气体灭火房间的排风系统设置下部排风，灭火后排出的气体直接排至地面。4车站设备与管理用房通风空调系统（兼排烟系统，简称小系统）18 项目七 车站暖通空调及环控系统污水泵房、厕所设置独立的机械排风、自然进风系统，所排出的气体直接排至地面。通风空调机房、冷冻机房设机械送、排风系统，排风系统可兼做排烟系统用。蓄电池室、泵房、车站备品库、茶水间、清扫工具间等用房设置排风系统。设备与管理用房通风空调用新风亭、排风亭分别与公共区通风空调用新风亭、排风亭共用。如表7-1所示为某市主要设备管理用房的室内设计标准，可供参考。地下车站连续
16、长度大于60 m的出入口通道应采取通风或降温措施，连接地下车站或物业开发的地下通道连续长度大于50 m时，应采取通风或其他降温措施。最远点到地下车站公共区的直线距离超过20 m的内走道；连续长度大于60 m的地下通道和出入口通道，应设置机械防烟、排烟设施。19 项目七 车站暖通空调及环控系统房间名称冬季夏季换气次数设计温度（） 设计温度（）相对湿度（%）进风排风站长室、站务室、值班室、休息室1627 6566车站控制室1827406065售票室、票务室1827406065自动售检票机房1627406066通信设备室、信号设备室、屏蔽门控制室、公共无线设备室1627406065牵引变电所、降压变
17、电所、主变电站、配电室、机械室38按排除余热计算风量变电所控制室（蓄电池、SCADA室）、环控电控室1627更衣室、修理间、清扫员室1627 6566公共安全室、会议交接班室1627 5排风表7-1 主要设备管理用房的室内设计标准20 项目七 车站暖通空调及环控系统变电所控制室（蓄电池、SCADA室）、环控电控室1627更衣室、修理间、清扫员室1627 6566公共安全室、会议交接班室1627 5排风注：厕所排风量每坑位按100 m3/h计算，且小时换气次数不宜少于10次。21 项目七 车站暖通空调及环控系统5空调冷源及水系统空调水系统是指车站空调制冷循环水系统，由冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷
18、却塔、集水器、分水器、膨胀水箱、二通调节阀、输水管等设备器件组成。地下车站空调冷源宜采用水冷冷水机组。冷水机组的选择应根据空调系统的负荷大小、运行时间、运行调节要求和节能效果等因素确定。当小系统冷负荷占大小系统总冷负荷的比例大于30%时，选用2台相同容量的冷水机组；当小系统冷负荷占大小系统总冷负荷的比例小于30%时，选用3台相同容量的冷水机组。一般在枢纽站设置集中冷冻站，作为相邻站的空调冷源。枢纽站空调水系统采用二次冷冻水泵变流量系统，为相邻站公共区空调系统提供冷冻水。集中冷冻站冷冻水推荐采用8大温差（冷水机组蒸发器的出水温度为7，进水温度为15）的供给方式。冷冻站集中设置在车站一端的制冷机房
19、内，位置尽可能靠近负荷中心，力求缩短冷冻水供/回水管长度。冷冻水系统采用一次泵系统，空调机组设置电动二通阀，供/回水干管或集水器和分水器间设置自力式压差旁通阀。冷冻水系统的定压、补水采用膨胀水箱或定压罐。22 项目七 车站暖通空调及环控系统6风道、风井和风亭风道是车站通风空调系统与外界连通的通道；风道出地面的部分为风井，包括活塞风井、新风井、排风井。风井与地面结合可以有两种形式，一种敞口低风亭，开口朝天，另一种与周围建筑物结合，开口形式多样。但是无论采用哪种形式，都要求地面进风亭应设在空气洁净的地方，任何建筑物距进、排风亭口部的直线距离都应大于5 m。进风亭格栅底部距地面的高度应大于2 m，当
