地鐵建筑節(jié)能設(shè)計(jì)之我見

蘇航

【摘要】本文作者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分析介紹了地鐵車站建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的措施，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站；建筑節(jié)能設(shè)計(jì)；措施

1、地鐵車站建筑節(jié)能方案設(shè)計(jì)

地鐵系統(tǒng)需要在大約3米以下的地方提供全面氣象保障和高效的氣候控制。在地鐵車站系統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中遵循基本的行人環(huán)境目標(biāo)，通常需要更多的考慮在這些設(shè)施中的行人交通流動(dòng)，一般的行人通道環(huán)境設(shè)計(jì)是行人分層網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)特別需要系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)性。設(shè)計(jì)者應(yīng)確認(rèn)周圍交通終端或站外走道網(wǎng)絡(luò)的有效性。地鐵系統(tǒng)要考慮行人自動(dòng)扶梯乘坐，這要求在分析乘客導(dǎo)向，最短路勁和尋路的便利方面達(dá)成地鐵站建筑系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)。

對(duì)于地鐵建筑采光系統(tǒng)，特別是高架地鐵車站，采光玻璃條的角度要經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算，采用35度傾斜，這樣春夏秋冬四季站內(nèi)獲得的光照有所不同，但恰好最符合舒適度需要。陽光四季的照射角度會(huì)有差異，冬天斜射多，夏天直射多，通過設(shè)計(jì)采光頂玻璃，使得冬天需要陽光溫暖的時(shí)候，車站候車區(qū)域能有很長(zhǎng)時(shí)間的大面積光照；而夏天需要涼爽的時(shí)候，候車區(qū)域則光照面積小而且時(shí)間短。盡量采用自然光和自然通風(fēng)，充分體現(xiàn)被動(dòng)式節(jié)能的生態(tài)理念，避免采用大量節(jié)能設(shè)備的高成本。

地鐵車站系統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)是其建設(shè)成本高，與地下公用設(shè)施可能發(fā)生某些沖突，以及下部系統(tǒng)與上面市容不兼容。地鐵車站的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)需要仔細(xì)分析行人設(shè)施的組織和中轉(zhuǎn)站內(nèi)的充足確定的服務(wù)，便利和乘客安全的用戶感知度。在地鐵車站的乘客有可能在物理上行李拖累，需要考慮行人的步行速度，走廊和樓梯，自動(dòng)扶梯，平臺(tái)流量的關(guān)系。水平式設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供定性的走道，樓梯和排隊(duì)空間的設(shè)計(jì)，平臺(tái)，售票控制區(qū)和走廊交叉口，豎向式設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供自動(dòng)扶梯和電梯。

地鐵設(shè)計(jì)師應(yīng)該在設(shè)計(jì)門道，十字轉(zhuǎn)門，樓梯和升降電梯其他類似位置處提供人機(jī)界面功能，需要考慮到這些因素。地鐵車站設(shè)計(jì)者必須了解行人交通特性，以提供一個(gè)方便，安全的客運(yùn)環(huán)境。

2、地鐵車站建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以“結(jié)構(gòu)為功能服務(wù)”為原則。滿足城市規(guī)劃、行車運(yùn)營、環(huán)境保護(hù)、抗震、防護(hù)、防水、防火、防腐蝕及施工工藝等對(duì)結(jié)構(gòu)的要求，同時(shí)做到結(jié)構(gòu)安全、耐久、技術(shù)先進(jìn)、技術(shù)合理。

采用“節(jié)能坡”設(shè)計(jì)，地鐵線路縱斷面設(shè)計(jì)中，通常將地下鐵道車站設(shè)在線路縱剖面的最高處，車站兩端均為下坡，稱為節(jié)能縱坡。軌道交通凡有條件的區(qū)間，都應(yīng)設(shè)計(jì)成節(jié)能坡，即遵循“高站位、低區(qū)間”的設(shè)計(jì)原則。運(yùn)用的地鐵進(jìn)站時(shí)上坡，出站時(shí)下坡，節(jié)能破采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用這個(gè)坡來提速或減速，達(dá)到節(jié)能的目的。

由于地下水位高，需要采取抗浮措施來滿足穩(wěn)定要求。一般采用壓頂梁和部分采用抗拔樁。以結(jié)構(gòu)自防水為主，外防水為輔，關(guān)鍵處理好施工縫、變形縫等縫的防水。防水設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的要求。結(jié)構(gòu)防水層材料，宜選用耐老化，耐腐蝕，易操作且焊接時(shí)無毒，適宜在潮濕基面上。

計(jì)算抗浮安全系數(shù)為，滿足抗浮要求。地下車站結(jié)構(gòu)物的防水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“以防為主、防排結(jié)合、因地制宜、綜合治理”的原則。車站半蓋挖主體、出入口及人行通道防水等級(jí)為一級(jí)，即結(jié)構(gòu)不允許出現(xiàn)滲水，結(jié)構(gòu)表面不得有濕漬。風(fēng)道及風(fēng)井防水等級(jí)為二級(jí)，即不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面允許有少量的偶見濕漬，在侵蝕性介質(zhì)中的砼耐蝕系數(shù)應(yīng)≥0.8，否則應(yīng)采取防腐措施。車站主體結(jié)構(gòu)與附屬結(jié)構(gòu)分界處設(shè)10mm的變形縫，變形縫采用非硫化丁基橡膠止水帶，縫間充填雙組份聚硫橡膠泡沫。

