地鐵車站單端送風技術方案研究

王繼坡

（中鐵第六勘察設計院集團有限公司，天津 300308）

0 引言

近些年，我國城市軌道交通發展迅速，新建地鐵城市越來越多。在地鐵車站的很多專業中，通風空調專業占有舉足輕重的地位。對公共區域的通風空調設計方案，在設計中普遍采用兩臺空調器分設兩端，分別負擔一半公共區冷負荷。該文將探討另一種空調器設置方法，即兩臺空調器均設置于單端，為公共區送風。并通過兩種方案的對比，對公共區的空調設計提供一些新建議。

1 項目概況

牡丹橋站位于洛陽市九都西路與解放路交叉口，為地下兩層（局部三層）車站，車站長度189米，寬度21.1米。地下一層為站廳層，面積約1800m，地下二層為站臺層，面積約1350m。車站共設置四個出入口，其中三個出入口長度均超過60米，需要考慮設置防排煙和空調措施。公共區通風空調方案采用變風量全空氣一次回風，過度季節采用通風模式。出入口設置多聯機制冷。站廳層的布置圖如圖1所示。

圖1主要表達了小端通風空調機房和車站公共區的位置關系、小端機房的開間進深要求和大致面積需求。左端環控機房布置與站廳層上方（圖1中未顯示），而右端環控機房布置緊挨站廳公共區，有利于通風空調設備布置。

圖1 站廳層布置圖

2 單端送風系統布置

2.1 通風空調設備布置

牡丹橋站公共區冷負荷562.9kW，站廳冷負荷302.3kW，站臺冷負荷260.6kW，設計兩臺水冷直接制冷式空調機組（單臺風量46100m/h，制冷量281.5kW，風壓500Pa），兩臺機組均設置于右端環控機房，左端不再設置空調機組。右端環控機房內，設置一排風機，用于過度季節通風換氣。左右端環控機房內各設置一臺排煙風機，滿足消防要求。

2.2 設備運營策略

根據運營節能需求，公共區設一集中回風口，混風箱至混風室設連通管，空調季運營時，連通管打開，通過集中回風口進行回風，不再開啟排風機，新風量由新風閥連續調節進行補充；過度季節時，打開排風機，關閉集中回風口，由空調機組和排風機進行通風換氣。同時，兩臺機組之間設置旁通管，互為備用。環控機房設備布置如圖2所示。

圖2表示了單端送風方案時通風空調設備位置的布置。較為細致地表達了兩臺空調器的連接設置、排風機的設置和排煙風機的設置等問題，同時表達了公共區集中回風口的設置，為單獨送風提供了一個可參考的機房布置。

圖2 單端送風機組方案布置

3 單端送風系統分析研

3.1 單端送風系統建筑方案

對一個標準地鐵車站而言，公共區通風空調設備一般設置于車站兩端通風空調機房內，通風空調設備中組合式空調器的設備尺寸最大，通常可達到6米~7米，甚至部分設備長度可達到8米以上。考慮機組前后側接管、設備檢修和人員通行要求，兩端環控機房進深一般均要求在15米以上。對地鐵車站而言，兩端環控機房均為最大的設備用房，優化其布置，對車站規模影響很大。

采用單端送風之后，最大的兩端組合式空調器均設置于小端機房內，小端機房滿足組合式空調器進深要求即可，大端機房內僅設置通風系統，機房進深僅7米~8米即可滿足要求，可直接節約一跨長度，有效地縮減了車站規模。

大端通風空調機房內，僅設置為小系統服務的風機，不再考慮落地的冷水機組、水泵等水系統，設備布置更加規整。可考慮將機房分為多個小機房，分開設置，更加有利于走管線。

對標準地鐵車站而言，車站小端一般設置環控機房、環控電控室、照明配電室、配電間和強弱電電井等房間。各個房間單獨設置，環控電控室、照明配電室等設置氣體滅火系統。小端房間一般較為富裕，會設置備品庫、備用間等小房間。

當把兩臺組合式空調器均設置與一端后，通風空調機房直接由原來的約200平方米，增加至約380平方米，而直接將原來的環控電控柜，放置于環控機房內，強弱電井等小房間也盡量通過夾層設置于機房內。將面積規模較小的照明配電室、配線間等單獨設置。兩臺空調器集中設置在一端機房內，更加有利于運營管理，且機房面積較大，空調器的運輸檢修更加方便。

房間調整后，環控電控室、照明配電室將不再設置氣體滅火系統，環控電控室的散熱量可以直接通過環控機房的通風系統進行排出。而其他小房間僅通過一臺單獨的小排風機即可滿足通風要求。對環控機房，緊挨公共區，有利于集中回風、縮短送風距離。小端通風空調機房內，落地設備除兩臺空調器外，水系統僅有兩臺冷卻水泵和水處理儀，其余設備均為吊裝風機，機房更加整齊美觀。

對標準車站而言，為了地面美觀需求，一般情況下小端新排風井面積基本和大端相當，即使車站小端，新風井一般面積在12㎡左右，排風井面積在16㎡左右。而實際運營中，小端的風量是遠小于大端的，風道內風速很小，這就造成了小端土建風井的浪費。

采用單端送風后，左右兩端送排風總量基本相當，左右端風井面積相差不大，可同時縮減兩端新排風井面積，兩端新風井面積要求10㎡、排風井面積14㎡即可滿足要求，更加合理充分的利用土建風井。

3.2 單端送風系統通風空調研究

采用單端送風后，大系統兩臺空調器緊挨公共區，通過連通管，在緊挨機房隔墻處公共區設置集中回風口，在空調季節，可直接關閉回排風機，通過兩臺水冷直接制冷機組的負壓即可實現公共區的回風，與標準車站相比，一端一臺的回排風機（功率約15kW）直接減少了兩臺風機的運行。

