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地铁通风与空调设计手册

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2015年09月23日  点击数:5868

地铁通风与空调设计手册

地铁


1  主要设计原则


1) 通风空调系统的设计应考虑线网资源的共享利用。

2) 高架站公共区不考虑设置空调,采用自然通风,设备管理用房区建议采用分体空调或变频多联空调系统。

3) 通风空调系统应按远期(2039年)运营条件(预测的远期客流和最大通过能力)进行设计,在不影响使用功能的前提下,设备可考虑近远期分期实施的可能性或采用不同的运行模式。

4) 工艺设备用房的通风空调系统应根据相关规范满足其工艺要求的运行环境。

5) 通风空调系统应为乘客提供适宜的环境,为地铁工作人员和设备提供良好的工作环境和运行环境。发生事故时通风空调系统应能迅速切换到事故通风模式,排除烟气和进行事故通风,为乘客和消防人员提供新鲜空气,保障乘客安全疏散。

6) 通风空调系统设计时应根据各区域运行时间的不同、运行性质的不同尽量分开设置。

7) 车站通风空调房间尽量按照就近服务和相临布置原则,以尽量缩短空气的输送距离、减少运行费用。

8) 风亭的设计应与城市环境条件相协调并充分考虑城市主导风向的影响,防止进、排风气流短路。风亭噪声应根据所处的环境保护区域及周边噪声控制敏感点的位置,控制在有关标准所规定的范围内。

9) 通风空调系统应采用运行安全、技术先进、可靠性高、节省空间、便于安装和维护、高效节能且自动控制性能高的设备。

10) 通风空调系统的设计和设备的配置应充分考虑采用节能调节措施,应参考《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)的要求。

11) 通风空调系统设计应满足《公共场所集中空调通风系统卫生规范》的要求。

12) 通风空调系统设备应选用运行安全、技术先进、工艺成熟、高效节能、节省空间、便于安装和维护、且自身自动控制程度高的设备,并在满足功能需求的前提下立足于设备国产化。


2  主要设计规范


1)    《地铁设计规范》(GB50157-2003)

2)    《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50347 2003)

3)    《建筑设计防火规范》(GB 50016-2006)

4)    《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)(2005年版)

5)    《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)

6)    《工业企业设计卫生标准》(GBZ 1-2010)

7)    《声环境质量标准》(GB3096-2008)

8)    《公共场所集中空调通风系统卫生规范》(卫生部2006)

9)    《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005)

10)  《人民防空工程设计防火规范》(GB50098-98)


3   主要设计标准


3.1  室外计算参数


地下车站公共区:

夏季空调室外计算干球温度:32.4℃  相对湿度:  66 %

夏季通风室外计算干球温度:28℃

冬季通风室外计算干球温度:2℃

车站设备及管理用房:

夏季空调室外计算干球温度:34.8℃

夏季空调室外计算湿球温度:28.1℃

夏季通风室外计算干球温度:30.6℃

冬季通风室外计算干球温度:-1.1℃


3.2  室内计算参数


1) 地下车站(站台设置屏蔽门)

站厅夏季空调设计参数:干球温度:30℃

                          相对湿度:40% ~ 65%

站台夏季空调设计参数:干球温度:29℃

                          相对湿度:40% ~ 65%

地下换乘平台空调设计参数:干球温度:29℃

                         相对湿度:40% ~ 65%

出入口通道(超过60m时)干球温度:30℃ 相对湿度不控制


2) 设备管理用房设计参数见表14-1。

表14-1                  设备及管理用房设计参数

房间名称

冬季

夏季

小时最小换气次数

计算温度 (℃)

计算温度 (℃)

相对湿度(%)

