地鐵暖通空調系統(tǒng)設計問題分析

胡海明

摘 要：暖通空調系統(tǒng)作為地鐵眾多系統(tǒng)中的最重要組成部分之一，直接關系到人們乘坐地鐵的舒適性，但是其系統(tǒng)的綜合性和復雜性決定了其設計必須要進行統(tǒng)籌規(guī)劃，因此必須加強對地鐵暖通空調系統(tǒng)相關設計問題的優(yōu)化和改進。文章基于我國地鐵暖通空調系統(tǒng)設計現(xiàn)狀，就其中一些關鍵性設計問題及對策進行了深入探討。

關鍵詞：地鐵；暖通空調系統(tǒng)；供暖設計

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0073-02

近年來，為了緩解我國城市交通擁堵問題，順應城市現(xiàn)代化發(fā)展步伐，減少占城市建設面積的用量，地鐵逐漸成為了城市交通重要的工具。為了給乘客營造一個舒適、便捷、安全的地鐵乘坐環(huán)境，就必須確保地鐵暖通空調系統(tǒng)設計的科學性和適宜性，確保其在滿足地鐵空間環(huán)境協(xié)調管理的基礎上，盡量降低其運行能耗。

1 通風空調系統(tǒng)設計問題及對策

地鐵系統(tǒng)具有內部空間緊湊、系統(tǒng)多且布置復雜等特征，所以在設計其內部暖通空調系統(tǒng)時需要綜合考慮多方面、多層次的內容。在空調制冷循環(huán)水系統(tǒng)、車站空調通風系統(tǒng)以及區(qū)間空調通風系統(tǒng)等相關系統(tǒng)設計的過程中，如何才能實現(xiàn)科學化設計是一個值得深入探討的重要問題。下面對地鐵暖通空調三大系統(tǒng)設計關鍵問題進行考慮。

1.1 循環(huán)水系統(tǒng)設計

循環(huán)水系統(tǒng)是地鐵暖通空調系統(tǒng)中重要的組成部分，關系到整體空調系統(tǒng)能否正常工作。在對其設計期間，設計人員必須要結合地鐵所配的空調型號以及相應的負荷值，科學地選擇和配置適合類型的冷水機。在目前大部分的設計中，冷水機組均是根據(jù)大小系統(tǒng)的負荷值按照兩臺具備相同制冷能力的設計來選擇的，這樣有互為備用的好處，但是在實際運行中是非常不節(jié)能的，更何況在重要房間還再次增加備用多聯(lián)機系統(tǒng)，重復設計增加投資。在實際的設計中，特別是當大系統(tǒng)冷負荷偏小時，建議大小系統(tǒng)分別設置冷水機組的形式，這樣可以根據(jù)實際運營時間靈活開啟冷水機組，保證系統(tǒng)節(jié)能。在設備實際的運行期間，需要結合地鐵車站中內部空間的負荷值變化情況來選擇功能大小的機組作為供冷能源。在車站空調系統(tǒng)冷循環(huán)中，可以采用系統(tǒng)運行中單臺及雙臺運行相結合的方式，以及借助變流量控制法來確保水泵運行中流量值可以維持在穩(wěn)定狀態(tài)。注意的是如果負荷值出現(xiàn)改變時，需要借助負荷變化和冷凍水的回水溫度進行匹配。

1.2 車站設備管理用房通風空調系統(tǒng)設計

在地鐵車站中，設備管理用房是非常重要的組成部分，設備管理用房通風空調的設計直接關系到整個管線綜合甚至功能的實現(xiàn)，考慮到地下空間有限，設備管理用房通風空調系統(tǒng)不宜分得過細過多。根據(jù)運營周期及使用功能的不同，設備管理用房可以劃分成三種主要類型，即：非空調、管理用房空調以及氣體滅火保護空調。實際上，車站設備管理用房因為設計較多的子系統(tǒng)使其通風空調系統(tǒng)比較復雜，需要設計人員統(tǒng)籌規(guī)劃和設計，確保相關子系統(tǒng)得到合理規(guī)劃，并盡量使系統(tǒng)簡化。對于站臺層的一些通風房間完全可以納入到空調系統(tǒng)，提高了房間品質沒有問題，最重要的是簡化系統(tǒng)，節(jié)省空間。還有對于排煙系統(tǒng)和排風系統(tǒng)，如果可以匹配或者加大排風量進行匹配盡可能選擇雙速風機，并共用排風管，這樣可以節(jié)省空間，同時又避免專用排煙風機長期擱置造成的投資浪費或者啟動不了的事故。