20、布置在绿地内时，高度允许降低，但不宜低于1 m。当进排风亭合建时，排风口高出5 m，或者封口错开方向布置，并且进排风口最小间距应大于5 m，如图7-6和图7-7所示。图7-6 地风亭实物图图7-7 香港地铁高风亭23 项目七 车站暖通空调及环控系统1区间隧道通风系统（兼排烟系统）的主要设备区间隧道通风系统的主要设备包括隧道风机、事故风机、结构消声器、组合风阀等。五、暖通空调系统设备1）隧道风机隧道风机为轴流风机，设于车站两端的设备房、区间通风机房内，用于区间隧道、站台隧道通风、防排烟。地铁车站常用的隧道风机为可逆转耐高温轴流风机，简称TVF风机，如图7-8所示。TVF风机的主要部件包括叶片、轮
21、毂、电动机、轴承等。TVF风机要求结构紧凑，可灵活拆卸；具有一定的防腐性能；在火灾工况时，保证280条件下，持续有效运行0.5 h；设计使用寿命 20年；叶片角度可调节。图7-8 TVF风机24 项目七 车站暖通空调及环控系统2）事故风机事故风机是区间隧道通风系统中的主要设备，同时有正向和反向的要求，因此多为轴流风机，要求耐温150，持续工作1 h。区间事故风机的直径一般较大，根据控制要求，可以对区间隧道进行送风或者排风，如图7-9所示。图7-9 区间事故风机25 项目七 车站暖通空调及环控系统3）结构消声器在事故风机前后均设有结构消声器，保证消声要求。消声器是允许气流通过，同时又使气流中的噪
22、声得到有效降低的设备，如图7-10所示。目前国内地铁通风系统选用的消声设备一般以组性消声器为主。组性消声器的工作原理是利用声波在敷设于气流通道内多孔信息声材料中传播时，因摩擦将声能转化为热能而散发掉，使沿管道传播的噪声随距离而衰减，从而达到消声降噪的目的。通常情况下，事故风机对风亭一端设3 m长消声器，对车站一端设2 m长消声器；排热风机对车站一端设2 m长消声器，对外侧和排风道合用3 m长消声器。新风道设2 m长消声器。图7-10 结构消声器26 项目七 车站暖通空调及环控系统4）组合风阀组合风阀主要由风阀底框、多个单体风阀、传动机构、执行器四个部分组成，用在区间隧道通风系统、站内隧道通风系
23、统和车站大系统中来调节送风或排风量，控制方式为电动。地铁通风的风量较大、运行模式较复杂，需要设置大型组合风阀来满足系统的要求，如图7-11所示。目前，活塞风阀所采用的组合风阀面积多为20 m2，其由若干个单元阀组合，承受静压可高达1 400 Pa，但只设一个执行机构执行命令，要求耐温150，持续工作1 h，可立式安装，也可卧式安装。事故风阀和排热风阀也均采用组合风阀形式，但风阀面积根据风机选型不同，需经计算确定；并且安装位置不同，耐温要求也有所不同。图7-11 垂直安装的组合风阀27 项目七 车站暖通空调及环控系统2车站隧道排热通风系统（兼排烟系统）的主要设备车站隧道排热通风系统的主要设备为排
24、热风机。车站隧道排热风机为轴流风机，如图7-12所示，风量和风压根据计算确定，可配变频器，采用AC 380 V消防电源，可远程控制与就地控制。排热风机前后均设有独立的结构消声器，并且在风机对风井侧方向设置组合风阀，排热风机与相对应的组合风阀采用强电连锁，由动照专业实现，连锁关系为：开机时风阀先开，确认后开风机；关机时风机先关，然后关风阀。图7-12 排热风机28 项目七 车站暖通空调及环控系统3大系统的主要设备大系统的主要设备包括大系统组合空调箱、回排风机兼排烟风机等。1）大系统组合空调箱组合空调箱是空调系统的主要设备，由进风段、初效过滤段、表冷挡水段、中间段、送风机段、中间段、消声段、出风段