3、地鐵車站建筑設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

針對(duì)地鐵車站照明用電負(fù)荷大的問題，要在滿足規(guī)范的原則下，采取必要的節(jié)能措施，降低停車場(chǎng)照明耗電量是十分必要的。盡量采用混合照明，采用分區(qū)照明設(shè)計(jì)。照明光源選用的原則，所選照明光源應(yīng)具有顯色性好、發(fā)光效率高的特點(diǎn)，啟點(diǎn)可靠、使用壽命長(zhǎng)，快捷，方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。限制照明功率密度LPD值，提高照明能效。設(shè)計(jì)中，實(shí)際計(jì)算的LPD值不應(yīng)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按逐個(gè)房間或場(chǎng)所使用條件及功能確定照度標(biāo)準(zhǔn)，初選燈具、光源、鎮(zhèn)流器的類型規(guī)格，計(jì)算平均照度，使之符合規(guī)定的照度標(biāo)準(zhǔn)值，并使計(jì)算照度偏差不超過±10。嚴(yán)格執(zhí)行新規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)，始終貫徹綠色照明的理念，選用高光效照明光源，選擇合理的照明方式，通過其他相應(yīng)的措施，嚴(yán)格控制照明設(shè)計(jì)的LPD值，從而達(dá)到軌道交通停車場(chǎng)照明節(jié)電的目標(biāo)。

由于地鐵是一個(gè)人員密集的地下公共建筑，且地下車站對(duì)外連通的口部相對(duì)來說比較少，因此地下鐵道及區(qū)間隧道的機(jī)械事故通風(fēng)至關(guān)重要。考慮到地鐵的站廳或站臺(tái)公共區(qū)的使用面積一般在1500m? 左右，且為了使一個(gè)站廳或站臺(tái)分為兩個(gè)防煙分區(qū)，因此規(guī)范規(guī)定：每個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積不宜超過750m? 。排煙量按每分鐘每平方米建筑面積1m?計(jì)算。地鐵排煙系統(tǒng)，排煙風(fēng)機(jī)及煙氣流經(jīng)的輔助設(shè)備如風(fēng)閥及消聲器等，應(yīng)保證在150℃時(shí)能連續(xù)工作1h。

4、地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)可以分為冬春季、夜間、突發(fā)情況等運(yùn)行方式，按照不同的工況對(duì)地鐵空調(diào)通風(fēng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅可以為旅客提供良好的候車和乘車環(huán)境，還可以提高能源的利用效率，大大節(jié)約運(yùn)營成本。

地鐵新風(fēng)用量標(biāo)準(zhǔn)為：空調(diào)新風(fēng)量：12.6 m3/h

非空調(diào)新風(fēng)量：30m3/h

地鐵公共區(qū)內(nèi)co2濃度控制不超過1.5‰

變風(fēng)量控制首先在美國應(yīng)用，目前成為國際上的主流變風(fēng)量控制，就是通過改變送入車站內(nèi)的風(fēng)量來滿足室內(nèi)變化的負(fù)荷，由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行，所以，風(fēng)量的減少帶來了風(fēng)機(jī)能耗的降低，通過地鐵車站采用變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)，對(duì)地鐵站的送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，節(jié)能效果十分明顯。

目前國內(nèi)運(yùn)行的地鐵線路的通風(fēng)空調(diào)基本上采用的都是恒定轉(zhuǎn)速恒定風(fēng)量運(yùn)行，這對(duì)于能耗要求比較大，近些年，國內(nèi)研究人員和地鐵施工方針對(duì)地鐵的節(jié)能方案進(jìn)行了深入研究，并將國外的變風(fēng)量控制引入國內(nèi)，與變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)合。變頻調(diào)速技術(shù)在國內(nèi)工程界已經(jīng)有比較成熟的應(yīng)用和推廣，尤其在負(fù)荷變化較復(fù)雜的情況下，采用變頻變風(fēng)量控制可以合理的利用能源，對(duì)于地鐵設(shè)備的工況運(yùn)行會(huì)有極大的改善，可以大大減少機(jī)械的磨損，減少其維護(hù)時(shí)間，改善設(shè)備的性能。

大量的實(shí)踐證明，通過站臺(tái)的隧道排熱通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)在正常情況下每天從地鐵運(yùn)營開始到運(yùn)營結(jié)束期間一直運(yùn)作，是長(zhǎng)期運(yùn)作風(fēng)機(jī) 在近期使用低速檔運(yùn)轉(zhuǎn)，在遠(yuǎn)期使用高速檔運(yùn)轉(zhuǎn)，采用雙速風(fēng)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)節(jié)能地鐵公共區(qū)大系統(tǒng)風(fēng)機(jī)采用變頻變風(fēng)量條件，是節(jié)能的有效方案，但是變風(fēng)量的風(fēng)量減少時(shí)，換氣的次數(shù)也減少， 對(duì)于相對(duì)封閉的地下公共區(qū)間， 流行病傳染時(shí)期，需要注意公共衛(wèi)生

在地鐵公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)大系統(tǒng)水泵變頻調(diào)速時(shí)，根據(jù)冷凍水、冷卻水進(jìn)出水的溫差，變頻調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速和流量，控制溫差，節(jié)約能耗，區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)兼站臺(tái)隧道排風(fēng)風(fēng)機(jī)，利用變頻調(diào)速可以充分利用區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)，節(jié)約投資、減少風(fēng)機(jī)占地。

結(jié)束語

在國內(nèi)城市軌道交通高速發(fā)展的背景下，本課題研究旨在較大幅度地降低鐵車站系統(tǒng)運(yùn)行能耗、提高乘客舒適度及火災(zāi)情況下的運(yùn)營安全，以利于實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展，其研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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