1.3 車站公共區(qū)及區(qū)間隧道通風空調系統(tǒng)設計

目前，對于車站公共區(qū)及區(qū)間隧道通風空調系統(tǒng)設計有兩個主流模式，一個是集中閉式系統(tǒng)，一個是屏蔽門系統(tǒng)。集中閉式系統(tǒng)把隧道通風和車站公共區(qū)通風空調結合起來，運營方便，但是土建規(guī)模較大，能耗較高，公共區(qū)空氣質量差，還有不適的吹風感等；而屏蔽門系統(tǒng)完全把地鐵車站隧道通風和車站公共區(qū)通風空調分開設置，利用屏蔽門隔熱避免車站公共區(qū)的冷量損失，但是需要單獨的區(qū)間隧道通風設備。從目前大部分已運營車站的城市來看，隧道通風設備排熱風機基本不開或少開也能滿足區(qū)間的規(guī)范要求溫度，因此能取消軌頂軌底風道不管是對投資還是土建方案及施工來說都是非常有益的，屏蔽門系統(tǒng)也成了主流的系統(tǒng)方案。對于取消軌頂軌底風道目前都在研究和部分試驗階段，例如鄭州地鐵、哈爾濱地鐵都在新線將考慮取消軌底風道。但是考慮到地下土壤的蓄熱及列車運行產生的廢熱，對于百年地鐵工程來說完全取消軌頂軌底風道是否可行還有待進一步研究和長時間驗證。那么能否結合集中閉式及屏蔽門系統(tǒng)的優(yōu)點，既能保證車站公共區(qū)域通風系統(tǒng)和區(qū)間隧道通風系統(tǒng)二者可以正常運行，又安全可靠、節(jié)約能耗降低規(guī)模，值得業(yè)界深入研究。

2 供暖熱源設計問題及對策

2.1 主要設計問題闡述

土壤的蓄熱性能決定了地下車站平時溫度比室外溫度普遍高，加上地下空間較為封閉，特別是在南方，地鐵系統(tǒng)冬季供熱的基本不考慮，一般預留插座采用電輔熱供暖。但是在北方，冬季時間長，氣候寒冷，地下環(huán)境依舊寒冷，加上地鐵冬季運行新風的補入，供暖設計為北方寒冷地區(qū)地鐵暖通空調設計尤為重要的一部分。目前我國地鐵供暖熱源主要包括兩種形式，即：風冷熱泵和多聯(lián)機。

2.2 地下車站供暖熱源選擇

風冷熱泵因其技術成熟目前是地下車站包括商業(yè)開發(fā)最常用的冷熱源形式，與冷水機組加電輔熱的形式相比，風冷熱泵不僅能提高較好的熱源，而且可以節(jié)省冷水機房面積。

多聯(lián)機系統(tǒng)簡單靈活，安裝方便，控制簡單，無需額外的機房，特別是變頻技術的日益成熟，變頻多聯(lián)機系統(tǒng)目前正在大量的被使用在地鐵暖通空調設計當中。與風冷熱泵系統(tǒng)相比較，多聯(lián)機系統(tǒng)可以大量減少地下機房面積，系統(tǒng)設計簡單方便，無需大型空調機組等末端，而且安裝方便迅速，運營可根據(jù)需求隨時調控啟閉。當然，多聯(lián)機系統(tǒng)也有自己的缺點：不能實現(xiàn)新風系統(tǒng)，需額外的新排風設備；系統(tǒng)作用半徑偏小，需要多組多聯(lián)機組；對于高寒地區(qū)其制熱效率會很低；系統(tǒng)在吊頂上布置漏液檢查及維修不便等。但是，地鐵的規(guī)模及運營期的節(jié)能是地鐵設計最重要也是最敏感的問題，而多聯(lián)機系統(tǒng)正好擁有上述優(yōu)勢，加上技術的越來越先進和成熟，變頻多聯(lián)機將會在地鐵暖通空調設計越來越多的被推薦采用。

2.3 車輛段供暖熱源選擇

地鐵車輛段一般選址在距離城市中心較遠的空地，場段內綜合辦公樓為其最重要的建筑，有時線路的控制中心還設置在其中。綜合辦公樓為地上多層建筑，一般包含辦公室、公寓、食堂、浴室等功能房間。作為辦公生活一體的多功能建筑，其暖通空調設計特別是冷熱源的設計選擇是十分重要的。目前大多數(shù)冷熱源采用的還是風冷熱泵機組，但是考慮到綜合辦公樓場地比較空曠，建議選擇地源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)主要由地埋管、地源熱泵機組以及室內空調末端系統(tǒng)組成，由于其來源于全年溫差穩(wěn)定幾乎不受外界環(huán)境影響的而且清潔的淺層地熱資源，地源熱泵系統(tǒng)已經(jīng)廣泛用在鐵路建筑的采暖和供冷中。地鐵車輛段綜合辦公樓與鐵路建筑類似，而且面積及規(guī)模更大，采用地源熱泵可以更好發(fā)揮其效能。雖然地源熱泵空調系統(tǒng)初投資偏高，但是運營費用較低，兩三年就可回收投資成本。當然在具體的設計中，是選用冷卻塔輔助冷源的地源熱泵系統(tǒng)形式還是熱回收型的地源熱泵系統(tǒng)形式需要多方面比選。

3 結束語

總之，暖通空調系統(tǒng)設計是整個地鐵設計的重要環(huán)節(jié)，而其自身系統(tǒng)的復雜性和空間的占有性決定了相應設計及協(xié)調難度比較大。為了確保暖通空調系統(tǒng)設計的科學性和合理性，必須要對地鐵三大系統(tǒng)、供暖熱源問題等關鍵設計問題進行認真分析和對比選擇，確保可以為地鐵乘客提供一個舒適、安全的出行環(huán)境，不斷推動我國地鐵事業(yè)建設的發(fā)展。

參考文獻：

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