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某地铁通风空调设计研究

2019/07/19 阅读:

要:根据地铁站实际站位等因素,在满足通风空调系统基本使用功能的前提下,通过对车站隧道通风系统、公共区通风空调系统遇到的设计问题进行简单分析,介绍了广州某地铁站暖通空调系统设计。

关键词:地铁,通风空调,隧道通风

城市轨道交通作为城市重要交通工具之一,具有舒适、快捷等特点。地铁空调系统主要负责营造车站内的适宜的空气温湿度和空气品质的舒适环境。本文结合地铁工程暖通专业的特殊性,以某地铁站为例,从系统设置方面简单介绍地铁空调通风系统设计。

1工程概况

机场北站为三号线北延段终点站,位于新白云国际机场停车大楼以及交通中心地下层,与新航站楼同步建设。地铁车站呈南北走向,为侧式站台站,中心里程为YDK30357.142,有效站台中心线轨面标高为广州高程3.367m,线间距5m,车站埋深约为17.523m,总长约为262.5m,总宽约为63.8m,总建筑面积约为19445m2。地铁站通风空调系统有别于民用建筑,它是由多个系统组成的复合系统,地铁通风空调系统主要包括2个大系统,隧道通风系统和公共区通风空调系统,具体系统划分如图1所示。

2车站通风空调系统

2.1隧道通风系统

隧道通风系统是地铁通风系统的重要组成部分,主要功能为以下三部分:1)正常工况,排除隧道内余热、余湿,满足隧道内通风换气及温度控制;2)阻塞工况,向阻塞区间送风,为乘客提供新风量,确保车辆空调器正常运行;3)火灾工况,控制烟气流向,形成迎面送风,排除隧道内烟气。区间隧道通风系统:本站与机场紧密相连,同步建设,考虑隧道通风系统占据车站面积较大,且地面活塞风亭的设置加大了工程建设的协调难度,因此,如何在确保基本使用功能的前提下,减少隧道通风系统活塞风亭的数量尤为重要。本站采用单活塞系统,在车站每条正线隧道列车出站端设一条活塞风道,车站两端隧道风机房各设

2台隧道风机,相互备用。

风机既可独立运行,也可同时向同侧隧道送风或排风。通过风阀的开闭状态控制,满足正常、阻塞、火灾3个工况需求。隧道通风系统图如图2所示。相比双活塞系统采用单活塞系统主要劣势在于通过活塞风井的交换风量略小,导致区间内温、湿度较高,且换气次数较低。然而单活塞系统的优势较为明显,首先车站每端设置1个活塞风亭,加新风及排风亭单端共设置3个风亭,考虑到站位的特殊性及风亭间的间距要求,这将减小风亭对地面建筑及周围景观环境的影响,降低了工程建设的协调难度;其次,由于风亭的减少,车站长度缩小,节约了土建投资;再次,从系统本身来看,单活塞系统较双活塞系统减少了约6套电动组合风阀,降低了设备投资。车站隧道通风系统:为保证列车停车时车载空调器的正常运行,车站隧道内设轨顶排风道,对应列车的各个发热点设置排风口。列车正常运行时,对车轨区排风,列车顶排风占60%,站台下排风占40%。当站台发生火灾时,打开事故侧屏蔽门的首尾各两道滑动门。同时开启两台排热风机,通过轨顶、轨底排热风道,同时开启车站大系统排烟风机共同对站台公共区进行排烟。当区间发生火灾时,车站隧道通风系统应根据设定的模式进行联动运行。

2.2车站公共区空调系统(大系统)