进风

排风

男女更衣室、乘务员休息室、票务室

18

27

40~60

6

6

车站控制室、电控室、变电所控制室

18

27

40~60

6

5

安全门控制室、AFC机房、银行

16

27

40~60

6

6

通信设备室、信号设备室、外部通信室、

公安通信室


12


27


40~60


6


5

降压变电所、牵引降压混合变电所

——

36

——

按排除余热计算风量

照明配电室、AFC配线间

16

36

——

4

4

工务工区用房、通信工区检修室

16

27

<65

6

6

AFC电源室、蓄电池室

16

30

——

6

6

盥洗间、公共洗手间

>5

——

——

——

20

清扫工具室、车站用品库、广告设备库、气瓶室


——


——


——


——


4

污水泵房、废水泵房、消防泵房

5

——

——

——

4

通风空调机房、冷冻机房

——

——

——

6

6

注:车站控制室、会议室等的空调换气次数应不少于6次/h;盥洗间、洗手间排风量每坑位按100m3/h计算,且小时换气次数不宜少于10次。


3) 站台、站厅(当送风为同一空调器时按站台送风温差控制)△T≈10℃

电气用房如采用冷风降温时,送风温差应保证在电气设备空载时不结露的情况下,适当提高送风温差, 一般取△T≈15℃~19℃。

其它设备管理用房区域  △T≈10℃。


4) 隧道通风系统主要设计参数

⑴ 隧道温度:正常运行时区间隧道内最热月日最高平均温度≤40.0℃。

⑵ 阻塞运行时送风量保证断面风速不小于2m/s,并控制列车顶部最不利点隧道温度低于45℃。

⑶ 隧道烟气控制流速:2m/s≤V<11m/s

⑷ 隧道内压力变化标准:当压力变化绝对值≤700Pa时,在1.7秒内隧道内的压力变化应≤700Pa;压力变化绝对值>700Pa时,压力变化率必须<410 Pa/s。


5) 新风量标准

⑴车站公共区: 

车站公共区空调季节小新风运行时取下面三者最大值:

a) 每个计算人员按12.6m3/h计;

b) 不小于系统总风量的10%;

c) 屏蔽门漏风量。

地下车站公共区空调季节全新风运行或非空调季节全通风:每个计算人员按30m3/h计算且换气次数不小于5次/h。

⑵车站设备管理用房区:

车站管理、设备用房区:空调计算人员新风量按30m3/人.h计。


6) 通风空调计算人员数量

(1)  车站公共区

根据乘客在车站停留时间和车站客流情况,通过停留时间与小时高峰客流的关系计算得出站厅、站台的通风空调计算人员数量。

非换乘车站公共区

乘客在车站平均停留时间如下:上车客流车站平均停留时间为按行车间隔加2分钟,其中站厅停留2分钟,站台停留一个行车间隔;下车客流平均车站停留时间为3分钟, 站厅、站台各停留1.5分钟,客流按车站远期客流计算。

换乘车站公共区

换乘客流车站停留时间:换乘上车客流站台停留一个行车间隔,换乘客流其它地方停留1.5分钟。

(2)  车站设备管理用房

按室内实际人数计算,且计算总人数不得少于2人。


7) 噪声标准

车站内站厅、站台       ≤70dB(A)

通风及空调机房          ≤90dB(A)

非通风空调设备用房    ≤60dB(A)

管理用房                   ≤60dB(A)

地面设施:通风空调设备传至地面风亭、室外冷却塔、布置在室外的空调室外机等地面设施的噪音应符合GB3096-2008《声环境质量标准》及环评报告的要求,各类别环境噪声值见见表14-2。


表14-2         环境噪声值        单位:dB(A)

