关于地铁通风空调系统设计探讨

关于地铁通风空调系统设计探讨

曾玲玲余松松

【摘要】针对地铁区别于地上建筑的特殊情况，对地铁通风空调系统的设计进行总结及分析，简单介绍了地铁通风空调系统的构成，重点对各种系统的设计以及不同环境条件下节能运行模式进行探讨。

【关键词】地铁；隧道；通风空调系统；设计

Design discussion on Ventilation and Air Conditioning

Zeng Ling-ling,Yu Song-song

Abstract: Aiming at the special condition of difference from metro and ground buildings, this paper summarizes and analyzes the design of Ventilation and Air Conditioning system of metro, simply introduces the compositions of the Ventilation and Air Conditioning system of metro, and discusses mainly the design of various systems and energy conservation models in different environment.

Key words: metro; tunnel; Ventilation and air conditioning system; Design

随着生活水平的提高，近几年来，城市轨道交通在我国各城市迅速发展起来，通风空调系统作为地铁系统中的一个重要组成部分，不仅能为乘客提供舒适的过渡环境，为工作人员提供舒适的工作环境，而且为地铁安全及正常运营提供保障。

1 概述

根据地铁环境及运营特点，通风空调系统应具备入以下几种功能[1][2]：

（1）列车正常运行时，保证地体内部空气环境在规定的标准范围内，为乘客提供一个舒适的过渡环境，为管理人员提供舒适的工作环境；

（2）根据地铁系统内部各种设备的工艺要求，提供空调或通风换气，以保证工艺设备良好运行所需的环境要求；

（3）列车阻塞在区间隧道时，对阻塞隧道进行机械通风，为列车空调系统提供运行所需的空气冷却能力和新风量，在阻塞期间维持列车内部乘客能接受的环境条件，或向疏散的乘客提供足够的新鲜空气，使乘客能迎着新风方向疏散；

（4）列车在地铁内发生火灾时，根据火灾发生地部位和具体位置，对事发点采取有效的通风、排烟措施，

曾玲玲：（1983—）女，硕士，毕业于重庆大学，2009年加入中铁隆公司，现任职于公司设计部。

余松松：（1982—）助理工程师，毕业于华东交通大学，任职于中铁二局集团建筑有限公司。

以诱导乘客安全撤离火场及消防人员进行灭火工作。

根据以上功能，将地铁通风空调系统分成如图１所示几个组成部分，三个风系统和一个水系统。

图1 地铁通风空调系统的组成

2 地铁车站通风空调各系统设计探讨

2.1 隧道通风及排烟系统

由图1可知，隧道通风系统包括区间隧道通风及排烟系统和车站隧道通风及排烟系统。

区间隧道通风系统主要负责两个车站之间隧道的通风与排烟，包括自然通风和机械通风。地铁隧道正常通风应采用活塞通风，但活塞效应所产生的换气量是有限的，而且在地铁的实际建设中，由于环境条件的限制，可能导致活塞风道无法修建或着由于风亭出口位置的关系致使活塞风道过长，以致活塞效应失效。因此，根据隧道通风系统的要求以及节能要求，在条件允许的情况下，车站两端上下行线路应设一个活塞风道以及相应的风井，作为正常运行时依靠列车活塞作用实现隧道与外界通风换气的通道，同时，在隧道与其相对应的活塞风井之间还应设置一套隧道风机系统，该系统在无列车活塞作用时对隧道进行机械通风。而且在设置上要求车站每端上下行线的两套隧道风机可相互为备用。通过对活塞通风风道以及机械通风风道上的各个组合风阀的开闭与隧道风机启停的各种组合，构成多种运行模式，满足不同的运营工况要求，达到节能效果。

地铁列车由于高速运行而消耗大量电能，通过摩擦，刹车等运动又将产生大量的热能，列车产热的67%都将分布站台[3]，使车站温度升高。因此，地下车站宜在列车停靠在车站时的发热部位设置排风系统[2]。车站隧道通风一般设置轨顶排风和轨底排风，一般轨顶排风量与轨底排风量之比为6：4。通过局部排风的方法，有效地阻止热空气扩散，并将其排出。

2.2 车站公共区通风空调及防排烟系统

对车站空调系统进行设计时，首先应根据工程的实际情况选择车站的环境控制系统，车站环境控制系统分为：开式系统、闭式系统和屏蔽门系统。车站环境控制系统的不同，其负荷计算和送排风形式设计也可能有所不同。开式系统一般采用横向送排风，也可将车站与区间隧道连成一体进行纵向通风；闭式系统通常将

