地鐵車(chē)輛段高大空間采暖方案研究

□文/楊銘

地鐵車(chē)輛段高大空間采暖方案研究

□文/楊銘

簡(jiǎn)要介紹了地鐵工程車(chē)輛段高大庫(kù)房?jī)?nèi)主要采暖形式，結(jié)合各種形式的特點(diǎn)及供暖方式，分析采暖方案適用性并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選出適宜的方案。

高大空間；采暖；車(chē)輛段；地鐵

地鐵工程車(chē)輛段高大庫(kù)房是每個(gè)城市地鐵建設(shè)工程必不可少的一部分，而高大空間的采暖也是車(chē)輛段內(nèi)采暖設(shè)計(jì)的重中之重。高大庫(kù)房占地面積大，凈空高，庫(kù)內(nèi)檢修等作業(yè)復(fù)雜，庫(kù)內(nèi)地面有車(chē)輛遮擋，上空還有復(fù)雜的多專(zhuān)業(yè)綜合管線(xiàn)，這些都加大了高大空間的采暖設(shè)計(jì)難度。本文通過(guò)分析多種車(chē)輛段高大空間的采暖方案，選出適宜的采暖方案。

1　地鐵車(chē)輛段高大空間采暖方式分類(lèi)

1）燃?xì)廨椛洳膳绞剑壳吧蜿?yáng)某動(dòng)車(chē)段以及天津地鐵部分線(xiàn)路車(chē)輛段及停車(chē)場(chǎng)采用此系統(tǒng)。

2）散熱器采暖方式，北方地區(qū)普遍采用的采暖方式，北京、天津、沈陽(yáng)等多地均采用此系統(tǒng)。

3）射流暖風(fēng)機(jī)采暖方式，北京、天津動(dòng)車(chē)段部分庫(kù)內(nèi)采用暖風(fēng)機(jī)輔助散熱器采暖系統(tǒng)。

4）大門(mén)熱空氣幕采暖方式，北京、天津動(dòng)車(chē)段，天津地鐵部分車(chē)輛段采用此系統(tǒng)。

5）地板輻射采暖方式，北京動(dòng)車(chē)段某檢修庫(kù)采用此采暖方式。

根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)，各種形式的采暖可以組合使用，以滿(mǎn)足不同的采暖需求。

2　地鐵車(chē)輛段高大空間各種采暖方式特點(diǎn)

1）燃?xì)廨椛洳膳绞健Ｈ細(xì)廨椛湫凸┡抢锰烊粴狻⒁夯蜌獾瓤扇細(xì)怏w，在特殊的燃燒裝置（輻射管）內(nèi)燃燒，輻射出各種波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)來(lái)進(jìn)行供暖。當(dāng)紅外線(xiàn)穿過(guò)空氣層時(shí)，不會(huì)被空氣所吸收，它能穿透空氣層而被物體直接吸收并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚粌H如此，紅外線(xiàn)還能夠穿過(guò)物體或人體表面層一定的深度，從而從內(nèi)部對(duì)物體或人體進(jìn)行加熱，這就是輻射供暖的基本原理。輻射熱量能被混凝土地板、人和各種物體所吸收并通過(guò)這些物體進(jìn)行二次輻射，從而加熱四周的其他物體，見(jiàn)圖1。紅外線(xiàn)輻射供暖，房間底層溫度高，工作環(huán)境溫暖舒適，上層溫度低，因此其熱利用率更高。它可適用于3～50 m高度的供暖。

圖1　輻射供暖原理

2）散熱器采暖方式。散熱器是采暖系統(tǒng)中最常見(jiàn)的末端設(shè)備，主要傳統(tǒng)方式為熱輻射和空氣對(duì)流。散熱器一般固定在墻上，使用工況為85℃左右的進(jìn)水，將散熱器加熱至65℃以上，散熱器附近空氣受熱上升，在室內(nèi)形成冷熱空氣對(duì)流，室內(nèi)溫度在對(duì)流中逐漸上升至實(shí)際溫度。目前市場(chǎng)上的散熱器主要有壓鑄鋁式、鋼板式、鋼柱式。

3）射流暖風(fēng)機(jī)采暖方式。暖風(fēng)機(jī)由通風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)及空氣加熱器組合而成的聯(lián)合機(jī)組，適用于各種類(lèi)型的車(chē)間。當(dāng)空氣中不含灰塵和易燃或易爆性的氣體時(shí)，可作為循環(huán)空氣采暖用。暖風(fēng)機(jī)可獨(dú)立作為采暖用，一般用以補(bǔ)充散熱器散熱的不足部分或者利用散熱器作為值班采暖，其余熱負(fù)荷由暖風(fēng)機(jī)承擔(dān)。