类别

适用范围

时段

昼间

夜间

0

1

疗养、高级别墅、高级宾馆区

50

40

1

居住、文教区

55

45

2

混合区

60

50

3

工业区

65

55

4

4a类

交通干线两侧

70

55

4b类

铁路干线两侧

70

60


8) 空气质量标准

二氧化碳浓度                              ≤1.5‰

可吸入颗粒物的日平均浓度            <0.25mg/m3


9) 流速设计标准

区间隧道早晚冷却通风断面平均风速  ≥2.0 m/s

金属风道最大排烟风速                   ≤20 m/s

非金属风道最大排烟风速                ≤15 m/s

其它设计流速应符合相关规定要求。


10)     防排烟设计标准

⑴ 地下车站及区间隧道内设置防烟、排烟及事故通风系统。

⑵ 按全线同一时间内发生一次火灾考虑,对于换乘车站,按同一车站同一时间发生一次火灾考虑。

⑶ 一辆列车火灾规模按5MW设计,同时考虑1.5倍的安全系数。

⑷ 列车发生火灾且停在区间隧道内时,其控制烟气流动的风速应根据隧道内烟气控制模型的临界风速计算确定,断面风速应在2.0~11.0m/s之间。

⑸ 地下车站站厅、站台、换乘厅的防火分区应划分防烟分区,每个防烟分区的建筑面积不宜超过750m2,且防烟分区不得跨越防火分区;排烟量按每分钟每平方米建筑面积1m3计算,排烟设备的排烟能力按同时排除两个防烟分区烟量配置,并应有1.1倍的漏风系数;当站台发生火灾时,应保证站厅到站台的楼扶梯口处具有不小于1.5m/s的向下气流。

⑹ 地下站设备管理用房区在同一防火分区内总建筑面积超过200┫或单个房间面积超过50┫且经常有人停留的房间应设机械排烟;最远点到地下车站公共区的直线距离超过20m的内走道(其排烟量应为走道面积加上不排烟最大房间面积计算),连续长度大于60m的地下通道和出入口通道设机械排烟。机械排烟系统的排烟量:在担负1个防烟分区时,按60m3/(h?m2)计算;在担负2个及2个以上防烟分区时,按最大防烟分区面积120m3/(h?m2)计算。单台风机排烟量不应小于7200 m3/h,排烟设备应考虑10%~20%的漏风量,排烟时应设有不小于50%排烟量的机械补风。

⑺ 排烟口距最不利排烟点不应超过30m,排烟口不应被下方的设备管线遮挡。

⑻ 超过2层的设备管理用房区的封闭楼梯间应设置机械加压送风系统;车站控制室在车站发生火灾时应相对周边区域保持正压。

⑼ 区间隧道通风系统排烟设备及烟气经过的辅助设备要求在150℃能连续有效工作1小时;车站隧道通风系统、车站排烟设备及烟气经过的辅助设备要求250℃能连续有效工作1小时。

⑽ 设计安全系数

通风空调系统的设备在利用设计计算值选型时,制冷机的冷量、空调器的冷量和风压、水泵的水流量和扬程、风机的风量和风压等均应考虑一定的安全系数。图纸中表示最终的设备选型参数(风量、冷量、全压、扬程、流量等)

空调器设备选型冷量   =  计算冷量   *   1.1

空调器设备选型风量   =  计算风量  *   1.1

制冷机的冷量         =  计算冷量

冷却塔的选型水量    =  计算水量   *   1.3

水泵的设备选型流量   =  计算流量(并联工况应考虑流量折减)

水泵的设备选型扬程   =  计算扬程   *   1.1

风机的设备选型风量   =  计算风量   *   1.1

风机的设备选型全压   =  计算全压   *   1.1


3.3  风亭设计要求


1) 风亭应位于洁净地带,进、排风亭宜合建,排风口与进风口直线最短距离≥10m,且与周围建筑物的直线最短距离≥5m。

2) 进风亭进风格栅底部距地坪应≥2m,位于绿化带内时≥1m。


4   通风空调系统组成与功能


1) 系统组成


通风空调系统包括隧道通风系统和车站通风空调系统两大部分:隧道通风系统(含防排烟系统)分为区间隧道通风系统和车站隧道通风系统两部分;车站通风空调系统分为车站公共区通风空调系统(含防排烟系统)、车站设备管理用房通风空调系统(含防排烟系统)及空调水系统。


2) 主要功能


⑴隧道通风系统(含防排烟系统)

列车正常运营时应能排除隧道内的余热余湿,确保隧道内的最热月日最高平均温度≤40℃,同时使隧道内空气压力变化率满足相关设计标准;

