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降低地鐵造價及工程建設管理問題的研究(五)

   2006-04-28 中國路橋網 佚名 6050
5通風空調系統
地鐵是一種安全、快捷、大運量的城市交通方式,承擔了大量乘客的運送任務,地鐵通風空調系統的設置就是為乘客、工作人員及設備的運行創造適宜的內部空氣環境,以滿足地鐵運營的需要,它關系到人員的健康,甚至生命安全,因而是地鐵中不可缺少的一個重要有機組成部分,在地鐵建設和運營中應給予高度的重視。
5.1地鐵通風空調系統的功能
地鐵具有地上和地下兩種設置型式,對于地上線路而言,通風空調系統設置方式簡單,造價投入不大,真正的研究著重點應該放在地下線路部分。
地鐵的地下部分猶如一個龐大的橫置于地下的狹長的箱形建筑物,其內部空間與外界相對閉塞,只有出入口和風亭口部等少數部位與外界大氣相連通,如不考慮任何設施和系統對其內部空間的空氣環境進行控制,人員將無法在其中停留,設備將無法正常運轉。設置地鐵通風空調系統的目的就是為乘客和工作人員提供一個適宜的地下空間的內部空氣環境,滿足人員的生理和心理需求,并為地鐵系統內的各項設備的正常運轉提供一個所需的環境條件,這涉及到與人員舒適性和生理緊密相關的溫度、濕度、氣流組織、氣流速度以及噪聲和振動等多方面的因素。
同時,由于地鐵地下空間的封閉性,再加上地下各種地鐵運營工況的復雜性,地鐵在實際運營中可能出現多種狀況,從地鐵百年發展的歷史過程中可以看到,諸如火災、撞車和列車阻塞等事故情況是實際存在的,在各種行車事故中,列車火災事故搶救最難,中斷行車時間最長,造成的人員和經濟損失最大,據資料記載,僅從1971年12月到1987年11月間,歐洲和北美的地鐵中,發生重大火災就有40多起,剛剛發生的韓國大邱地鐵雖為人為縱火,在實質上就是地鐵火災的一種,造成了300多人傷亡,教訓慘痛,世界上地鐵火災的統計數據是不少的,它們一旦發生就會造成嚴重危害,威脅到人身安全,危害是巨大的,不容忽視,因而地鐵通風空調系統應同時具備火災狀況時所需要的為人員輸送新鮮空氣并排除火區火災煙氣的功能。而當地鐵列車阻塞在區間隧道中時,也必須保證列車中人員所需的空氣環境條件。 5.2 國內地鐵通風空調系統的現狀
目前國內已開通運營地鐵的城市有北京、上海、廣州和天津,正在建設和設計地鐵的城市有深圳和南京等城市,從地域上這些城市可大致歸納為國內的北部、中部和南部城市,各自具有自身典型的氣候特點,從這些城市地鐵通風空調系統的設置情況來看,根據當地的氣候和地鐵的運輸能力設定,主要采用通風或空調系統(通風結合空調的系統,簡稱空調系統),可以分為以下三種方式:
通風系統方式(含活塞通風和機械通風):以北京地鐵一線和環線為代表。
空氣調節(車站不設屏蔽門):以上海地鐵二號線、廣州地鐵一號線、南京地鐵一號線等為代表。
空氣調節(車站設置屏蔽門):以上海地鐵一號線、廣州地鐵二號線、深圳地鐵一號線等為代表。
從這幾種現有的通風空調系統方式來看,相互之間存在密切的聯系,運行方式也相互關聯,根據不同的實際情況,在地鐵系統中是相互結合使用的,只是在不同季節和不同運行工況時采用不同的方式運行,以既滿足創造地鐵內部空氣環境,又實現運行節能,同時還具備不同事故情況時所需的功能要求。
5.3 國內地鐵通風空調系統現實存在的問題
從國內現有的地鐵通風空調系統的設置和運行狀況分析,現有的地鐵通風空調系統是在北京和上海地鐵的基礎上發展起來的,經過不斷的實踐檢驗,不斷的研究、改進和完善, 目前的地鐵通風空調系統基本上是能夠滿足地鐵的功能需求的,已經達到了比較成熟可靠的水平,地鐵內部空氣環境的舒適性方面是基本能夠在不同的水平上實現的,達到了設置地鐵通風空調系統的目的。但在系統設置的優化和運行節能以及設備的安裝實施籌方面還存在許多需要加以考慮和解決的問題,簡單歸納有以下幾個方面:
(1)系統設置構成方面:
現有的地鐵通風空調系統的構成繁復,一般劃分為隧道通風系統、車站公共區通風空調系統、車站設備及管理用房通風空調系統和空調水系統等幾個組成部分,在設置上均相互獨立,在運行上也相互具有相對的獨立性,例如:車站通風空調系統正常運行時,隧道通風系統是處于停運狀態的。另一方面,系統的設備構成復雜,如車站通風空調系統的設備就包含了空調機組、空調回/i1)風機、空調新風機、全新風機和相關的風閥、消聲器等諸多設備,這些設備之間相互協調配合完成所設定的通風空調系統的功能。而其投資一般約為每個地下車站1000萬元——1500萬元。
以上海地鐵提供的數據;為例:車站設置屏蔽門時通風空調系統投資(不含屏蔽門投資)平均每站1069萬元,車站不設屏蔽門時通風空調系統投資平均每站1506萬元。
其它城市如廣州、深圳和南京地鐵的通風空調系統的投資基本上都處于相同的水平上。若在此基礎上加上屏蔽門的投資,造價將更為增加,仍以上海地鐵提供的數據為例,屏蔽門的投資費約為1024萬元(8節車編組)。
(2)系統占用地下空間方面
由于地鐵通風空調系統構成上的復雜性,導致系統對機房面積的需求大大增加,現有地鐵通風空調系統,尤其是空調系統占用的地下機房面積一般在1200m2—叫500m2左右,上海地鐵和廣州地鐵對此有具體的統計數據,上海地鐵一、二號線的統計數據見下表所示:
E一表示車站其它設備及管理用房面積之和:
F一表示車站設備及管理用房面積總和:
C-—表示車站通風空調系統用房面積占車站設備及管理用房總面積的百分數;
廣州地鐵一號線地下車站不設屏蔽門,列車按6節編組。
表5-l和表5-2涵蓋了車站設置屏蔽門和車站不設屏蔽門良種情況,因而具有廣泛的代表意義,從表中可以看出,地鐵通風空調系統在地鐵車站中占用的機房面積是較大的,在車站總面積中占有的百分比也是較大的,在車站設置屏蔽門時,機房面積最小為1100m2,最大達到了2100m2,占車站總面積的百分比最小為12.3%,最大達到了26.0%,當車站不設屏蔽門時,機房面積最小為1538m2,最大達到了3249nd,占車站總面積的百分比最小為11.9%,最大達到了29.0%。
從表5-3中的數據可以明確看出地鐵通成空調系統的機房面積也基本上為2000m2,而其與其它設備及管理用房所占用的面積的相比,基本上前者是后者的1.5倍,要占到所有用房面積的55%一60%。
當然不同型式的車站具有各自的不同要求,但從統計數據上我們依然可以看出通風空調系統占用面積的情況,在地下空間寸土寸金的建設造價中,此系統所占用的投資之大,可以清晰的顯現出來。
(3)系統運行能耗方面
地鐵的電力能源消耗主要在地鐵列車的牽引用電和通風空調系統用電兩個方面,在現有的地鐵線的實際耗能統計中,通風空調系統的耗能巨大,達到了地鐵總能耗的約50%左右。
上海地鐵二號線的通風空調系統小時耗電量為903—1572Kw,,上海地鐵一號線的通風空調系統小時耗電量為1048叫579Kw。
廣州地鐵一號線的能耗據介紹,牽引用電僅占約17%,而通風空調系統用電約為48%如此巨大的能耗,使得地鐵的運營費用居高不下。
(4)設備選用標準方面
在地鐵設備的選用方面,出于各類因素考慮,也或多或少的存在著對設備的選型標準過高的情況,也有的情況是相關的設備系統選型標準脫節,個別系統設備標準較高,而與之相配合的系統標準保持在能夠滿足地鐵功能要求的水平上,二者不相協調,而高標準設備的高標準的功能不能發揮,或沒有存在的必要,這同樣造成設備采購和安裝以及維護、保養等費用的加大和設備冗余功能的浪費。
(5)設備安裝實施方面
在地鐵建設過程中,設備按照不同設計年限和負荷情況分期實施是既滿足實際運營要求,又節省投資的方式,但在現有的地鐵通風空調系統的設備建設安裝中,由于處于一次完成投資,擔心日后工程實施過程中會出現投資或工程分期施工可能會帶來實施上難度等因素的考慮, 目前基本上尚未實現理想上的安裝實施方式,這從一個方面加大了初期的投入,而實際上也造成了系統設備容量的閑置,系統能耗的增加。
