匠心打造地鐵新風
——訪北京城建設計發(fā)展集團黨委書記、國家技術發(fā)明獎獲得者李國慶

■ 本刊記者 王 雷

人物訪談

匠心打造地鐵新風
——訪北京城建設計發(fā)展集團黨委書記、國家技術發(fā)明獎獲得者李國慶

■ 本刊記者 王 雷

2017 年 1 月 9 日，在人民大會堂召開的“2016 年度國家科技獎勵大會”上，北京城建設計發(fā)展集團“地鐵環(huán)境保障與高效節(jié)能關鍵技術創(chuàng)新及應用”獲得了國家技術發(fā)明獎二等獎。這也是城市軌道交通領域首獲殊榮。這個團隊是如何堅持技術創(chuàng)新，走在世界軌道交通領域前沿的？為此，記者專程釆訪了參與并主導該項目的北京城建設計發(fā)展集團黨委書記、副總經理、地鐵暖通空調領域專家李國慶。

創(chuàng)新實踐，建設世界先進的地鐵環(huán)境系統(tǒng)

記 者：地鐵環(huán)控系統(tǒng)擔負著營造健康舒適空氣環(huán)境，保障故障或火災情況下人員避難逃生的重任，是地鐵的生命安全保障線工程。而長期以來，地鐵環(huán)控能耗巨大、占用地下車站面積巨大等問題十分嚴重。北京城建設計發(fā)展集團獲獎項目在哪些領域取得了突破？

李國慶：地鐵工程是一項民生工程，是解決城市交通問題的重要途徑。目前，我國已投入運營的地鐵城市 20多個，總里程 3293 公里，約為美國的 2 倍、日本的 3 倍、英國的 5 倍，目前位居世界第一。地鐵環(huán)控通風空調系統(tǒng)能耗約占地鐵總能耗30%～50%，占用了地下車站總面積達 30%，其地面冷卻塔占地影響范圍超過 1000 平方米的街面。這些問題長期困擾著城市地鐵工程建設。此次獲獎項目在國家自然科學基金、國家及省部級專項科研計劃等支持下，經歷十多年的基礎研究、技術與工程設備開發(fā)及工程應用研究，在地鐵環(huán)控系列新技術、設計方法及技術設備領域取得了重大突破。

該項成果的主要發(fā)明點，一是地鐵環(huán)境保障用通風空調多功能設備集成化技術。在國際上首創(chuàng)了地鐵系統(tǒng)“多元工況復合”保障技術，發(fā)明了“可變形”的表冷器高效降阻技術及“遁形式”冷卻技術，取消了沿用數十年的地面冷卻塔。相比傳統(tǒng)方案，平均每個車站節(jié)約土建面積達 500～800m2，節(jié)省土建造價 1000 萬元以上。二是在國際上首創(chuàng)“柱 - 壁 - 體”空氣湖通風高效氣流組織技術及設計方法。發(fā)明了沿柱體“隱形”貼附送風形成的地面空氣湖通風技術，為環(huán)控系統(tǒng)提供了全新的高效送風模式，開發(fā)軟件并獲著作權。地鐵站通風效率提高 35%～60%。三是地鐵暗挖車站高效空氣-水空調技術與輸配減阻降耗技術。在地鐵上率先實現了載冷工質“空氣”向“水/冷劑”的歷史性轉變，突破地鐵環(huán)控傳統(tǒng)設計瓶頸。發(fā)明輸配系統(tǒng)減阻降耗系列新技術，降低輸送阻力達 15%～20%。四是基于全年氣候的地鐵可調通風型站臺門技術及設計方法。實現了非空調季活塞效應的“免費通風”、夏季制冷、火災排煙的自動辨識與切換。既避免了空調季節(jié)活塞風帶走車站冷量，又保證了過渡季節(jié)利用活塞效應實現無動力通風。大大節(jié)省了機械通風及空調運行能耗，其能耗降幅可達 35%～50%。五是基于關鍵技術創(chuàng)新，研發(fā)具有自主知識產權的地鐵環(huán)控系列產品，規(guī)?；a并列入國家火炬計劃和廣東省重點新產品，近 3 年直接經濟效益 10.61 億元，該成果大規(guī)模推廣應用于北京、上海、廣東、南京等數十條地鐵建設中。累計節(jié)約土建和設備初投資 11.95 億元、運行費用 7170 萬元 / 年。

授權國家專利和軟件著作權36項，其中國家發(fā)明專利14項。編制國家和行業(yè)規(guī)范標準 4部。發(fā)表學術論文121篇，SCI收錄 36 篇。

此次獲獎成果解決了地鐵環(huán)控能耗高、占地多、噪聲大的歷史性難題，引領了地鐵環(huán)控系統(tǒng)的升級換代，對我國地鐵事業(yè)的發(fā)展起到了巨大推動作用。

