某地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)計研究范文
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摘要：根據(jù)地鐵站實(shí)際站位等因素，在滿足通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)基本使用功能的前提下，通過對車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)遇到的設(shè)計問題進(jìn)行簡單分析，介紹了廣州某地鐵站暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計。
關(guān)鍵詞：地鐵，通風(fēng)空調(diào)，隧道通風(fēng)
城市軌道交通作為城市重要交通工具之一，具有舒適、快捷等特點(diǎn)。地鐵空調(diào)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)營造車站內(nèi)的適宜的空氣溫濕度和空氣品質(zhì)的舒適環(huán)境。本文結(jié)合地鐵工程暖通專業(yè)的特殊性，以某地鐵站為例，從系統(tǒng)設(shè)置方面簡單介紹地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計。
1工程概況
機(jī)場北站為三號線北延段終點(diǎn)站，位于新白云國際機(jī)場停車大樓以及交通中心地下層，與新航站樓同步建設(shè)。地鐵車站呈南北走向，為側(cè)式站臺站，中心里程為YDK30357．142，有效站臺中心線軌面標(biāo)高為廣州高程3．367m，線間距5m，車站埋深約為17．523m，總長約為262．5m，總寬約為63．8m，總建筑面積約為19445m2。地鐵站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)有別于民用建筑，它是由多個系統(tǒng)組成的復(fù)合系統(tǒng)，地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要包括2個大系統(tǒng)，隧道通風(fēng)系統(tǒng)和公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，具體系統(tǒng)劃分如圖1所示。
2車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)
2．1隧道通風(fēng)系統(tǒng)
隧道通風(fēng)系統(tǒng)是地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分，主要功能為以下三部分：1）正常工況，排除隧道內(nèi)余熱、余濕，滿足隧道內(nèi)通風(fēng)換氣及溫度控制；2）阻塞工況，向阻塞區(qū)間送風(fēng)，為乘客提供新風(fēng)量，確保車輛空調(diào)器正常運(yùn)行；3）火災(zāi)工況，控制煙氣流向，形成迎面送風(fēng)，排除隧道內(nèi)煙氣。區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)：本站與機(jī)場緊密相連，同步建設(shè)，考慮隧道通風(fēng)系統(tǒng)占據(jù)車站面積較大，且地面活塞風(fēng)亭的設(shè)置加大了工程建設(shè)的協(xié)調(diào)難度，因此，如何在確保基本使用功能的前提下，減少隧道通風(fēng)系統(tǒng)活塞風(fēng)亭的數(shù)量尤為重要。本站采用單活塞系統(tǒng)，在車站每條正線隧道列車出站端設(shè)一條活塞風(fēng)道，車站兩端隧道風(fēng)機(jī)房各設(shè)
2臺隧道風(fēng)機(jī)，相互備用。
風(fēng)機(jī)既可獨(dú)立運(yùn)行，也可同時向同側(cè)隧道送風(fēng)或排風(fēng)。通過風(fēng)閥的開閉狀態(tài)控制，滿足正常、阻塞、火災(zāi)3個工況需求。隧道通風(fēng)系統(tǒng)圖如圖2所示。相比雙活塞系統(tǒng)采用單活塞系統(tǒng)主要劣勢在于通過活塞風(fēng)井的交換風(fēng)量略小，導(dǎo)致區(qū)間內(nèi)溫、濕度較高，且換氣次數(shù)較低。然而單活塞系統(tǒng)的優(yōu)勢較為明顯，首先車站每端設(shè)置1個活塞風(fēng)亭，加新風(fēng)及排風(fēng)亭單端共設(shè)置3個風(fēng)亭，考慮到站位的特殊性及風(fēng)亭間的間距要求，這將減小風(fēng)亭對地面建筑及周圍景觀環(huán)境的影響，降低了工程建設(shè)的協(xié)調(diào)難度；其次，由于風(fēng)亭的減少，車站長度縮小，節(jié)約了土建投資；再次，從系統(tǒng)本身來看，單活塞系統(tǒng)較雙活塞系統(tǒng)減少了約6套電動組合風(fēng)閥，降低了設(shè)備投資。車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)：為保證列車停車時車載空調(diào)器的正常運(yùn)行，車站隧道內(nèi)設(shè)軌頂排風(fēng)道，對應(yīng)列車的各個發(fā)熱點(diǎn)設(shè)置排風(fēng)口。列車正常運(yùn)行時，對車軌區(qū)排風(fēng)，列車頂排風(fēng)占60％，站臺下排風(fēng)占40％。當(dāng)站臺發(fā)生火災(zāi)時，打開事故側(cè)屏蔽門的首尾各兩道滑動門。同時開啟兩臺排熱風(fēng)機(jī)，通過軌頂、軌底排熱風(fēng)道，同時開啟車站大系統(tǒng)排煙風(fēng)機(jī)共同對站臺公共區(qū)進(jìn)行排煙。當(dāng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時，車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)設(shè)定的模式進(jìn)行聯(lián)動運(yùn)行。
2．2車站公共區(qū)空調(diào)系統(tǒng)（大系統(tǒng)）