(6)系統標準水平方面
在地鐵的內部空氣環境中,現行的《地鐵設計規范》在地鐵的隧道、車站公共區的站廳和站臺以及車站的設備及管理用房等的溫度、濕度等指標方面都提出了控制標準,在人員的新風量上也給出了控制指標,這些都是在充分考慮了人員的生理和心理要求,人員的舒適性需求和設備運轉對周圍環境條件的要求的基礎上,結合系統運行節能的思路而確定的,是滿足地鐵的運營和乘客、工作人員的要求的,是經過國外逾百年的地鐵運營實際證明可行的標準。
在目前的地鐵建設中,出現了個別不考慮城市經濟實力和投資,片面追求提高系統設計標準的勢頭,認為內部空氣環境標準越高,越能體現地鐵的檔次想法,這對地鐵建設的投資極為不利,且不言設備和土建的增加,僅從運行費用上給出一個數據就足以說明問題,假設地鐵車站溫度標準在現行標準的水平上降低1℃,意味著系統負荷和耗能大約增加7%,其它標準水平的提高,在初投資和運行費用上的增加,其結果是不言而喻的。
(7)充分利用自然條件方面
與節省能耗相應的,充分利用自然條件,是一條切實可行的途徑,在地下線路中,利用地鐵列車運行所帶來的不費能源的活塞通風效應,進行地鐵的通風換氣是一種較好的措施,但應根據實際 情況加以應用,在活塞效應發揮作用的情況下應盡量加以應用,反之,則可不必強求,而在現有的地鐵建設中確實存在不加分析的照搬照抄現象,給工程建設造成了浪費。
同時,一些與此相關的、未加全面分析的做法也在不時影響我們的地鐵建設,例如地鐵車站是否設置屏蔽門,就應該經過細致全面的技術和經濟比較后再加以抉擇。
(8)系統負荷計算方面
地鐵通風空調的負荷計算是地鐵通風空調系統設置的基礎,計算負荷對系統設備容量的確定以及與之相配套的配電設備的容量的確定,都具有決定性的影響,從而對地鐵建設的造價,也產生影響。現在,國內外對于地鐵通風空調負荷的計算,具有幾種不同的方法,都是以不同的模型和實際運行經驗為基礎提出的,在國內地鐵設計上,基本是參考了美國、前蘇聯、日本以及北京城建設計研究院在總結國內北京、上海等城市地鐵運營經驗基礎上提出的計算方式,如何對地鐵的實際情況加以預測和分析,合理采用負荷計算方式,并提出適合實際需求的負荷計算結果至關重要。目前在地鐵建設中,由于建設歷史不長,參與設計的單位經驗和水平不一,導致在進行負荷計算時方法盲目,經驗不足的現象時有出現,少數單位為保證工程實施的可靠性,不得不人為的加大安全系數,由此對工程造價的增加產生了相當大的影響。
(9)系統技術優化和創新方面
世界上地鐵建設只有百年的歷史,中國的地鐵建設歷程更短,從1965年北京地鐵的建設至今,只有37年的時間,在地鐵技術的發展上還存在許多不足,地鐵的通風空調系統技術在國內的發展,也只是在北京地鐵一線、環線和上海地鐵一號線的基礎上從無到有,并在不斷改進和完善,至今為止,我們經歷了從簡單的通風系統到復雜的通風空調系統的發展歷程,取得了相當大的成就,但是,也必須和應當看到,自80年代的上海地鐵一號線提出的通風空調系統方式到現在,地鐵通風空調系統的技術只是在此基礎上不斷的具體改進和完善,一直沒有產生飛躍性的進步,為滿足所需功能的要求,系統設置的復雜程度在不斷增加,對控制上的要求在不斷提高,這直接造成系統造價和運行費用的直線上升,現在已經到了需要對地鐵通風空調系統進行大力優化,并積極創新,尋求技術和科技進步,以促使產生技術上質的提升的時候了。
(10)新技術、新工藝和新技術應用方面
當今世界,科學技術發展迅速,;新產品、新工藝、新設備在大量涌現,對于解決存在的問題具有重要作用,在我們的地鐵建設中在這方面的關注程度還不高,地鐵建設尤其是地鐵通風空調技術還沒有充分享受到由此帶來的巨大的益處,術能不引起重視了,否則,我們將停滯不前。


 
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