25、组成，风机可配变频器，如图7-13所示。大系统组合式空调机组采用AC 380 V非消防电源，可远程控制与就地控制。大系统组合式空调机组内照明用电接线端子为AC 220 V非消防电源。过滤段内需安装空气净化装置，采用AC 220 V电源，由机组的控制箱直接供电。图7-13 组合式空调机组29 项目七 车站暖通空调及环控系统2）回排风机兼排烟风机如图7-14所示，回排风机兼排烟风机和组合式空调机组一一对应，其风量应满足正常运行的排风量和火灾时的排烟量。回排风机与排烟风机也可单独设置，回排风机完成正常工况下的排风，排烟风机完成公共区火灾工况下的排烟任务。在地铁车站内采用的回排风机和排烟风机多为轴流风
26、机，外形基本相同，只是根据风量和风压的区别，尺寸大小有所不同。图7-14 回排风机兼排烟风机30 项目七 车站暖通空调及环控系统4小系统的主要设备小系统的主要设备包括小系统空调箱和小系统送、排风机/排烟风机等。1）小系统空调箱小系统空调箱与大系统组合空调机组的区别主要在于处理的室内空气环境状态的要求不同，所以采用的功能段有所减少，体积相对较小，如图7-15所示。图7-15 小系统柜式空调箱31 项目七 车站暖通空调及环控系统2）小系统送、排风机/排烟风机从外形上看，小系统风机和大系统风机仅在大小上有所区别外，其他绝大多数在外形上并无明显区别，如图7-16所示。另外，在小系统风机中还会采用混流风
27、机，该风机的风量和压头偏小。其特点为混流轮毂叶轮，采用高温电机，电机全封闭内置；设有专门的电机冷却系统，耐高温性能优良、效率高、噪声低、结构合理、体积小、安装方便；水平、垂直、吊装安装均可。图7-16 混流风机32 项目七 车站暖通空调及环控系统5空调冷源及水系统的主要设备空调冷源及水系统的主要设备包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、分集水器、冷却塔等。1）冷水机组冷水机组是为地铁车站空调大、小系统提供冷源的设备，是实现制冷循环的重要组件。目前地铁车站多数采用螺杆式冷水机组，如图7-17所示。图7-17 螺杆式冷水机组33 项目七 车站暖通空调及环控系统螺杆式冷水机组四周应留有必要的操作和维修空
28、间，冷冻机房内设备的布置间距如下。 冷水机组的一端应留出一倍机器长度的拔管空间； 主要通道和操作通道宽度不小于1.5 m； 冷水机组凸缘部分与配电盘之间距离不小于1.5 m； 冷水机组凸缘部分相互之间不小于1.0 m； 冷冻机与墙面之间距离不小于0.8 m； 非主要通道不小于0.8 m； 冷水机组基础平台四周应设有明沟和地漏排水； 冷冻机房内应考虑设置清洗水池。34 项目七 车站暖通空调及环控系统2）冷冻水泵冷冻水泵一般安装在冷冻水回水管路上。因运输12的冷冻水回冷水机组可能存在冷量损失，故冷冻水泵连接的冷冻水管均采取保温措施，具体设备形式分为卧式和立式两种，如图7-18和图7-19所示。 图
29、7-18 卧式冷冻水泵 图7-19 立式冷冻水泵35 项目七 车站暖通空调及环控系统3）冷却水泵冷却水泵的冷却水管两端主要连接冷水机组和冷却塔两大设备。冷却水泵也分卧式和立式两种。如图7-20所示为卧式冷却水泵。图7-20 卧式冷却水泵36 项目七 车站暖通空调及环控系统4）分集水器分集水器和集水器属于冷冻水循环部分。分集水器向用户分配冷冻水，集水器收集用户冷冻水回水返回制冷机组。分集水器是一种利用一定长度、直径较粗的短管，焊上多根并联接管接口而形成的并联接管设备，如图7-21所示。分集水器的作用： 连接通向各个并联环路； 均衡压力，使汇集在一起的各个环路具有相同的起始压力或终端压力，确保流量
