廣州某地鐵通風空調設計

廖 建 科

(廣東省建筑設計研究院，廣東 廣州 510000)

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。地鐵空調系統主要負責營造車站內的適宜的空氣溫濕度和空氣品質的舒適環境。本文結合地鐵工程暖通專業的特殊性，以某地鐵站為例，從系統設置方面簡單介紹地鐵空調通風系統設計。

1 工程概況

機場北站為三號線北延段終點站，位于新白云國際機場停車大樓以及交通中心地下層，與新航站樓同步建設。地鐵車站呈南北走向，為側式站臺站，中心里程為YDK-30-357.142，有效站臺中心線軌面標高為廣州高程3.367 m，線間距5 m，車站埋深約為17.523 m，總長約為262.5 m，總寬約為63.8 m，總建筑面積約為19 445 m2。

地鐵站通風空調系統有別于民用建筑，它是由多個系統組成的復合系統，地鐵通風空調系統主要包括2個大系統，隧道通風系統和公共區通風空調系統，具體系統劃分如圖1所示。

2 車站通風空調系統

2.1 隧道通風系統

隧道通風系統是地鐵通風系統的重要組成部分，主要功能為以下三部分：

1)正常工況，排除隧道內余熱、余濕，滿足隧道內通風換氣及溫度控制；2)阻塞工況，向阻塞區間送風，為乘客提供新風量，確保車輛空調器正常運行；3)火災工況，控制煙氣流向，形成迎面送風，排除隧道內煙氣。

區間隧道通風系統:

本站與機場緊密相連，同步建設，考慮隧道通風系統占據車站面積較大，且地面活塞風亭的設置加大了工程建設的協調難度，因此，如何在確保基本使用功能的前提下，減少隧道通風系統活塞風亭的數量尤為重要。本站采用單活塞系統，在車站每條正線隧道列車出站端設一條活塞風道，車站兩端隧道風機房各設2臺隧道風機，相互備用。風機既可獨立運行，也可同時向同側隧道送風或排風。通過風閥的開閉狀態控制，滿足正常、阻塞、火災3個工況需求。隧道通風系統圖如圖2所示。

相比雙活塞系統采用單活塞系統主要劣勢在于通過活塞風井的交換風量略小，導致區間內溫、濕度較高，且換氣次數較低。然而單活塞系統的優勢較為明顯，首先車站每端設置1個活塞風亭，加新風及排風亭單端共設置3個風亭，考慮到站位的特殊性及風亭間的間距要求，這將減小風亭對地面建筑及周圍景觀環境的影響，降低了工程建設的協調難度；其次，由于風亭的減少，車站長度縮小，節約了土建投資； 再次，從系統本身來看，單活塞系統較雙活塞系統減少了約6套電動組合風閥，降低了設備投資。

車站隧道通風系統:

為保證列車停車時車載空調器的正常運行，車站隧道內設軌頂排風道，對應列車的各個發熱點設置排風口。列車正常運行時，對車軌區排風，列車頂排風占60%，站臺下排風占40%。當站臺發生火災時，打開事故側屏蔽門的首尾各兩道滑動門。同時開啟兩臺排熱風機，通過軌頂、軌底排熱風道，同時開啟車站大系統排煙風機共同對站臺公共區進行排煙。當區間發生火災時，車站隧道通風系統應根據設定的模式進行聯動運行。

2.2 車站公共區空調系統(大系統)

2.2.1 公共區冷負荷

本站采用常規屏蔽門系統，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，車站負荷主要構成有所不同，主要由四部分組成。

1)人員熱濕負荷。地鐵車站人員熱濕負荷計算主要根據地鐵車站內高峰小時客流量，本站按遠期2034年晚高峰運營條件客流7 529人/h計算。由于乘客在車站滯留為動態的，形成的冷負荷也為動態負荷。2)機電設備發熱量。車站公共區電扶梯、廣告等公共區設備使用時均會產生一定的發熱量，需要通過其功率統計計算得出所有用電設備的發熱量產生的冷負荷。3)圍護結構負荷。車站通過圍護結構形成的冷負荷主要是周圍的土壤傳熱，對于屏蔽門系統而言，土壤傳熱所占比例相對較小，大多數情況可忽略不計，主要計算地下結構散濕量。4)屏蔽門傳熱量。在列車停站時，屏蔽門開啟導致隧道內熱空氣灌入站臺，形成影響站臺空調環境影響最大的冷負荷，該部分負荷主要取決于列車長度、發車間隔、停站時間等因素。針對屏蔽門傳熱量形成的冷負荷，目前尚無統一的計算方法，本站按10 m3/s估算其漏風量計算負荷。

從上可以看出：大系統空調負荷主要是車站人員的熱濕負荷、人員新風負荷及屏蔽門傳熱形成的冷負荷。

2.2.2 公共區大系統

車站公共區的空調計算冷負荷為1 200 kW，本站站臺長度約120 m，根據本站實際情況，大系統采用變風量全空氣雙端送風系統，送回風采用雙風機系統，站廳層兩端各設一個環控機房，每個環控機房內分別設置2臺大型組合式空調器和相應配套的回排風機?？照{器和風機均采用變頻控制。圖3為公共區大系統原理圖。

本站根據站廳層實際層高有限的條件，采用雙端系統，避免環控機房端出風管過大，有利于縮短送風管長度，達到均勻送風的目的，同時避免送風管集中跨越整個設備區房間，從而減輕了設備區管線占據大量層高的壓力。

大系統的主要組成包括：組合式空調器、回排風機、小新風機、排煙風機以及相應的控制風閥。大系統運行控制思路為：當室外新風焓值>室內回風點焓值，采用開啟小新風機運行，此時全新風閥處于關閉狀態，同時關閉排風風閥，打開回風風閥；當室外新風焓值<室內回風混合點焓值，且其溫度>空調送風溫度時，空調采用全新風運行，此時關閉小新風機，全新風風閥完全打開，關閉回排風機回風風閥，打開排風風閥，回風經回排風機送入車站公共區。

2.3 設備管理用房空調通風系統(小系統)

根據車站各設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置相應的系統，結合其實際建筑布局情況，小系統主要分為4類房間分別設置通風空調系統。

1)第一類。服務車站室內溫度要求27 ℃的設備用房采用一次回風定風量全空氣雙風機系統。如環控電控室、應急照明電源室、民用通信設備室、AFC設備室、綜合監控室等房間。2)第二類。服務車站室內溫度要求36 ℃的電氣用房，采用一次回風定風量全空氣雙風機系統。如整流變壓器室、直流開關柜室、36 kV開關柜室、400 V開關柜室等房間。3)第三類。服務車站室內溫度要求27 ℃的車站管理用房，采用一次回風定風量全空氣雙風機系統。如站務室、更衣室、會議室、站長室、公安值班室等房間。4)第四類。服務車站室內設備用房，設置通風系統。如照明配電室、強電電纜井、氣瓶間、走道、衛生間、環控機房等房間。

3 結語

地鐵工程是個龐大而復雜投資巨大的系統工程，通風空調系統有其獨特性，系統形式、負荷構成及計算、設備控制策略等等均有別于民用建筑，結合車站站位及相關設計要求，本文簡單論述本站單活塞隧道通風系統、公共區空調系統設計，以上是筆者在地鐵通風空調設計中的一些認識。