2．2．1公共區(qū)冷負(fù)荷本站采用常規(guī)屏蔽門系統(tǒng)，地下車站可視為一個相對封閉的地下箱形建筑。與民用建筑相比，車站負(fù)荷主要構(gòu)成有所不同，主要由四部分組成。1）人員熱濕負(fù)荷。地鐵車站人員熱濕負(fù)荷計算主要根據(jù)地鐵車站內(nèi)高峰小時客流量，本站按遠(yuǎn)期2034年晚高峰運(yùn)營條件客流7529人／h計算。由于乘客在車站滯留為動態(tài)的，形成的冷負(fù)荷也為動態(tài)負(fù)荷。2）機(jī)電設(shè)備發(fā)熱量。車站公共區(qū)電扶梯、廣告等公共區(qū)設(shè)備使用時均會產(chǎn)生一定的發(fā)熱量，需要通過其功率統(tǒng)計計算得出所有用電設(shè)備的發(fā)熱量產(chǎn)生的冷負(fù)荷。3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷。車站通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成的冷負(fù)荷主要是周圍的土壤傳熱，對于屏蔽門系統(tǒng)而言，土壤傳熱所占比例相對較小，大多數(shù)情況可忽略不計，主要計算地下結(jié)構(gòu)散濕量。4）屏蔽門傳熱量。在列車停站時，屏蔽門開啟導(dǎo)致隧道內(nèi)熱空氣灌入站臺，形成影響站臺空調(diào)環(huán)境影響最大的冷負(fù)荷，該部分負(fù)荷主要取決于列車長度、發(fā)車間隔、停站時間等因素。針對屏蔽門傳熱量形成的冷負(fù)荷，目前尚無統(tǒng)一的計算方法，本站按10m3／s估算其漏風(fēng)量計算負(fù)荷。從上可以看出：大系統(tǒng)空調(diào)負(fù)荷主要是車站人員的熱濕負(fù)荷、人員新風(fēng)負(fù)荷及屏蔽門傳熱形成的冷負(fù)荷。
2．2．2公共區(qū)大系統(tǒng)車站公共區(qū)的空調(diào)計算冷負(fù)荷為1200kW，本站站臺長度約120m，根據(jù)本站實(shí)際情況，大系統(tǒng)采用變風(fēng)量全空氣雙端送風(fēng)系統(tǒng)，送回風(fēng)采用雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，站廳層兩端各設(shè)一個環(huán)控機(jī)房，每個環(huán)控機(jī)房內(nèi)分別設(shè)置2臺大型組合式空調(diào)器和相應(yīng)配套的回排風(fēng)機(jī)。空調(diào)器和風(fēng)機(jī)均采用變頻控制。圖3為公共區(qū)大系統(tǒng)原理圖。本站根據(jù)站廳層實(shí)際層高有限的條件，采用雙端系統(tǒng)，避免環(huán)控機(jī)房端出風(fēng)管過大，有利于縮短送風(fēng)管長度，達(dá)到均勻送風(fēng)的目的，同時避免送風(fēng)管集中跨越整個設(shè)備區(qū)房間，從而減輕了設(shè)備區(qū)管線占據(jù)大量層高的壓力。大系統(tǒng)的主要組成包括：組合式空調(diào)器、回排風(fēng)機(jī)、小新風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)以及相應(yīng)的控制風(fēng)閥。大系統(tǒng)運(yùn)行控制思路為：當(dāng)室外新風(fēng)焓值＞室內(nèi)回風(fēng)點(diǎn)焓值，采用開啟小新風(fēng)機(jī)運(yùn)行，此時全新風(fēng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，同時關(guān)閉排風(fēng)風(fēng)閥，打開回風(fēng)風(fēng)閥；當(dāng)室外新風(fēng)焓值＜室內(nèi)回風(fēng)混合點(diǎn)焓值，且其溫度＞空調(diào)送風(fēng)溫度時，空調(diào)采用全新風(fēng)運(yùn)行，此時關(guān)閉小新風(fēng)機(jī)，全新風(fēng)風(fēng)閥完全打開，關(guān)閉回排風(fēng)機(jī)回風(fēng)風(fēng)閥，打開排風(fēng)風(fēng)閥，回風(fēng)經(jīng)回排風(fēng)機(jī)送入車站公共區(qū)。
2．3設(shè)備管理用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)（小系統(tǒng)）
根據(jù)車站各設(shè)備管理用房的使用功能、溫度控制等要求，將各類房間分別歸類設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際建筑布局情況，小系統(tǒng)主要分為4類房間分別設(shè)置通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。1）第一類。服務(wù)車站室內(nèi)溫度要求27℃的設(shè)備用房采用一次回風(fēng)定風(fēng)量全空氣雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。如環(huán)控電控室、應(yīng)急照明電源室、民用通信設(shè)備室、AFC設(shè)備室、綜合監(jiān)控室等房間。2）第二類。服務(wù)車站室內(nèi)溫度要求36℃的電氣用房，采用一次回風(fēng)定風(fēng)量全空氣雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。如整流變壓器室、直流開關(guān)柜室、36kV開關(guān)柜室、400V開關(guān)柜室等房間。3）第三類。服務(wù)車站室內(nèi)溫度要求27℃的車站管理用房，采用一次回風(fēng)定風(fēng)量全空氣雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。如站務(wù)室、更衣室、會議室、站長室、公安值班室等房間。4）第四類。服務(wù)車站室內(nèi)設(shè)備用房，設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)。如照明配電室、強(qiáng)電電纜井、氣瓶間、走道、衛(wèi)生間、環(huán)控機(jī)房等房間。
3結(jié)語
地鐵工程是個龐大而復(fù)雜投資巨大的系統(tǒng)工程，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)有其獨(dú)特性，系統(tǒng)形式、負(fù)荷構(gòu)成及計算、設(shè)備控制策略等等均有別于民用建筑，結(jié)合車站站位及相關(guān)設(shè)計要求，本文簡單論述本站單活塞隧道通風(fēng)系統(tǒng)、公共區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，以上是筆者在地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)計中的一些認(rèn)識。
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作者：廖建科 單位：廣東省建筑設(shè)計研究院