30、分配均匀。图7-21 分集水器37 项目七 车站暖通空调及环控系统5）冷却塔冷却塔是循环冷却水系统中的一个重要设备，一般被放置在地铁车站外。温度较高的水通过冷却水泵送到冷却塔进行冷却。根据冷却塔内空气流动的动力不同，冷却塔可分为自然通风式冷却塔和机械通风式冷却塔两种。其中机械通风式冷却塔主要由风机、电机、减速器、布水器、淋水填料和电机支架等组成，如图7-22所示。根据空气与水的相对流向不同，冷却塔又可分为逆流式冷却塔（水和空气平行流动，但方向相反）和横流式冷却塔（水和空气互相垂直流动）。图7-22 冷却塔38 项目七 车站暖通空调及环控系统6风管与水管如图7-23所示，风管是用于空气流通的管道
31、，它一端连接着风阀风机，一端连接风口，将合适的风送出或排出。风管是暖通空调系统中联通各个部分的重要构件，一般采用金属、非金属薄板或其他材料制作而成。图7-23 风管39 项目七 车站暖通空调及环控系统风管中包含很多配件和部件。风管配件是指风管系统中的弯管、三通、四通、各类变径及异形管、导流叶片和法兰等。风管部件是指通风、空调风管系统中的各类风口、阀门、排气罩、风帽、检查门和测定孔等。如表7-2所示为不同的风管配件和部件。风口系列方形散流器圆形散流器扩散出风口可调式喷流风口旋流风口双层格栅出风口扁叶散流器可开式百叶回风口蛋格式可开回风口可开式花板回风口表7-2 风管的配件和部件40 项目七 车站
32、暖通空调及环控系统防火阀、调节阀系列防火调节阀全自动防烟防火阀全自动排烟防火阀排烟阀多叶排烟口送风口板式排烟口手动多叶对开调节阀电动多叶对开调节阀圆形单叶蝶阀矩形止回阀软管、螺旋风管系列铝箔伸缩保温软管标准形螺旋管风管附件（续表）41 项目七 车站暖通空调及环控系统水管一般设置为圆形。暖通空调系统对水管的密闭性要求较高，并且对部分水管的保温性要求也较高。请同学们观察地铁车站的相关水管，说出哪些是冷却水管？哪些是冷冻水管？42 项目七 车站暖通空调及环控系统拓 展 链 接2017年1月9日上午，中共中央、国务院在北京人民大会堂举行国家科学技术奖励大会，大会揭晓了2016年度国家最高科学技术奖、国
33、家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科技进步奖和中华人民共和国国际科学技术合作奖的评选结果。北京城建设计发展集团申报的“地铁环境保障与高效节能关键技术创新及应用”喜获国家技术发明二等奖。发明地铁通风空调多功能设备集成系统的是北京城建设计发展集团党委书记、地铁通风空调专家李国庆和他带领的暖通空调团队。作为国家级发明专利，新系统技术经过4年技术攻关，于2001年初研制成功并在转年通过评审，但其中的产品研制却历经坎坷，克服了常人想象不到的困难，2005年实现在北京地铁5号线的首次安装应用。目前，这项新技术已在北京地铁4，5，6，7号线和昌平线以及南京地铁1号线南延、2号线，青岛地铁3号线等百余座地铁站
34、投入使用或安装，据统计累计为国家节省建设投资13亿元，年节省用电费用折合约7 900万元。43 项目七 车站暖通空调及环控系统任务二 环境与设备监控系统2012年7月6日，华商晨报以标题“地铁十号线新监控系统遇故障可及时应急指导”报道，沈阳地铁十号线计划采用综合监控系统，与地铁一、二号线不同，十号线的综合监控系统在原来环境与设备监控系统基础上，又集成了电力监控系统、互联乘客信息系统、广播系统、闭路电视监视系统、自动售检票系统、门禁系统、信号系统等。相关设计人员说：“这套系统能够实现系统之间的业务关联和事件联动，在有紧急情况发生时，能够加强预案调用和系统间的协调，提高工作人员对事件的反应能力和速
