地鐵車站車控室空調設計若干問題探討

李國棟

中鐵第四勘察設計院集團有限公司

地鐵車站車控室空調設計若干問題探討

李國棟

中鐵第四勘察設計院集團有限公司

針對地鐵車站車控室冬季過冷的問題，提出了冬季應采用小新風運行模式，結合設計時車控室的系統歸屬問題進行了探討，提出了其實現小新風運行模式的措施，該方法對于解決車控室以及人員管理房間冬季過冷具有一定的借鑒意義。

地鐵 車站控制室 過冷 小新風 全新風 取暖

0 引言

車站控制室扮演著地鐵車站中樞的作用，關乎整個車站的運營、監控及應急指揮，該房間一般24h有人值守，其室內舒適性直接體現了空調系統的人性化及舒適度水平，根據大多數已建成線路運營部門的反映，夏季及過渡季節空調效果較好，但是冬季室內偏冷，針對這一問題，本文將從設計角度進行探討，并給出后期的設計建議。

1 冬季過冷分析

根據地鐵車站空調的工藝控制特點，正常運行時，空調分為兩個工況，即空調季節的小新風工況，以及非空調季節的全新風工況，以某地鐵的控制工藝圖為例[1]，如圖1所示。

圖1 空調系統控制工藝模式

從圖1可以看出，空調季節進行小新風運行時候，室內的舒適度是可以得到保證的，但是，室外溫度低于14℃，甚至達到0℃以后，則室內的舒適度就很難實現，就會出現過冷的情況。

以車站控制室為例，其室內發熱量Q取6.5kW，按照室外計算溫度14℃確定通風量，根據顯熱計算公式可計算出全面通風量V為：

式中：Q為發熱量，kW；Cp為空氣比熱，1.01J/(kg·℃)；ρ為空氣密度，取1.21kg/m3；tw為室外通風計算干球溫度，取14℃（空調與通風模式的轉換溫度）；tn為室內計算溫度，取27℃。

由式（1）計算得出車控室過渡季節全面通風量應為1500m3/h。

在冬季運行時，室內發熱量Q取6.5kW，通風量為1500m3/h，冬季室內計算溫度取18℃[2]，在此通風量下，由式（1）可計算出對應的室外溫度約為5℃，即低于5℃時，室內溫度將在18℃以下。圖2為通風量一定時，室內溫度與室外溫度的變化關系。

圖2 定風量通風時室內溫度與室外溫度的變化關系

上述計算是建立在該房間與周邊環境無傳熱的基礎上，另外室內實際發熱量也一般偏小，所以5℃是一個理想工況點，實際運行時，確保室內不低于18℃時室外溫度必定高于5℃，或減少通風量。根據該地鐵運營反饋結果，冬季在室外溫度約8℃左右時，仍有不舒服的冷風感。車控室亦是如此，其他房間也存在同樣問題。

鑒于此，就需要在冬季執行小新風運行模式，避免全新風模式造成室內熱量的大量損失（本文暫按室外5℃提供可切換的模式，具體切換溫度可根據運營情況確定），如圖3所示。

圖3 改進后系統控制工藝模式

2 車控室小新風實現的問題

根據前述分析，只要在冬季對車控室執行小新風運行模式，即可將該房間內的舒適度大大提升，對于人員管理房間所在的空調系統，該功能很容易實現，但是，對于車控室，要實現這個功能，存在一定的難度。根據地鐵設備及管理用房的設置及使用情況，空調系統一般分為兩類：

1）出于設備運行安全考慮，空調系統需24h運行的設備房間，如通信設備室、信號設備室、環控電控室等房間。

2）出于節能運行考慮，空調系統僅運營時段使用的人員管理房間，如更衣室、會議室、警務室、站長室等。

如圖4所示，車控室剛好跨越了這兩個系統，即該房間24h有人，車控室的這一特點給設計者帶來一些疑惑，如果將車控室納入24h運行的設備房間，在空調季節運行是沒有問題的，但是到了冬季，24h運行的其他設備房間沒有溫度下限的要求，不會產生過冷的問題，即小新風工況無法實現，會產生過冷問題。反之，如果將車控室納入運營時段使用的人員管理房間，冬季可以解決過冷問題，但空調季節時，夜間的空調效果無法保證，如果將此系統夜間開啟，則導致系統的能耗增加，不節能。

圖4 車控室、站長室性質示意

在既有線路的設計中，為保證夜間車控室的空調效果，該房間是納入24h運行的設備房間，如何解決冬季該系統內該單個房間的小新風問題，將是本文的重點。

從車控室的布置可以看出，該房間臨近站廳公共區，處于空調系統的最末端，因此，可以考慮如下方案，即在主管路上設置電動調節閥，然后再并聯一個管路，設置手動調節閥，如圖5、6所示。

圖5 旁通風管設置簡圖

圖6 旁通風管設置局部詳圖

其運行方式為：

a、夏季小新風及過渡季節全通風時，電動調節閥打開，滿足設備房間通風降溫要求；

b、冬季工況，電動調節閥關閉，小新風由旁通管經過，通過手動調節閥來整定小新風的大小，在滿足人員最小新風量的前提下，減小冷風的送入量。

通過以上方式，即可實現在保證其他設備房間冬季在全新風運行時，車控室這一個房間維持小新風運行工況。

3 熱源問題探討

人員管理房間在冬季執行小新風工況后，可有效地改善室內的舒適度，但受臨近設備房間溫度過低導致的傳熱影響，以及室內實際設備發熱量的大小（車控室以外的其他人員管理房間的設備發熱量更小），人員管理房間的熱損失會更大，因此，為了達到更佳的舒適效果，在冬季實現小新風運行模式的基礎上，建議利用既有的空調設備或增加相關的取暖設備。

如某地小系統采用的全部是多聯機系統，那么就可以通過系統的合理劃分，將全部的人員管理房間納入到同一個多聯機系統，即在多聯機系統中，車控室需從24h的空調系統中分離出來，納入到人員管理房間所在的多聯機系統，提高設備的利用率，實現冬季的取暖功能，圖7為某地多聯機設置示意圖。

圖7 多聯機+通風系統典型設置原理圖

4 結語

1）車控室必須納入24小時運營的空調系統。

2）人員房間所在的空調系統，冬季應執行小新風模式，實現設計的人性化、精細化和系統的節能運行。

3）當其他人員房間，因建筑布局原因，不得不納入24h運行的空調系統時，可參照車控室的設置進行設計，以實現冬季的小新風運行模式。

4）當采用多聯機系統時，人員房間必須納入到同一個多聯機系統中。

[1]中鐵第四勘察設計院集團有限公司.無錫1號線工程設計技術要求[Z].武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司,2013

[2]北京城建設計研究總院有限責任公司.地鐵設計規范(GB5015 7-2013)[Z].北京:中國建筑工業出版社,2013

Dis c us s ion on Air Conditioning De s ign of Control Room in Subw a y Sta tions

LI Guo-dong
China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.

According to the undercooling of control room in subway stations,this paper presents that the air conditioning system should run minimum fresh air mode in winter,and discuss the system partitioning of control room when designing the air conditioning system,then put forwards the method to realize it.It could be the theoretical reference for solving undercooling such as control room and other Personnel management rooms in subway stations.

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1003-0344（2015）02-090-3

2014-2-5

李國棟（1983～），男，碩士，工程師；武漢市武昌區和平大道745號中鐵第四勘察設計院集團有限公司城地院暖通所（430063）；E-mail:185091953@qq.com