不忘初心，打造健康的地鐵空氣環(huán)境

記 者：地鐵通風空調技術的創(chuàng)新應用是一個不斷嘗新、創(chuàng)新的發(fā)展過程。請您談談城市地鐵的發(fā)展方向。

李國慶：自英國倫敦建設世界上第一條地鐵線路以來，世界地鐵的發(fā)展至今已經有 150 多年歷史了，全世界軌道交通承擔的城市客運量越來越大，地鐵已經成為城市交通的骨干線。近些年來，中國地鐵的建設速度之快，讓世界驚奇，城市地鐵建設所遇到的科技難題也被一一破解?？梢哉f，我們在這個領域已經走在了世界軌道交通領域的最前沿。

而探討城市地鐵的發(fā)展方向，我認為可以用 12個字概括：安全健康、節(jié)能經濟、環(huán)保景觀。我還要強調“健康”和“景觀”。

地鐵的“健康”，主要針對城市軌道交通的內部空氣環(huán)境提出的。與以往不同，現在的民眾對空氣質量的要求越來越高，以前大多針對空氣渾濁度、噪聲等常規(guī)污染，現在則要求對 PM10、PM2.5 進行嚴格處理 ；還有對SARS、禽流感等傳染疾病的預防。當這些能夠通過空氣傳播的疾病出現時，很多人對城市軌道交通容易產生誤解，認為在如此封閉的空間里極易受到感染，進而不敢乘坐地鐵。實際上，現在很多地鐵通風系統(tǒng)已經有了專門的技術措施和運行模式，比如 2003 年針對于 SARS 的通風空調系統(tǒng)的運行就經歷了實際考驗，今后要做的就是繼續(xù)將這一技術提升起來。

說到“景觀”，我認為，城市軌道交通對地面影響很大，第一個是出入口對外有影響；第二個是殘疾人的地鐵垂直電梯影響整體景觀；第三個是風亭，其體量巨大，而且集群龐大，基本上是每個車站至少同時出現兩個；第四個是冷卻塔，這一系統(tǒng)是必須放在地面上的。一般來說，每個城市前幾條線路的修建走的都是繁華地段，那里用地緊張，再設計風亭、冷卻塔等就會對景觀產生很大影響。這是設計單位要著重考慮的重要問題，其中一個重要方向就是功能重新組合，比如，我們已經有能力用嶄新的設備、技術來取消傳統(tǒng)冷卻塔。此類的技術革新也可以對地面空調產品產生影響。以前的城市軌道交通暖通空調都以地面空調技術為基礎，如果地鐵走出了其他的路，也可以影響地面空調產業(yè)。這是未來發(fā)展的方向。

我作為城市地鐵暖通空調發(fā)展的親歷者、見證者，經歷了中國城市軌道交通暖通空調從無到有、從簡單到系統(tǒng)、從粗放到細化的過程。隨著社會發(fā)展、經濟提速與公眾環(huán)保意識的增強，人們對地鐵暖通系統(tǒng)的要求也越來越高。我們要多學習、多思考，發(fā)揚成績，正視問題，抱著對城市軌道交通暖通系統(tǒng)發(fā)展的信心，一路前行。

人物小傳

李國慶地鐵暖通空調領域專家，北京城建設計發(fā)展集團黨委書記。自 1990 年從清華大學供熱通風與空氣調節(jié)工程專業(yè)畢業(yè)后進入北京城建設計發(fā)展集團至今，27年來，李國慶幾乎沒停止過對地鐵暖通空調問題的思考和研究。從助理工程師開始做設計直到教授級高工，他的足跡遍布多個省市，地鐵修到哪里，他的戰(zhàn)場就到哪里。

李國慶主持參與了北京、廣州、南京、德黑蘭等國內外 30余項城軌交通重大工程設計，他主持研究的技術成果創(chuàng)新“廣州地鐵2號線節(jié)能、環(huán)保和安全技術集成與應用”曾獲國家科學技術進步二等獎；“地鐵暗挖車站新型通風空調系統(tǒng)”獲北京市科學技術一等獎；“廣州地鐵 2 號線首期工程”“北京地鐵 1 號線、2號線通風空調系統(tǒng)消隱改造工程”等 20多項設計獲得國家優(yōu)秀勘察設計銀獎、北京市優(yōu)秀勘察設計等多個獎項。

李國慶先后獲得了多項國家發(fā)明專利，其中多項專利在北京、上海、南京、深圳、青島等 20多個城市地鐵建設中廣泛應用，規(guī)模化成果突出。李國慶還主編、參編了城市軌道交通領域的多項國家標準和行業(yè)規(guī)范。