列车阻塞时应能向阻塞区间提供一定的通风量,控制隧道温度以满足列车空调器仍能正常运行的要求。风量保证断面风速不小于2m/s,并控制列车顶部最不利点隧道温度低于45℃。

列车火灾时应能及时排除烟气和控制烟气流向,诱导乘客安全撤离火灾区域。


⑵车站公共区通风空调系统(含防排烟系统)

车站公共区通风空调系统(简称车站大系统)在正常运营时为乘客提供过渡性“暂时舒适”环境。

当车站公共区发生火灾时,车站大系统(可与其它系统协调动作,例如隧道通风系统)应能迅速排除烟气,同时为乘客提供一定的迎面风速,诱导乘客安全疏散。


⑶设备管理用房通风空调系统(含防排烟系统)

设备管理用房通风空调系统(简称车站小系统)正常运营时,应能为地铁工作人员提供舒适的工作环境及满足设备良好的运行环境条件。

当车站设备管理用房区发生火灾时,应能及时排除烟气或进行防烟防火分隔。


⑷空调水系统

空调水系统负责向车站公共区和设备管理用房区空调季节提供空调设备用冷冻水,能根据车站运营和非运营时段及全日负荷变化情况自动进行水系统负荷调节,实现节能运行。


5   地下线通风空调系统方案比选


5.1   通风空调系统比选


南京地铁六号线全长63.1km,共设置20座车站,其中高架站3座,地下站17座。其中机场段工程全长约37.5km,高架段长约18km,过渡段长约0.8km,地下段长约19.2km,共设置9座车站,高架车站3座,地下车站6座。

目前在我国地铁通风空调系统制式应用比较广泛的主要有屏蔽门系统及集成闭式系统(结合南京地铁之前一些线路的设置情况按设置全高安全门的集成闭式系统考虑),现就这两种系统形式比较分析。


1) 屏蔽门系统的特点

目前屏蔽门系统技术已经比较成熟,被广泛应用于我国多个城市的地铁线路中,特别是一些空调季节较长的高温高湿地区,如广州、深圳等地更是普遍采用,原广州地铁1号线采用的是开闭式通风空调系统,现已全部改造加装完屏蔽门系统。

与集成闭式系统相比屏蔽门系统有如下一些特点:

⑴ 地下站站台公共区域设置屏蔽门与行车隧道隔离,安全性大大提高。

⑵ 除列车停靠站台供乘客上下车外屏蔽门处于关闭状态,大大减少了因车站与隧道间空气对流的冷负荷损失,同时也提高了车站空气洁净度,列车进、出站带来的噪音也有所降低。

⑶ 活塞效应对车站的影响将减至最低程度,改善了车站的气流组织,可以较好地控制车站的温、湿度;而活塞效应本身得到加强,有利于隧道的活塞通风。列车正常运行时,区间隧道通风采用开式运行,依靠活塞效应将区间隧道的热空气排至外界,同时引入室外的新风来冷却隧道。

⑷ 合理配置通风空调系统在设备初投资、运行费用上会优于集成闭式系统。


2) 集成闭式系统的特点

目前,采用集成闭式系统(兼作开式运行)的轨道交通仍然还占据着一定的比例,特别是一些空调季节相对较短的北方城市和早期建造的地铁,与屏蔽门系统相比其有如下一些特点:

⑴ 由于列车活塞效应携带了部分车站公共区冷空气进入隧道,空调季节隧道的平均温度要比屏蔽门系统低。

⑵ 隧道通风系统的运行方式根据室外气候的变化可采用开式或闭式运行。

⑶ 在正常闭式运行时,列车的活塞效应会将车站的空气引入区间隧道内,同时将隧道的热空气引入站内,这样空调季节将会导致车站的冷量损失,使空调系统投资和运行费用较高。

⑷ 受活塞风的影响,车站的温度场、速度场难以维持稳定,同时车站空气品质也较难控制。

结合目前我国地铁线路运行情况来看,无论是屏蔽门系统还是集成闭式系统,两种方案在技术上均可行,而且都较成熟。考虑到屏蔽门系统方案在运行能耗、费用以及站台候车区的安全性、车站空调的舒适性、站内空气品质等方面的优势,南京地铁六号线机场段工程地下站推荐采用设置屏蔽门的通风空调系统制式,高架站站台候车区域与轨行区之间设置半高安全门。