送风管沿车站长度方向布置在站台两侧，风口朝下均匀送风，在站台和轨顶设置排风系统；屏蔽门系统中车站成为独立的空调场所，一般将送风管沿车站长度方向布置在站台和站厅上方两侧，风口朝下均匀送风，回风管设置在车站中间上部，也可采用车站两端集中回风的形式[3]。文献[4]对开闭式系统与屏蔽门系统的差别和各自的特点进行了比较，指出总投资上，屏蔽门系统要低于开闭式系统，同时屏蔽门系统具有一定的节能效果。目前地铁系统已广泛采用了屏蔽门系统。

车站公共区通风空调系统一般采用全空气系统。因地铁车站空间小，各种系统管线繁多，难以单独设置排烟系统，因而常将排烟系统与空调系统的回排风系统合用（如图2），此做法可提高系统运行的可靠性，并可减小初投资[5]。

图2 空调系统原理图[5]

按照节能要求，根据室外空气的状态，可以调整空调运行模式，达到节能效果。当室外新风焓值大于车站回风焓值时，采用空调小新风运行（回风工况），全新风风阀关闭，排风机的排风阀关闭，回风风阀打开，回风与新风混合，经处理后送入车站公共区。当室外新风焓值小于车站回风混合点焓值且其温度大于空调送风温度时采用空调全新风运行，此时全新风风阀打开，回风风机的回风风阀关闭，排风风阀打开，回风经排风机直接排至排风道，室外新风经空调器处理后送至车站公共区；当室外新风温度小于空调设计送风温度时，室外新风不经冷却处理，由空调器直接送入车站公共区，回风直接排至室外。

当公共区有一处发生火灾时，空调系统停止运行，即相应的送风、回风机关闭相应的风阀，启动排烟风机对着的着火区所在区域集中排烟，防止烟气蔓延。

2.3 车站管理及设备管理用房的通风空调和防排烟系统

车站设备管理用房主要包括车控室、站长室、站务室、会议室、卫生间等运营管理用房和通信机房、信

号房、变电所、环控机房等设备用房[5]。根据各设备管理用房的不同使用功能要求，结合实际建筑布局情况，对此部分房间进行分类，大致可划分为三类：第一类如车控室、会议室等主要管理用房，均需要设置舒适性空调以满足人员和设备的要求；第二类像通信室、信号房等；第三类如卫生间等。第一类房间常采用空气-水（风机盘管加新风）系统，第二类房间可采用全空气系统，第三类房间可采用全通风系统，采用送、排风机通过风管和防火阀对此类房间进行通风换气。

进行排烟设备选择时，由于通风空调兼排烟系统调试是按通风空调风量进行调试，因此需根据每一防烟分区的排烟量是否满足面积1m3/min进行校核。根据文献[2]，进行防烟分区时，每个防烟分区面积不超过750m2，且排烟设备按照同时排除两个防烟分区烟量配置，以确保发生火灾时排烟设备能满足排烟要求。

2.4 水系统

空调水系统设计时，应优先考虑自然冷源，同时考虑到吸收式冷水机组对比较封闭的地下环境造成影响，因此，冷源设备应采用电动压缩式。冷水机组的选用不宜少于2台，不需设置备用机组，当只选用一台冷水机组时，宜选用多机头联控型机组。冷冻水系统应采用闭式系统，冷却水循环使用，冷冻水泵、冷却水泵宜与冷水机组一一匹配，可不设备用。[2]

3 结束语

作为现代化方便快捷的公共交通工具，地铁对城市的迅速发展有着重要的作用。地铁通风空调系统作为地铁系统必不可少的组成部分，其能耗不可忽视。通风空调系统在满足其功能及节能的条件下，还应不影响城市美观，其系统中风亭，冷却塔等应尽量与周围环境相协调。

参考文献：

[1]林世生．浅谈地铁车站通风空调系统设计中的优缺点[J]．广东建材2008,5:188-190．

[2]国家标准《地铁设计规范》（GB50157-2003）．

[3]董志周，吴喜平．地铁车站热环境分析[J]．上海节能,2003,(5):36-40．

[4]侯桂敏．同一地铁车站两种空调通风系统的比较[J]．铁道工程学报,2006,5:104-108．

[5]姚景生．地铁车站通风空调系统设计[J]．论文集(铁路暖通空调专业2006年学术交流会):31-32．