我对地铁地下车站环控的设计分析

聂文

聂文（天津市市政工程设计研究院天津市300051）

摘要：“以满足顾客需求为焦点”是环境控制设计单位质量管理体系的基础前提，为了更好的服务于国民，本文作者针对环境控制设计中所存在的一些普遍问题进行了简易分析论述，同时提出相关改进意见。

关键词：地铁站；设计；机房；风亭；优化

前言环控专业在地铁工程设计中的任务是:列车在正常运行时要保证地铁内部环境的空气质量、温湿度、气流组织、气流速度和噪声等，都必须满足客户的生理及心理条件需求以及设备的正常运转;列车阻塞在区间隧道内时要向阻塞区间提供一定的送、排风量,来保证列车空调冷凝器的正常运转,来保证列车内部乘客能接受的热环境条件;轨道交通系统在发生火灾时,要根据火灾发生的具体位置,可以提供有效的排烟措施,为客户和工作人员供应充分的新风,从而形成一定的迎面风速,引导客户安全撤离。环境控制方案的好坏，既影响本专业设计效果的实现,同时与建筑、结构、工艺、规划及车站总体造价直接相关。

1、改善室外风亭及优化冷却塔设置对于一个地铁车站至少要设置活塞风井4个(排活塞风方案)、排风井2个(U/O与回、排风合用方案)、新风井2个、冷却塔2个。风亭设计形式有高、低风亭,独立与合建风亭。所有方案设计必须达到以下两个条件:一是保证环控气流组织合理并使风道最短以减少沿程与局部阻力;二是满足室外与城市规划的完美结合及噪声达标。目前国内已运行和正在建设的地铁站的风亭与冷却塔的设置均不是很理想。其原因是:风亭设计方案与站内平面布局密切相关,而平面布局受限于当地规划与建筑形式;设计前期建筑专业侧重于城市规划而环控专业参与配合滞后,往往建筑布置满意、规划也审批了,却发现环控气流存在问题。归纳一些地铁审查时存在的普遍问题有:1．1把新风亭、冷却塔、排风亭设计的与出入口距离较近,造成热湿空气或车站排烟倒流至车站。

1．2风亭安装尺寸及布置不全理，城市内多为合建风亭。地铁设计规范6(GB50157)2003)第12.2.43条规定:/当进排风亭合建时,排风口应比进风口高出5m,或错开方向布置,且进排风口最小间距应大于5m。0一般设计进排风口均能错开布置,但不易做到最小间距5m,此时环控专业必须给建筑专业提供经计算得到的风口格栅及其安装高度尺寸。此问题看似简单,但在实际配合中往往容易出现问题,即该配合滞后于建筑规划的审定,从而造成实施的困难。

2、地铁环控系统设计组成部分地铁环控系统主要由五部分组成：区间隧道机械通风（兼排烟）及活塞风系统，简称隧道通风系统；车站公共区部分（站厅、站台、人行通道）的空调、通风（兼排烟）系统，简称车站大系统；车站管理用房及设备用房的空调、通风（兼排烟）系统，简称车站小系统；车站制冷供冷系统，简称车站水系统；车站区间排热（兼排烟）系统，简称UO系统。

2．1隧道通风系统隧道通风系统的设备主要由分别设置在车站两端站厅、站台层的四台隧道通风机、两台推力风机及组合式风阀等组成，其作用是通过机械送、排风或列车活塞风作用排除区间隧道内余热余湿，保证列车和隧道内设备的正常运行，另外在每天清晨运营前半小时打开隧道风机，进行冷却通风。当列车发生火灾时，应尽一切努力使列车运行到车站站台范围内，以利于人员疏散和灭火排烟。当发生火灾的列车无法行驶到车站而被迫停在隧道内时，应立即启动风机进行排烟降温：隧道一端的隧道风机向火灾地点输送新鲜空气，另一端的隧道通风机从隧道排烟，以引导乘客迎着气流方向撤离事故现场，消防人员顺着气流方向进行灭火和抢救工作。