4）大門(mén)熱空氣幕采暖方式。空氣幕是通過(guò)貫流風(fēng)輪產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流，形成一面無(wú)形的門(mén)簾，因此，亦稱(chēng)風(fēng)簾機(jī)、風(fēng)幕機(jī)、空氣風(fēng)幕機(jī)。用于采暖的熱風(fēng)幕，由空氣加熱設(shè)備、通風(fēng)機(jī)、風(fēng)管系統(tǒng)及空氣分布器組成。根據(jù)接觸網(wǎng)等條件選擇安裝在大門(mén)兩側(cè)或上方。大門(mén)空氣幕一般作為主要采暖系統(tǒng)的補(bǔ)充系統(tǒng)，僅在敞開(kāi)庫(kù)門(mén)時(shí)開(kāi)啟，以避免庫(kù)內(nèi)受冷風(fēng)侵入影響導(dǎo)致熱量損失過(guò)大。

5）地板輻射采暖方式。地板輻射采暖是以溫度不高于60℃的熱水作為熱源，在埋置于地板下的盤(pán)管系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，加熱整個(gè)地板，通過(guò)地面均勻地向室內(nèi)輻射散熱的一種供暖方式。

3　地鐵車(chē)輛段高大空間采暖方式分析

以某車(chē)輛段聯(lián)合檢修庫(kù)為例，列舉各種采暖方式在庫(kù)內(nèi)的設(shè)計(jì)情況以及方案的投資、運(yùn)行費(fèi)用等。

聯(lián)合檢修庫(kù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)條件：面積22 784 m2，庫(kù)內(nèi)高度13 m，庫(kù)長(zhǎng)178.7 m，庫(kù)寬127.5 m，內(nèi)設(shè)12列軌道，中間有隔墻，根據(jù)工藝功能該庫(kù)分為定修、臨修、靜調(diào)、月檢、清掃等功能區(qū)，除清掃、臨修線(xiàn)外，都設(shè)有3層檢修平臺(tái)，工人在檢修平臺(tái)上進(jìn)行檢修作業(yè)；庫(kù)內(nèi)值班溫度5℃；作業(yè)溫度16℃；室外計(jì)算溫度-9℃；庫(kù)內(nèi)熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果2 204 kW，建筑平面熱指標(biāo)q=91.7 W/m2。

3.1燃?xì)廨椛洳膳绞?/p>

庫(kù)內(nèi)設(shè)置燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)，根據(jù)情況劃分使用分區(qū)，可局部開(kāi)啟。從系統(tǒng)簡(jiǎn)潔性考慮，不設(shè)置其他輔助采暖方式。

3.1.1方案優(yōu)點(diǎn)

1）系統(tǒng)設(shè)置于3層檢修平臺(tái)上方，地面不設(shè)置采暖設(shè)施，便于建筑布局及使用，簡(jiǎn)化庫(kù)內(nèi)管線(xiàn)設(shè)計(jì)。

2）系統(tǒng)較傳統(tǒng)散熱器采暖有便于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，可根據(jù)使用情況開(kāi)啟。

3.1.2方案缺點(diǎn)

1）系統(tǒng)需將燃?xì)夤芫€(xiàn)接入庫(kù)內(nèi)，增加庫(kù)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)。

2）設(shè)置3層檢修平臺(tái)及停放車(chē)輛處，平臺(tái)及車(chē)輛將紅外線(xiàn)遮擋，導(dǎo)致地面溫度很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3）設(shè)置3層檢修平臺(tái)處，紅外線(xiàn)距離設(shè)備較近，作業(yè)溫度過(guò)高。

3.1.3方案投資估算

庫(kù)內(nèi)燃?xì)廨椛湓O(shè)備250萬(wàn)元，燃?xì)夤芫€(xiàn)費(fèi)用50萬(wàn)元。

3.1.4方案運(yùn)行費(fèi)用估算

燃?xì)赓M(fèi)用15 120元/d。僅設(shè)備開(kāi)啟時(shí)用電，電費(fèi)忽略不計(jì)。

3.2散熱器采暖方式

在邊墻和一層檢修平臺(tái)柱間布置散熱器。散熱器布置在檢修平臺(tái)柱間，不影響檢修工作且此方案散熱器布置均勻，采暖效果好。

3.2.1方案優(yōu)點(diǎn)

1）系統(tǒng)均勻設(shè)置于邊墻及3層檢修平臺(tái)下方，便于布置，并可輔助設(shè)置其他采暖設(shè)施。

2）系統(tǒng)散熱均勻穩(wěn)定，庫(kù)內(nèi)舒適度較高。

3.2.2方案缺點(diǎn)