冷源及末端設備的選擇。對標準車站，均會選擇自建冷站，根據《地鐵設計規范》GB50157-2013和《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736-2012，冷凍機房應設置在靠近空調負荷中心的位置，在大端機房設置冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵及其配套設備，地面設置冷卻塔，通過制備冷水來實現車站的大小系統制冷。

采用單端送風后，僅公共區采用水制冷，不再設置冷水機房。公共區通風空調設備選用兩臺水冷直接制冷式空調機組，分別服務站廳層和站臺層，并在機房設置旁通管，可實現互為備用。兩臺機組直接實現冷水的制備和空氣的處理，并能直接向公共區進行送風。環控機房內設置冷卻水泵和冷卻水系統，地面設置冷卻塔。冷凍水系統已直接集成在機組內，通風空調機房內不設冷凍水泵及冷凍水系統。

由于不再自建冷站，車站小系統不再采用全空氣一次回風系統。電氣設備用房和管理用房采用多聯機+送排風系統，過度季節和冬季，開啟送排風降溫，空調季節開啟多聯機系統，人員房間同時開啟小新風。不利影響是設備用房采用多聯機系統，多聯機外機數量較多，需要在地面考慮多聯機外機用地，會對地面景觀造成影響。

對超長出入口等需要單獨制冷的區域，由于不再設置冷水系統，因此只能選擇多聯機進行制冷。該站的1、3、4號出入口均單獨設置多聯機系統。多聯機系統設備分布較為分散，對運營檢修較為不利。

對標準車站，多聯機外機較少，可直接考慮設置于排風井底部，室外僅設置冷卻塔，對地面景觀十分有利。標準車站的超長出入口等其他需要設置空調的區域，都可直接通過設置風機盤管處理，不必過多設置多聯機系統。此處差異較大，選擇方案時須分外重視。

水冷直接制冷式空調機組風壓的選取是單端制冷方案選擇的關鍵。對空調器而言，送風管需跨越整個公共區，最遠端送風口距離達到130米，而最近的送風口距離僅20米左右，如何實現最遠端送風口有風、如何實現送風口均勻送風是設計的關鍵。該文將以站廳層一送風管為例，說明設計思路。

選取風管長度92米，共設置方形散流器送風口16個，單個尺寸400mm×400mm。總送風量22144m3/h，單個風口送風量1384m3/h，風口平均風速=2.4m/s。

空氣在流動時，靜壓p=?ρv，動壓p=?ρv，孔口出流角tg=v/v，孔口平均速度：=μv（取0.239）。

V/V（風口靜壓流速/實際風管）應大于1.732，有難度時要保證不小于1.2。站廳風口布置圖如圖3所示。

圖3 站廳風口布置圖

站廳支管共設計16個送風口，將風管分為16個斷面，逐一對斷面風量、風速就行計算。對1斷面處：

風口靜壓流速如式（1）所示。

風口平均流速的計算公式適用于方形散流器，如果采用矩形散流器，需要將公式中的6.2改為5.7。

風口靜壓如式（2）所示。

風管實際管內風速如式（3）所示。

管內動壓如式（4）所示。

全壓=P+P=74.75Pa。

計算結果見表1。

表1 單端送風風壓計算表

從表1可以看出，可通過適當調整風管管徑，實現兩個風口之間壓力降低約等于兩個風口之間的壓力損失，基本可實現所有風口風速在2.4m/s左右，即可實現均勻送風。而從第一個風口到最末端風口的壓力損失約為75Pa左右。通過調整風管設計，可以實現在設備小風壓的前提下滿足通風效果。站臺層共設置風口28個，采用同樣的方法進行計算。然后綜合確定設備風壓。

消防系統的影響。對大端排煙系統，消防排煙風機需要單獨設置，供消防專用，直接上IBP盤，更有利于控制；對小端，由于設置閥門較多，存在更多控制問題，因此需要多加注意。

3.3 單端送風系統對其他專業的影響

單端送風系統對其他專業的影響主要體現在以下4個方面。1） 有利于綜合管線布置。對地鐵車站而言，大端設備區是所有管線密集區域，管線布置異常困難。一般情況下，標準站內走道管線布置完成后，已無上人檢修空間。采用單端送風后，穿越大端設備區的大系統管線的僅有排煙風管一根，非常有利于管線布置。根據2號線現場情況，基本可保證任何一處上人檢修。小端公共區第一跨緊挨機房，為管線最復雜處，須與建筑認真配合，留好管線位置。2）有利于運營管理。公共區的設備集中放置，且緊挨公共區，更加方便運營管理。空調機房內，落地設備少，機房空間大，更有利于設備檢修、維護。3） 設備運輸路徑更好設置。兩臺機組設置與小端，大端沒有大型設備，僅考慮風機運輸路徑即可，一般情況下，僅需考慮2000mm×2500mm的運輸路徑即可滿足要求。而小端一般設備較少，兩臺機組一起考慮運輸路徑，更好優化路徑布置。4） 對給排水專業，落地空調器集中布置，補水及排水更加方便，可僅考慮在小端空調機房設置清洗水池。車站僅大系統采用冷水制冷，水容量較小。對FASBAS等專業，設備的集中布置也非常有利。

4 結語

該文將牡丹橋站單端送風方案與標準車站全空氣送風進行了對比，從土建規模、設備布置、運營管理等多個方面，進行了全方位的比較。有利于對此方案有一個系統的了解。

地鐵車站作為一種特殊的地下公共建筑，通風空調方案選擇需要慎重。單端送風方案雖然目前并沒有大規模采用，但是其作為一個選擇，會被越來越多的城市考慮。在方案布置階段，應結合車站實際情況進行考慮，將該方案作為一個參考選型。