地铁通风的节能环保与新技术实施
第８卷增刊１２０１２年７月
地下空间与工程学报
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
，Ｖ０１．８
Ｊｕｌ．２０１２
地铁通风的节能环保与新技术实施８
孙钧１，彭世雄２，李树芳３
（１．同济大学地下建筑与工程系，上海２０００９２；２．北方消声设备厂，北京１０００２８；
３．北京城建研究设计总院，北京１０００３７）
摘要：我国地铁通风和噪声控制技术的现状：消声器风阻大、占地多，风道拐弯没有导流装置，涡流很大、十分耗能，而且环境噪声达标困难。本文介绍了一种能够解决上述问题的新技术、新产品；并提出了“共享成果、用户零风险”的实施模式，以推动地铁节能减排和提高噪声控制技术水平。
关键词：通风；消声；导流；一机两能；零风险
中图分类号：Ｕ２３１
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７３—０８３６（２０１２）增１—１５５７—０３
ＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ
ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｒｏＶｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｗｉｔｈ
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ＳｕｎＪｕｎｌ，ＰｅｎｇＳｈｉｘｉｏｎ２，ＬｉＳｈｕｆａｎ９３
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Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｅ析ｎｇ１０００２８；３。ＢｅｉｎｇＵｒｂａｎ
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１
引言
２地铁通风和噪声控制技术的现状
目前一个地铁车站的主通风系统，由４台主通
风风机（９０～１００ｋＷ），配８台大型自联组合消声
我国于上世纪七十年代在北京开始建设地铁，后又相继在上海、广州等城市开始建设地铁，目前
全国在建地铁的城市超过三十多个。地铁工程是
器。消声器置于风道直线部分（长约３．５ｍ），消声
器内风速１２ｍ／ｓ时，消声器风阻１００Ｐａ；风道截面大于１０１１１２，由于占地限制，风道均设计成直角拐弯，且没有导流装置，所以涡流很大（设计院资料约３００Ｐａ），消声器风阻和涡流的总阻耗，几乎占风机全压１
０００
一项耗资、耗能的巨大工程，但由于节能环保在我国起步较晚，目前地铁工程中有很大的节能环保技术潜力。其中，地铁通风系统及其噪声控制技术，更是停留在上世纪八十年代耗资、耗能和环境噪声不达标的落后状态，至今没有被重视、更没有挖掘的体制保证。
Ｐａ的百分之四十，据此推算，一个
地铁车站，为此年耗电达百万度！这是一种很大的
＋收稿日期：２０１２－０５．１０（修改稿）
作者简介：孙钧（１９２６．），男，江苏苏州人，中国科学院院士，主要从事岩土力学工程隧道与地下工程等研究。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｂｘ７８８９９９＠１２６．ｃｏｒｎ
万方数据
１５５８
地下空间与工程学报第８卷
隐形能源浪费（因为，已经有一种经济有效的技术
手段可以减小和消除它）。
同时，在用直线消声器的消声值很难做到高于３０
ｄＢ，实际环境噪声达标十分困难，除少数车站
（如广州地铁黄沙站）经过了检验验收外，多数车站都未经检验，少数车站还严重超标，例如上海人民广场站，曾因环境噪声惊扰中央领导视察，被迫临时关闭地铁风机。