5.2   隧道通风系统


屏蔽门制式下的隧道通风系统由两部分组成:区间隧道通风系统和车站隧道通风系统。区间隧道通风系统的机房和风井一般布置于区间隧道两端,对于有配线的区间或长区间根据不同情况可能存在区间射流风机或中间风井。车站隧道通风系统的机房和风井一般设置于车站的两端。

1) 车站隧道通风系统

根据目前南京地铁六号线机场段工程车站站台层有效长度为120米,结合既有线路的运行情况,车站隧道通风系统按照双端排风形式设计,布置详见图14-1所示:

车站隧道通风系统设备配置图

图14-1 车站隧道通风系统设备配置图


2) 区间隧道通风系统

⑴方案一:双活塞风井方案(以下简称双活塞系统)

参照目前国内地铁线路的配置情况,大多数区间隧道通风系统采用以下方式,称为标准配置,即在区间两端对应每一隧道设置一活塞风井、配置一台隧道风机和相应风阀等设备,每端两台隧道风机可实现互为备用及事故情况下向同一隧道送风,车站隧道风机与区间隧道风机分开设置,布置详见图14-2所示:

图14-2 双活塞系统设备配置图


⑵方案二:单活塞风井方案(以下简称单活塞系统)   (原文链接 http://www.iwuchen.com/a-970/)

通过模拟计算得知,可取消方案一标准配置中列车进站端的活塞风道,保留出站端的活塞风道,即在系统上取消了一条活塞风道,每个车站一端只有一条活塞风道至地面,同时车站每端设置两台隧道风机互为备用,共用一处风亭,与方案一比较,该系统优点是,活塞风井数量减少,土建规模小,活塞风井、隧道风机的位置灵活,控制风阀数量少,其缺点是,隧道内换气数少,隧道内温度相对较高,行车阻力较大,增加列车运行的牵引能耗。该方案车站隧道风机与区间隧道风机也是分开设置,布置详见图14-3所示:

图14-3 单活塞系统设备配置图

由于采用屏蔽门系统需要避免两侧隧道连通造成的活塞风短路现象,上图中的配置在正常情况下活塞风道只对一侧隧道开启,而另一侧隧道的风阀需完全关闭。


⑶方案三:隧道风机兼容排热风机方式(以下简称兼容系统)

由于区间隧道发生列车阻塞和火灾事故的几率很低,因此隧道风机使用率很低,除每天早晚通风外,一般均为停用状态。本方案考虑采用区间隧道风机与车站隧道风机合并设置。

与方案2相比,该方案不同之处在于车站隧道风机与区间隧道风机合并设置,车站隧道排风通过区间隧道风机变频运行实现。该系统优点是,减少了风道和机房的占地面积,而且减少风机的数量;其缺点是,隧道内换气数少,隧道风机在变频运行车站隧道排风时效率较低,对设备性能要求高,运营维修频率增加,风阀数量多,控制模式较复杂,由于该系统受配线影响较大,一般无法在带配线的车站中使用,布置详见图15-4所示:

图14-4 兼容系统设备配置图


⑷方案选择

方案二与方案三的最大不同之处是隧道风机是否兼作轨道排风机使用,方案一与方案二的隧道风机与车站隧道排风机分别独立设置,因此风机选择简单,但需多占用一个轨道排风机房。方案三车站隧道排风机功能由隧道风机兼任,风机减少两台,但需对隧道风机进行变频调节以满足风机的两个工作点要求;在运行费用上两种方式基本相当,但由于方案三增加变频器的损耗,因此方案三略多;在系统运行功能上,方案二由于两台隧道风机是完全的并联关系,因此两台风机同时运行时必须同向运转,方案一与方案二隧道通风风道与车站大小系统风道完全独立,隧道通风系统与车站系统互不影响,方案三虽可以满足两台风机按不同方向运转的要求(一台送风一台排风方式),但由于有一台隧道风机与车站大小系统共用风道,因此与该风道相连的大小系统对电动风阀关闭的要求较高,必须重视与车站排风道上相连电动风阀的密闭性。