35、度，同时也提高对轨道交通的服务质量和综合运营效率。”思考：你听说过地铁环境与设备监控系统吗？这套系统能完成什么样的功能？是否能够保证地铁系统的正常运营？引导案例44 项目七 车站暖通空调及环控系统相关知识城市轨道交通系统的正常运营是通过多种机电设备保证的，如暖通空调系统、给排水、电梯、安全门等，其运行状态关系到地铁的服务质量。监控及管理上述各类设备运行的就是城市轨道交通的环境与设备监控系统。环境与设备监控系统在地铁运营中处于较重要的位置，我国城市轨道交通规范称其为BAS（Building Automatic System）。45 项目七 车站暖通空调及环控系统BAS监控范围如图7-24所示。图
36、7-24 BAS监控范围46 项目七 车站暖通空调及环控系统BAS通过通信骨干网，可对全线的设备进行监视与控制，对线路的环境进行实时把控，再通过现场系统对设备进行控制，如图7-25所示。图7-25 北京地铁4号线通信骨干网47 项目七 车站暖通空调及环控系统一、环境与设备监控系统认识环境与设备监控系统通常由中央、车站、现场三级实现对暖通空调系统、给排水设备、电梯、安全门、照明等设备的监视和控制。系统主要设备分中央级、车站级和现场级设备，如图7-26所示。1系统构成图7-26 环境与设备监控系统结构48 项目七 车站暖通空调及环控系统中央级设备包括操作工作站及服务器、模拟屏、维修工作站等。（1）
37、操作工作站及服务器。中央级配置两台或两台以上的操作工作站，采用并列运行或冗余技术，使工作站处于热备状态，保证在故障情况下能够自动投入运行。同时，根据系统实际需要选用服务器或小型机对整个系统实现优化控制、管理以及数据备份。（2）模拟屏。中央级配置背投式等模拟屏，直观显示全线重要设备运行状态、重要报警、主要运行参数等，便于环控调度掌握总体情况，及时发现问题。（3）维修工作站。为了提高系统运行的可靠性，及时发现并排除故障，减少故障的维修时间，一般在OCC设备房及车辆段的系统维修车间设置维修工作站。2系统主要设备1）中央级49 项目七 车站暖通空调及环控系统车站级设备包括操作工作站、应急控制盘、与火灾
38、自动报警（FAS）系统的接口等。（1）操作工作站。车站级配置操作工作站实现人机操作界面功能，一般运用工业控制计算机。（2）应急控制盘。车站应急控制盘是系统在紧急情况下（车站工作站故障或火灾等）的后备操作手段，盘面以火灾及紧急工况操作为主。车站级应急控制盘采用按键式，操作程序简便直接。（3）与火灾自动报警系统的接口。车站级设有相应的接口设备，接收车站火灾自动报警系统发送的车站火警信息。2）车站级3）现场级现场级设备包括各种现场控制器、现场检测仪表及执行机构。（1）现场控制器。现场控制器一般主要集中设置在环控电控室内，部分分散设置于现场被监控设备的附近。为提高监控系统的可靠性，现场控制器可采用冗余
39、配置。现场控制器必须具备软件联锁保护设置；控制被控对象设备顺序动作；冗余设备故障切换控制；冗余设备运行时间平衡计算及选择执行。中央级下达的控制指令和控制模式、设定值的更改和其他相关联参数的修正，由现场控制器处理后执行。（2）现场检测仪表及执行机构。在公共区站厅/台、上下行线隧道口、新风道、排风道、混合室、送风室及重要设备房分别设置温度、湿度感应器，测量环境中需要重点监测及控制的参数。在水系统管路上，设置水温、压力、压差、流量、液位传感器，检测水系统中的重点监测及控制参量。在冷冻水管路上，设置二通或三通流量调节阀，对冷量进行调节。50 项目七 车站暖通空调及环控系统二、环境与设备监控系统的功能1
40、中央级控制中心基本功能1）数据采集功能中央级控制中心的功能包括管理、监控全线机电设备的运行情况；确定全线BAS的运行参数；确定全线BAS的运行模式、管理模式库和模式动作表；协调阻塞事故时的车站设备运行；全线运行数据采集、存储及处理；利用接收和存储的数据提供高级应用（提供设备检修报告、运行情况分析报告等）。具体功能描述如下。中央级控制中心采用应答、实时、定时三种方式与车站级实现双向数据传输。（1）应答方式：先由中央级下达数据调用指令及车站节点地址和数据类型，与车站节点地址吻合的车站系统予以响应，将本站数据信息选择性上传。中央级下发控制指令，进行状态显示、程序下载等应用时，采用应答方式获取数据。（