1）散熱器采暖系統(tǒng)上冷下熱，在高大庫(kù)房?jī)?nèi)，熱量先集中到不需采暖的庫(kù)內(nèi)頂部，系統(tǒng)的利用率低。

2）射流暖風(fēng)機(jī)水管的跑冒滴漏影響供電系統(tǒng)安全性。

3.2.3方案投資估算

庫(kù)內(nèi)采暖設(shè)備210萬(wàn)元，對(duì)應(yīng)容量的鍋爐房設(shè)備費(fèi)用150萬(wàn)元。

3.2.4方案運(yùn)行費(fèi)用估算

燃?xì)赓M(fèi)用9 000元/d，鍋爐房電費(fèi)700元/d。

3.3射流暖風(fēng)機(jī)采暖方式

在庫(kù)內(nèi)邊墻及適宜位置布置散熱器，滿(mǎn)足值班溫度，在庫(kù)內(nèi)作業(yè)區(qū)上方布置射流暖風(fēng)機(jī)，滿(mǎn)足工作時(shí)人員需求。

3.3.1方案優(yōu)點(diǎn)

1）系統(tǒng)布置靈活，既滿(mǎn)足了庫(kù)內(nèi)基本要求，同時(shí)也能滿(mǎn)足崗位供暖，提高供熱效率。

2）減少散熱器布置，便于建筑布局及使用。

3.3.2方案缺點(diǎn)

1）根據(jù)庫(kù)內(nèi)條件，暖風(fēng)機(jī)無(wú)法布置過(guò)低，距離遠(yuǎn)導(dǎo)致風(fēng)壓較高。

2）檢修平臺(tái)密集區(qū)域，暖風(fēng)機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)崗位送風(fēng)，仍需輔助散熱器等采暖方式。

3.3.3方案投資估算

庫(kù)內(nèi)采暖設(shè)備400萬(wàn)元，對(duì)應(yīng)容量的鍋爐房設(shè)備費(fèi)用150萬(wàn)元。

3.3.4方案運(yùn)行費(fèi)用估算

燃?xì)赓M(fèi)用9 000元/d，鍋爐房電費(fèi)700元/d，末端電費(fèi)560元/d。

3.4大門(mén)空氣幕采暖方式

大門(mén)空氣幕作為主要采暖方式的輔助采暖，減少庫(kù)內(nèi)冷風(fēng)侵入熱損失。

3.4.1方案優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于檢修庫(kù)等設(shè)有高大庫(kù)門(mén)的房間非常適用，開(kāi)門(mén)時(shí)開(kāi)啟。

3.4.2方案缺點(diǎn)

風(fēng)幕設(shè)備較大，設(shè)備布置時(shí)需與工藝及土建專(zhuān)業(yè)密切配合實(shí)施條件。

3.4.3方案投資估算

設(shè)備及管線(xiàn)120萬(wàn)元，對(duì)應(yīng)容量的鍋爐房設(shè)備費(fèi)用30萬(wàn)元（僅同時(shí)開(kāi)啟1～2個(gè)大門(mén)，對(duì)應(yīng)容量較小）。

3.4.4方案運(yùn)行費(fèi)用估算

燃?xì)赓M(fèi)用450元/d，鍋爐房電費(fèi)30元/d，端電費(fèi)200元/d。

3.5地板輻射采暖方式

庫(kù)內(nèi)布置地?zé)岜P(pán)管，輔以邊墻散熱器。

3.5.1方案優(yōu)點(diǎn)

地面溫度高，距離人員作業(yè)區(qū)近，熱量利用率高。

3.5.2方案缺點(diǎn)

1）地下盤(pán)管無(wú)法承重，因此地面不能有重物。

2）地?zé)岜P(pán)管維修困難。

3.5.3方案投資估算

同散熱器采暖。

4　方案比較

各方案對(duì)比見(jiàn)表1。

表1　經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

根據(jù)表1比選結(jié)果，該庫(kù)房設(shè)計(jì)采用了散熱器輔助以大門(mén)熱空氣幕的采暖方案。

5　結(jié)論

根據(jù)以上分析比較結(jié)果，燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)及地板輻射盤(pán)管系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足庫(kù)內(nèi)安全性及工藝作業(yè)要求，因此，不適用于車(chē)輛段高大庫(kù)房；散熱器、暖風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)幕等系統(tǒng)，均可用于高大庫(kù)房的采暖系統(tǒng)，可結(jié)合實(shí)際情況以及熱源種類(lèi)等因素，綜合布置，按需使用，在滿(mǎn)足基本采暖要求的基礎(chǔ)上，使采暖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能。

TU832.5

C

1008-3197（2016）03-49-02

2015-12-28

楊銘/男，1984年出生，工程師，中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司天津分院，從事暖通工程設(shè)計(jì)工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.016