目前，主要承担这一技术发展的设计研究院所，由于体制上的问题，只研究赚钱、不研究技术；‘天下图纸一大抄’，只求图纸数量、不求图纸质量，有的甚至没有消化，例如，地铁在用的片式自联组合主风消声器，是上世纪八十年代的发明技术，
原为分段式，每段间有６００ｍｍ宽的通道，表面看
是检修通道，但实际上它还具有约２ｄＢ（Ａ）消声值，后来在有的地铁也变了样，显然是没有弄清它的声学原理，以至于消声值降低、噪声不达标，成了应付的摆设。
经济、有效地控制环境噪声，要求对噪声源、传播途径、被控环境等，做针对性很强的系统声学分析，并非简单摆设几个消声器所能了事。而在目前的设计研究院中，基本没有设置噪声控制专业，更没有重视对它的研究，加上在我国目前的体制和环保意识的大环境下面，应付也能够了事。这就严重
限制了我国地铁噪声控制、节能环保技术的发展。
使我国地铁通风系统及其噪声控制技术，始终停留在上世纪八十年代耗资、耗能和环境噪声不达标的
落后状态。
３地铁通风的节能环保新技术
上述地铁通风和噪声控制技术的现状说明，地铁通风的节能环保技术，存在很大的节能环保问题，针对这些问题而发明的“片式栅栏分割导流消声器”，既是消声器又是导流装置，它将耗能的低消声性能设备，改变成高消声性能的节能设备，不增加造价，一机两能，就安装于风道拐弯处，而且结构简单、安装维修方便。
“片式栅栏分割导流消声器”，由片式分导流吸声体、联接片和固定螺栓组成。片式分导流吸声体一端装有分导片，分导片为微穿孔板或薄板制成，片式吸声体两面为穿孔板或微穿孔板，中间可填充吸声材料。片式分导流吸声体安装在风道拐弯处，片式吸声体表面与风道拐弯顶端面平行，即与声波传递方向垂直，分导流吸声体有分导片的一万方数据
端，在拐弯斜线ＡＣ上、并按一定间隙平行错开排列，组成斜形分割导流消声栅栏，在大型土建风道中采用自联组合式结构，片式分导流吸声体用联接片和螺栓自联组合并固定在风道拐弯处的两平面
侧壁上，如图所示。
图１片式栅栏分割导流消声器
Ｆｉｇ．１
Ｃｈｉｐ—ｆｅｎｃｅＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｇｕｉｄｅｍｕｆｆｌｅｒ
该发明有机结合运用声学、流体力学原理和工程技术经验，巧妙安装布置片式分导流吸声体（有效构体），使其组合结构，兼有多种功能：分流、导流、稳流作用（充分消除涡流阻损）；兼备多层隔声、吸声、消声作用（全频带消声值极高）。这个对于吸声体看似很简单的安装布置，使吸声体表面与声波传递方向垂直，完全改变了在用直线消声器，吸声体表面与声波传递方向平行（贯通声波），只有单一消声作用的技术。它不仅能节省直线风道消声器占用的工程土建占地和投资；而且将耗能的低消声性能设备，变成了高消声性能的导流节能设
备；它既是消声器又是导流装置，不增加造价，一机
两能，而且结构简单、安装维修方便，具有全面显著的技术进步，对地铁通风的节能环保，具有现实
意义。
，
“片式栅栏分割导流消声器”的原理，是利用气流运动与声波传播的特性差异，将片式消声器与导流装置结合起来，对片式吸声体稍加改造，并自联组合成整体强度很高、导流和消声性能都很好的节能消声装置。作为消声器，它的吸声表面与声波传播方向垂直，对于声波形成了多层隔声、吸声、消声的机理，能将消声值提高到４５ｄＢ以上，轻易解决目前地铁环境噪声达标的困难；作为导流装置，它有良好的分流、导流和稳流作用，比一般导流片装置更能有效消除拐弯涡流，节约电能。以其取代
目前在用的直线消声器，有以下优点和效益：
２０１２年增刊１
孙钧，等：地铁通风的节能环保与新技术实施
１５５９
（１）消声机理改变，消声器受频谱特性限制的
验，消声值在４５ｄＢ以上，自身风阻在３０Ｐａ以下。因小型产品用于小风道，而小风道拐弯涡流很小，节能效果尚不显著。在大型风道拐弯处存在很大涡流的情况下，更能充分显现其节能效果。