41、2）实时方式：事件一旦发生，则相关数据立即进行传送。实时数据具有高的数据传送优先级，是必须保证传送的数据。（3）定时方式：根据预设的时间表，在预定的时间实现数据传送。这种方式用于对实时性要求不高的数据。51 项目七 车站暖通空调及环控系统2）显示功能中央级控制中心具有多级动态图形显示功能。（1）车站设备综合显示：通过显示地铁线路概貌图，反映出各车站的地理位置并宏观显示车站和隧道的主要设备工作状态（主要指环控设备）。在概貌图上，用颜色变化及声光区分车站环控设备的运行状态，用颜色交替闪烁、声光报警方式显示车站级环控设备的故障情况，以引起操作人员的注意。（2）工艺图显示：主要显示环控系统图，操作人员
42、可直观地了解环控系统的工作状态，并可以进行环控系统的控制。（3）分画面显示：可动态显示某车站环控设备（可分区域、分系统显示）、动力照明、自动扶梯设备等的运行状态和故障状态。（4）趋势图显示：通过趋势图可以观察各车站环境温度、湿度等参数的变化规律，为管理人员提供全线车站的环境指标，以确定调控方案。趋势图包括实时趋势图和历史趋势图。52 项目七 车站暖通空调及环控系统（5）控制方式显示：显示中央级和各车站级的控制方式。如果某车站控制方式切换到中央级，该车站接受中央级的控制指令，否则车站级将自行控制本站环控设备和车站其他设备。（6）运行模式显示：通过运行模式显示画面，可预选、增加、修改环控运行模式，
43、包括事故运行模式。增加、修改环控运行模式将受权限的限制。（7）设备统计显示：以文本方式实时显示车站机电设备的累计运行时间，故障种类及地点、起止时间及累计时间等相关运行数据。（8）报警显示：报警信息具有不同类型的报警功能和显示方式，对于不同级别，报警有不同的显示状态，同时有确认的功能，并有数据、时间、确认和处理的记录。各类报警都具有声光报警、报警画面弹出的功能，提醒操作员注意。53 项目七 车站暖通空调及环控系统3）控制功能在非正常工作模式下，启动相应的预设模式控制各相关系统高效协调工作，这是中央级控制中心最重要的控制功能。在正常工作模式下，中央级控制中心也可以对各车站的环境进行控制，设置车站控
44、制参数（设定温度、湿度等）、设定运行模式等。具体如下。（1）控制方式选择：通过中央级控制方式显示画面，管理人员可以选择BAS控制方式，当选择中央级控制方式时，中央级具有BAS的控制权限；当选择车站级控制方式时，控制权限下放至车站。控制权限为车站级优先。（2）环控工艺选择：通过中央级环控工艺管理画面，管理人员可选择、修改各车站环控工艺模式（包括事故模式）。环控工艺模式选择既可是单一模式，也可进行模式排队，选择好的模式，经确认后下传至车站。车站级控制系统将根据控制模式启动相关设备，并按时间表进行模式切换。54 项目七 车站暖通空调及环控系统（3）运行模式可编辑：用户可在RSView中定制中心级运行
45、模式显示画面，通过中心级运行模式显示画面，管理人员可修改、删除保存在数据库中全线各车站运行模式表的内容（包括事故运行模式）。经确认，运行模式表下传至车站机电监控系统。（4）运行模式预选及确认：通过中心级运行模式显示画面，管理人员可根据设备运行计划预选全线环控设备的运行模式，经确认，运行模式以编号形式下传至车站机电监控系统。车站机电监控系统依据运行模式对环控设备实行定时控制。（5）运行模式切换：正常情况下，车站设备接受中心级的运行模式调控指令。阻塞和火灾情况下，中心级立即中断正常运行模式，发布事故模式转换指令，使相关车站迅速切换到顶置的阻塞模式或火灾模式。模式优先级别为：火灾运行模式高于阻塞运行
