当今世界，地铁已成为人们出行的常用交通工具，同时地铁也成为一个国家和城市经济发展水平的重要标志。据统计，截至2015年12月底，我国已建地铁的城市有25个，运营总里程达3293公里，超过美国2倍、日本3倍、英国5倍。
在我国地铁建设实现“弯道超车”的同时，一个历史性难题一直困扰着业界，那就是如何响应国家节能减排的号召，为地铁能耗“瘦身”。
加法变减法 为地铁量身定制空调系统
“一直以来，我国地铁通风空调技术都是‘抄’欧美等国家的技术、‘抄’地面空调技术，采用做加法的方法，将隧道通风系统、车站公共区通风系统、设备管理用房通风系统、制冷系统、轨道排热系统等各种技术简单叠加。”李国庆说，“地下空间寸土寸金，地铁车站通风空调系统决定着地铁工程的规模、造价以及建成后地铁的运行能耗。降低地铁投资、规模和能耗，首当其冲是空调占地能不能压。”
目前，我国地铁建设1公里的综合造价少则七八亿元，多则10多亿元。传统简单做加法的方式势必造成通风空调系统投资、占地、能耗等各项指标居高不下。数据显示，传统通风空调占据地下车站总面积的30%，是地铁工程的第一占地大户。地铁通风空调系统占地铁总能耗的30%～50%，是地铁工程绝对的能耗大户。同时，地面冷却塔存在噪音、飘水、安全、影响景观等一系列问题。因此，很多地方在地铁建设时砍掉了通风空调系统。
如何在确保地铁安全运行的同时，不以牺牲乘客舒适度为代价来减少投资、降低能耗?几十年来，这一问题一直困扰着我国的地铁通风空调设计师。经过十多年的潜心研究，李国庆和他的团队研发出的地铁蒸发冷凝式通风空调系统创新性地消除了传统地铁通风空调系统的弊端，成为“地铁环境保障与高效节能关键技术创新及应用”项目的五大核心技术之一。
该技术是对我国地铁空调传统技术和系统的彻底颠覆，改变了我国地铁通风空调技术长期低水平重复的状态。李国庆介绍道：“我们把传统空调的冷机拆掉，将冷机部件与冷却塔两个系统有机结合在一起，并根据地铁的特点设计研发出新设备，安置在原本闲置的地铁通风道里。这样地铁在排风的同时就能带走运行产生的余热等垃圾。这套通风空调设备是我们的原创。”这一技术综合考虑并彻底解决了车站、隧道、轨道的排热问题，减少了传统地铁通风空调设备的零部件和换热环节，提高了换热效率，至少降低地铁能耗15%~20%。这一技术的另一大贡献是为缩短地铁车站长度创造了条件。“以200米长的车站为例，可将车站长度压缩30米。车站规模越大压缩效果越好。这样就能大幅降低地铁的综合造价和土建规模。”李国庆说。
该系统于2005年在北京地铁5号线首次安装应用，目前已在北京地铁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投入使用或安装，已累计为国家节省建设投资13亿元，每年节省电费约7900万元。
跨界屏蔽门 终结几十年“门”之纷争
地铁车站到底采用全封闭式屏蔽门还是半封闭式安全门?业界争论了几十年却一直没有定论。业内普遍认为，全封闭式屏蔽门在空调季节长的南方地区节能性好，半封闭式安全门在空调季相对短的北方地区节能性好。
然而，不论是全封闭式屏蔽门还是半封闭式安全门都不是最完美的解决方案。以空调季较长的广州为例，每年仍有三到四个月的非空调季。在非空调季节，全封闭式屏蔽门使地下车站无法利用列车运行产生的活塞风进行通风换气，大大降低了车站的舒适度。而在北京等空调季相对较短的北方地区，夏季车站里的冷空气会因列车运行产生的活塞效应而通过半封闭安全门被抽走，增加了空调制冷能耗。
能否将两种门取长补短，设计出一种既能在空调季节全封闭又能在非空调季节开启的、适合我国不同地区的地铁站台门?
早在2004年，李国庆就在国内首次提出构建一种全新的节能型环控系统——可调通风型站台门系统方案。该方案通过屏蔽门通风空调系统与安全门闭式通风空调系统的转换，使地铁站台门能够在不同季节都能充分发挥节能优势，最终实现通风空调系统的全年最优化节能运行。此后，经过十多年的深入研究和技术攻关，李国庆和其团队将这一技术不断完善。
李国庆说：“我们在地铁站台门上设计了百叶。夏天百叶关闭后，车厢里的冷气散不出来。其他季节，百叶打开，列车进站时产生的活塞效应将原有空气挤压出去，出站时产生的负压把新鲜空气通过站厅、站台、楼梯等吸进来，一压一吸实现了空气的置换，不需要再开风机通风。这一设计既不用担心夏天冷量的散失又不用担心过渡季节的节能问题，将复杂的问题简单解决。”
表面上看该技术并无惊人之举，只是在地铁站台门上简单加装百叶，但是需要同时解决站台门与通风空调系统的匹配、防火安全、在8厘米厚的门上设置控制系统等一系列难题。李国庆笑称自己和团队的跨界是“暖通专业设计出了一个屏蔽门。”
2014年，中国第一个采用可调通风型站台门系统的车站——上海龙华线云锦路站正式运营，开启了我国地铁站台门的新时代。可调通风型站台门系统也成为“地铁环境保障与高效节能关键技术创新及应用”项目的另一亮点。
除了为地铁量身定制空调系统、终结地铁“门”之纷争，“地铁环境保障与高效节能关键技术创新及应用”项目还有很多技术亮点，如：在业界首创地铁暗挖车站高效空气-水空调技术与输配减阻降耗技术，打破了地铁环控设计全部采用全空气系统的固定模式，降低了地铁环控输送系统阻力;“柱-壁-体”空气湖通风高效气流组织技术及设计方法提高了地铁通风效率和空气品质等。
在我国进入地铁大规模建设时期，这一系列技术成功引领国内技术超越国际水平，不但为推动地铁环控行业技术进步作出了重大贡献，新设备、新产品的研发也推动了我国城市轨道交通、装备制造的国产化。随着国家“一带一路”战略的推进、极端气候地带适应性的不断深入研究，这一系列技术将走出国门、走向世界，引领我国地铁制造业由大国制造时代走向大国智造、大国创造时代。