模拟计算得知,地下车站每条隧道设置两个活塞风井比在出站端设一个活塞风井的隧道平均温度低,且列车在隧道内运行的空气阻力也有一定程度的减少,从而可以减少列车运营的牵引能耗,但由于车站每端多出一个活塞风井,双活塞方案土建投资较高。

结合本线特点,线路多处于市郊,周边建筑物较少,用地协调难度相对市区要小,同时考虑到远期区间隧道壁面温度的进一步降低,推荐采用方案一的双活塞系统方案。

本线路区间长度较长,如佛城西路站到正德学院站区间有3.6Km,正德学院站到南京南站区间有4.1Km,行车组织存在同一时刻区间两辆车前后追踪的情况,根据防灾要求,需要设置中间风机房。中间风机房设置活塞风井,正常运行时增强长区间与室外的通风换气,降低区间隧道温度;列车运行时减少行车阻力,降低运营能耗,布置详见图14-5所示:

 

图14-5 中间风机房系统图

5.3   公共区通风空调系统

屏蔽门制式下的公共区通风空调系统仅是服务于车站站厅、站台及换乘通道等公共空间,简称大系统。根据本线情况,车站站台有效长度为120m,结合南京既有线路的设置情况,车站大系统采用双端送风,即空调设备分别布置于车站两端,共同负担整个车站公共区的通风空调。布置详见图14-6所示:

图14-6 公共区全空气双端送风系统图

该系统采用双风机全空气一次回风系统,车站站厅层两端分设一个环控机房,每个环控机房设一台组合式空调器、一台空调新风机、一台回排风风机、一台排烟风机和相应的风阀,共同负担整个车站公共区的空调送风、回排风及排烟,满足空调季节小新风运行、空调季节全新风运行和非空调季节全通风运行三种运行工况。

合理配置大系统空调设备,根据运营时段的不同采用变频运行,组合式空调器和回排风机设置变频器,可进一步降低运行费用。


5.4   供冷方案

根据本线线路、站位情况,地面用地限制条件较少,且站间距较大,所以,推荐采用分站供冷方式。根据车站大小系统负荷的不同冷水机组的配置有如下两个方案:1、主机采用两大一小配置:运营时间内由两台大的冷水机组负担大小系统负荷,夜间小系统运行时单独开启小的一台冷水机组提供冷源;2、采用两台等冷量冷水机组配置,总冷量按大小系统负荷确定,夜间单独开启其中一台为小系统提供冷源。

螺杆式冷水机组一般冷量可调节范围在25%~100%之间,其各部分负荷下的能效比(COP)值如图14-7:

图14-7 螺杆式冷水机组能效比

根据上图显示,冷水机组在50%~80%的部分负荷的COP值是最高的,而在40%以下部分负荷的COP值将会急剧下降。所以,对于车站是采用两台等冷量冷水机组还是采用两大一小冷水机组并联运行需作综合经济性比较,如表14-3:

方案描述

两大一小共三台冷水机组

两台等冷量冷水机组

土建初投资差额(万元)

+30

0

设备初投资差额(万元)

+20

0

年运行费用差额(元)

0

>+6

系统优点

1、各冷水机组间相对独立,系统运行灵活性强;

2、机组运行效率高。

1、设备数量较少;

2、初投资较小;

3、环控机房面积较小。

系统缺点

1、设备数量较多,初投资大;

2、冷却塔占地较大,影响地面景观;

3、环控机房面积较大。

1、机组运行效率较低,运行费用高;

2、系统运行灵活性弱;