本发明完全是成熟技术，可以按非标产品直接设计、制造、安装和使用。为了推动地铁节能减排和提高地铁噪声控制技术，我们提出一个“地铁参与合作、厂家承担风险”的转化实施模式：由地铁公司选～处车站风道拐弯；由厂家设计制造一台“片式分割导流消声器”安装试用；经现场测试（请科研单位参加），如果性能指标全面超过现行在用
设计空间大大改善，阻塞比可降至１／３以下，消声器内风速降低、风阻损耗减小一半以上；同时，它有良好的分流、导流和稳流作用，能充分消除拐弯涡
流，总风阻损耗可由原４００Ｐａ降低至１００Ｐａ以下。
据此推算，一个地铁车站年节电可达８６万ｋＷｈ，电费百万元以上，超过设备投资２倍以上，全国有成百上千已建和在建地铁车站，节能潜力十分巨大。
４５
（２）由于消声机理改变，消声性能大幅提高到ｄＢ以上，不需要增加投资，就能轻易解决目前（３）新建地铁可缩短水平风道约１４ｍ，节省工
地铁环境噪声达标困难的问题；
料费１１２万元以上（不包括土建占地等）；系统风
阻进一步减小，这对于解决活塞风噪声及节能也十
产品并节能，地铁留用和推广；如果眭能一般，厂家
无偿拆除；这个用户零风险模式还要求：保证不影
响地铁正常运行。
目前地铁风道拐弯处是闲置空间，风机日运行
１８
分有利。
“片式栅栏分割导流消声器”的发明人，为原
ｈ，有６ｈ夜间停运时间可供安装测试，完全可
北方消声设备厂总工程师，从上世纪八十年代开始参与地铁、矿井等大型通风系统的噪声控制工程，先后获得多项发明专利，有较丰富的产品设计和工程实践经验，目前地铁的在用消声器，仍是其原创技术，本发明有成熟的设计、制造和工程技术支撑，完全可以按非标产品直接设计、制造、安装和使用，不存在技术风险。
以做到不影响地铁正常运行。
这是一个“成果共享、用户（地铁公司）零风险”的实施模式，早在１９８８年，目前地铁在用消声器片式自联组合消声器的原创发明，正是用这个模式，在北京地铁前门站顺利转化实施并在全国
推广。
该模式是经济、高效、多赢的转化实施范例，欢迎地铁公司、科研设计单位、以及热心于节能环保事业的专家学者们，积极支持并参与合作。
４转化实施模式建议
片式栅栏分割导流消声器的小型产品，经实
（上接第１５３０页）
（１）输出能量与接收能量的关系。即：不同地点的太阳光照能量和太阳能板输出能量的关系；
（２）太阳能板输出能量和ＬＥＤ使用能量的
大并联数和电流较大时可能会导致ＬＥＤ灯断路的
最小串联数；
（５）储能系统对负载串并联结构的要求以及储能系统的串并联结构与太阳能板的串并联结构
之间的关系。
关系；
（３）太阳能板输出能量和储能系统接收能量的关系及储能系统释放能量和ＬＥＤ接收能量之间
的关系；
总之，即要科学设计又能经济实用，所以整个系统的设计是一个复杂和缜密的计算过程。
（４）在电流较小时能使ＬＥＤ灯正常发光的最
万方数据
地铁通风的节能环保与新技术实施
作者：
作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
孙钧， 彭世雄， 李树芳， Sun Jun， Peng Shixiong， Li Shufang
孙钧,Sun Jun(同济大学地下建筑与工程系,上海,200092)， 彭世雄,Peng Shixiong(北方消声设备厂,北京,100028)， 李树芳,Li Shufang(北京城建研究设计总院,北京,100037)地下空间与工程学报
Chinese Journal of Underground Space and Engineering2012,08(z1)
引用本文格式：孙钧.彭世雄.李树芳.Sun Jun.Peng Shixiong.Li Shufang 地铁通风的节能环保与新技术实施[期刊论文]-地下空间与工程学报 2012(z1)