2．2车站大系统车站每端分别设置一条送风道和一条排风道。每端的送风道内设置1台组合空调机组、1台送风机、1台冬季送风机及消声器、组合风阀等设备。每端排风道内设置1台回排风机（兼作车站公共区排烟）及消声器、组合风阀等设备。其作用是通过空调或机械通风来排除车站公共区的余热余湿，为乘客创造一个舒适的乘车环境，并在发生火灾时通过机械排风方式进行排烟，使车站内形成负压区，新鲜空气由外界通过人行通道或楼梯口进入车站站厅、站台，便于乘客撤离和消防人员灭火。

2．3车站小系统车站小系统主要包括为车站的设备及管理用房服务的轴流风机、柜式、吊挂式空调机组及各种风阀，其作用是通过对各用房的温、湿度等环境条件的控制，为管理、工作人员提供一个舒适的工作环境，为各种设备提供正常运行的环境。

2．4车站水系统车站水系统的作用是为车站内空调系统制造冷源并将其供给车站大、小系统，同时将热量通过冷却水系统送出车站。系统由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、定压装置、集水器、分水器、设备之间连接的管线和一些阀门等组成。

国内某城市地铁站制冷机房采用两台离心式冷水机组和一台活塞式冷水机组组合运行的模式，两台离心式冷水机组按大系统空调冷负荷选型，一台活塞式冷水机组按小系统空调冷负荷选型，活塞式冷水机组既可单独运行，也可并入大系统，与离心式冷水机组联合运行。

在正常运行工况的空调季节，根据车站冷负荷的大小来控制离心式及活塞式冷水机组启停的台数；非空调季节，水系统全部停止运行。当发生区间隧道堵塞事故时，水系统按当时正常的运行工况继续运行。

2．5UO系统车站每端设置1台排热风机及消声器、组合风阀等设备，用于排除列车在车站区间释放的热量。设置轨顶排热风道，采用土建结构风道形式，排热风口与列车空调冷凝器对齐。设置站台板下排热风道，采用土建结构风道形式，排热风口应与列车制动电阻器等热源对齐。

通过对排热风机的变频控制和对风阀的转换，满足各工况运行模式的要求。

3、环控系统的优化3．1注重各部分的配合地下车站只有各部分相互配合才能使优化整体的设计方案、减少施工过程中的问题、列车运营更畅通，更舒适。首先，确定设计方案后很重要是预留孔洞。预留孔洞的多少和大小要根据地下车站的层数来决定，每一个孔洞的结构设计均要通过计算对现浇钢筋混凝土板做特殊处理。在设计与施工程序上中通常很难发现忘记给结构留孔,一般发现的时候已经是设备安装阶段了，这样就会引起一系列麻烦，影响工期。其次，要严格注意车辆限界。由于误差在土建施工过程中不可避免会存在，因此，设计时要先画限界图,并在设备和限界之间预留一定的距离。设计环控轨顶排热风道、环控射流风机及电力接触网等设施时需要先计算限界，并注意配合其他部分不要超限。

3．2环控机房优化地铁环控公共区大系统在正常情况下的通风空调负荷和发生火灾情况下的排烟负荷都不小；然而设备管理用房小系统的问题表现在变电所里的设备发热量比较大等。如此一来，机房面积过大，即增加了土地成本，又增大了工程量，造成不必要的浪费；面积过小又不符合功能要求，还会对日常管理维修带来不便。方案优化需要有合理建筑布局，但是建筑方案又受城市的整体规划和地铁的线路等条件限制。建筑方案各阶段的设计及调整要有环控设计人员的积极参与和紧密配合以使各个接口环节方案得以优化。

结束语针对以上，作者认为环控设计首先要重视自己的系统管线,一个车站的环控大、小系统风道与冷水管道交叉有时会有三四层界面,管线的合理分布与建筑平面、环控机房、孔洞预留位置的合理性分不开。

因此,设计时环控先要做好综合管线优化方案，可使环控设计更科学更合理。

参考文献：[1]北京城建设计研究总院.GB50157)2003地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003_