2.2.1公共区冷负荷本站采用常规屏蔽门系统,地下车站可视为一个相对封闭的地下箱形建筑。与民用建筑相比,车站负荷主要构成有所不同,主要由四部分组成。1)人员热湿负荷。地铁车站人员热湿负荷计算主要根据地铁车站内高峰小时客流量,本站按远期2034年晚高峰运营条件客流7529人/h计算。由于乘客在车站滞留为动态的,形成的冷负荷也为动态负荷。2)机电设备发热量。车站公共区电扶梯、广告等公共区设备使用时均会产生一定的发热量,需要通过其功率统计计算得出所有用电设备的发热量产生的冷负荷。3)围护结构负荷。车站通过围护结构形成的冷负荷主要是周围的土壤传热,对于屏蔽门系统而言,土壤传热所占比例相对较小,大多数情况可忽略不计,主要计算地下结构散湿量。4)屏蔽门传热量。在列车停站时,屏蔽门开启导致隧道内热空气灌入站台,形成影响站台空调环境影响最大的冷负荷,该部分负荷主要取决于列车长度、发车间隔、停站时间等因素。针对屏蔽门传热量形成的冷负荷,目前尚无统一的计算方法,本站按10m3/s估算其漏风量计算负荷。从上可以看出:大系统空调负荷主要是车站人员的热湿负荷、人员新风负荷及屏蔽门传热形成的冷负荷。

2.2.2公共区大系统车站公共区的空调计算冷负荷为1200kW,本站站台长度约120m,根据本站实际情况,大系统采用变风量全空气双端送风系统,送回风采用双风机系统,站厅层两端各设一个环控机房,每个环控机房内分别设置2台大型组合式空调器和相应配套的回排风机。空调器和风机均采用变频控制。图3为公共区大系统原理图。本站根据站厅层实际层高有限的条件,采用双端系统,避免环控机房端出风管过大,有利于缩短送风管长度,达到均匀送风的目的,同时避免送风管集中跨越整个设备区房间,从而减轻了设备区管线占据大量层高的压力。大系统的主要组成包括:组合式空调器、回排风机、小新风机、排烟风机以及相应的控制风阀。大系统运行控制思路为:当室外新风焓值>室内回风点焓值,采用开启小新风机运行,此时全新风阀处于关闭状态,同时关闭排风风阀,打开回风风阀;当室外新风焓值<室内回风混合点焓值,且其温度>空调送风温度时,空调采用全新风运行,此时关闭小新风机,全新风风阀完全打开,关闭回排风机回风风阀,打开排风风阀,回风经回排风机送入车站公共区。

2.3设备管理用房空调通风系统(小系统)

根据车站各设备管理用房的使用功能、温度控制等要求,将各类房间分别归类设置相应的系统,结合其实际建筑布局情况,小系统主要分为4类房间分别设置通风空调系统。1)第一类。服务车站室内温度要求27℃的设备用房采用一次回风定风量全空气双风机系统。如环控电控室、应急照明电源室、民用通信设备室、AFC设备室、综合监控室等房间。2)第二类。服务车站室内温度要求36℃的电气用房,采用一次回风定风量全空气双风机系统。如整流变压器室、直流开关柜室、36kV开关柜室、400V开关柜室等房间。3)第三类。服务车站室内温度要求27℃的车站管理用房,采用一次回风定风量全空气双风机系统。如站务室、更衣室、会议室、站长室、公安值班室等房间。4)第四类。服务车站室内设备用房,设置通风系统。如照明配电室、强电电缆井、气瓶间、走道、卫生间、环控机房等房间。

3结语

地铁工程是个庞大而复杂投资巨大的系统工程,通风空调系统有其独特性,系统形式、负荷构成及计算、设备控制策略等等均有别于民用建筑,结合车站站位及相关设计要求,本文简单论述本站单活塞隧道通风系统、公共区空调系统设计,以上是笔者在地铁通风空调设计中的一些认识。

参考文献:

[1]GB50157—2013,地铁设计规范[S].

[2]钟星灿.地铁空调负荷分析及估算[J].暖通空调,2006,36(6):7273.

[3]卢晓良.地铁通风空调系统的设计特点[J].煤气与热力,2008,28(7):2932.

[4]高煌.浅谈地铁车站公共区通风空调系统设计[J].山西建筑,2011,37(9):135136.

[5]王峰.地铁隧道通风系统节能研究[J].地下空间与工程学报,2012,8(2):172176.

作者:廖建科 单位:广东省建筑设计研究院

某地铁通风空调设计研究

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