46、模式，阻塞运行模式高于正常运行模式。（6）屏蔽和强制操作：中央级BAS可停止输入和输出数据的自动更新并强制修改数据值。（7）系统参数修改：包括报警限值修改、时间表修改、顺控序列修改等。55 项目七 车站暖通空调及环控系统4）管理功能中央级控制中心管理功能主要是对地铁机电设备实现自动化管理，进行程序自动、实时、定时监视设备运行状态，控制开启和关停，检测环境参数，调控环境舒适度及进行节能管理；采集、处理有关信息，进行历史资料存档和设备维修管理；通过数据库管理系统，实现对地铁全线设备的现代化管理，为地铁创建舒适、安全的乘车环境。具体如下。（1）监控管理：以彩色动态图形方式、趋势图方式、文本方式分级分
47、画面显示全线机电设备的运行状态、故障状态、各种情况及环境状况。（2）数据库管理：服务器具有全线历史数据和实时数据管理等功能。（3）运行模式管理：为了追求运行工况合理性，用户可根据长期积累的环控系统运行经验对环控正常模式、事故模式进行修改和添加，使BAS能够适应运行模式的改变，实现系统的优化控制和管理。中央级可预选、修改环控运行模式，包括事故模式。预选、修改环控运行模式将受权限的限制。56 项目七 车站暖通空调及环控系统（4）节能管理：中心级可预设多组运行模式，通过车站级控制系统对运行模式的定时切换，实现环控设备的细化和节能等控制。（5）设备运行管理：统计全线机电设备的累计运行时间和故障信息等。
48、（6）数据记录管理：监视、各车站站厅、站台和管理设备用房的温度、湿度等环境参数，并将这些监视数据实时记录入历史数据库中。（7）报表打印管理：管理人员可通过网络打印机输出各种运营管理报表，如班报表、日报表、月报表、年报表、阶段报表等。（8）数据查询管理：通过数据的短期归档或历史归档记录，管理人员可通过人机对话窗口随时对任意车站环控运行模式、设备状态、运行记录、故障记录、维修保养记录等进行查询和打印，供管理人员和维修人员查阅。57 项目七 车站暖通空调及环控系统（9）权限管理：通过权限管理窗口建立管理人员的操作权限；利用不同的操作密码，实现不同级别的操作权限，并实现所有操作的登录，以备检查，防止未
49、经审查或其他人员使用，影响系统的功能；对全线车站操作员和维护人员的密码进行管理，在紧急情况下，具有解除车站密码的功能。（10）设备维护管理：包括设备的日常保养管理和维修管理。通过有计划的日常保养和维修管理，减少机电设备的故障率，延长设备的使用寿命，并逐步实现自动化的管理模式。（11）网络监视管理：通过网络监视软件可以对系统及网络具有在线监视、自诊断、自恢复及在线修复功能，并可显示网络负荷情况。（12）时钟信息管理：时钟系统为BAS提供标准时间信息。BAS接收时间信号，并根据时间信号校准BAS时钟，与中央主时钟保持同步，并把时钟信号传送到全线车站，使整个BAS的时钟与全线其他系统保持一致。58
50、项目七 车站暖通空调及环控系统车站级BAS操作站具有设备动态图形显示功能、故障报警功能、数据查询和报表打印等功能。通过趋势图和文本方式可以显示环境参数曲线、水箱（池）液位等参数，通过运行模式选择画面能够点选或输入环控运行模式和照明控制方案。2车站级控制系统基本功能1）监控功能车站级控制系统是本车站设备的控制及管理中心，主要功能包括监控功能、显示功能、数据管理功能、控制功能、检测及数据传送功能。59 项目七 车站暖通空调及环控系统车站级BAS操作站具有多级动态图形显示功能。（1）综合显示：显示所在设备平面布置图，用颜色变化及声光区分车站环控设备的运行状态，用颜色交替闪烁方式、声光报警显示车站级环