3、在夜间及过渡季节低负荷运行时机组容易频繁启停,影响机组寿命。

备注

1、车站总冷负荷为1200kW,小系统冷负荷为300kW;

2、冷水机组运行总时间为9个月,冷水机组在总负荷40%以下的部分负荷运行时间为3个月,且低于40%运行时均按40%时的能效比计算;

3、电费按0.6元/kWh计算;

4、差额中“+”代表增加的费用。

从以上经济分析可以得出,在小系统冷负荷占车站总冷负荷为25%时,冷水机组两大一小的设置方案较设置两台冷水机组的方案初投资增加约500000元,年运行费用减少60000元,静态回收周期8.4年,回收周期较长,当小系统冷负荷所占比例越小,其年运行费用的差额就越大,回收周期就越短。同时,两大一小冷水机组的配置可减少过渡季节、夜间等低负荷情况下冷水机组频繁启停的现象,增加了冷水机组的寿命。所以,各车站应根据冷负荷计算具体情况来确定冷水机的配置。

另外,由于小系统在非空调季非运营时间的负荷比较小,冷源的选择应考虑在15%小系统负荷情况下的稳定运行。推荐选用多机头的螺杆冷水机。

两中方案冷水系统配置详见图14-8及图14-9所示:

图14-8 冷水机组两大一小配置

图14-9 两台等冷量冷水机组配置



6   通风空调系统运行模式及控制


6.1  隧道通风系统运行模式


1) 正常运行

(1)  早晚运行

清晨运营前半小时、夜晚收车后半小时,应根据实际需要,进行排热、机械冷却通风。

(2)  正常运行

列车正常运行时,车站隧道通风系统投入运行而区间隧道通风系统停止运行。在一般区间隧道内利用活塞作用、通过车站两端的活塞风井进行通风换气排除区间隧道的余热余湿;在设有中间风井的区间隧道,开启区间隧道中间风井,利用列车活塞作用,通过车站两端的活塞风井和区间隧道中间风井进行通风换气排除区间隧道的余热余湿。


2) 阻塞运行

当列车因故障或其它原因而必须停在区间(由信号系统确认阻塞后)超过2分钟时,按行车方向进行机械通风,保证列车空调器的运行。


3) 火灾事故运行

当着火列车停在车站时,利用车站隧道通风系统进行排烟,相应的根据情况可开启布置在车站两端的区间隧道风机辅助排烟;当着火列车停在区间隧道内时,应按预定隧道内火灾模式进行排烟,并送入新风诱导乘客疏散。


6.2   车站大系统运行模式


1) 正常运行

(1)  空调季节小新风工况

当站外空气焓值大于车站内空气焓值时,空调系统采用小新风运行。清晨运营前可根据需要,执行预冷模式。

(2)  空调季节全新风工况

当站外空气焓值小于或等于车站内空气焓值且站外空气温度大于空调设计送风温度时,采用全新风空调运行,空调器处理室外新风后送至空调区域,排风全部排至车站外。

(3)  非空调季节全通风工况

当站外空气温度小于空调设计送风温度时,关闭水系统电动蝶阀,外界空气不经冷却处理直接送至空调区域,排风则全部排出车站外。

(4)  夜间运行工况

夜间收车后停止车站空调大系统及其水系统的运行。


2) 车站乘客过度拥挤

当发生突发性客流、区间阻塞、线路故障及其它原因引起车站乘客过度拥挤时,大系统的组合式空调器、制冷机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等空调设备应根据实际情况按当时季节正常运行的满负荷状态运行。


3) 火灾事故运行

车站公共区发生火灾时,立即停止车站空调水系统和小系统,转换到车站大系统火灾模式运行。当站台层发生火灾时,利用站台层排烟系统同时开启隧道通风系统协助运行将烟气经排风井排至车站外,车站内人员迎着新风方向从站台经站厅疏散至地面;当站厅层发生火灾时,利用站厅层排风系统进行排烟,利用出入口自然补风,车站内人员迎着新风方向从车站出入口向地面疏散。


6.3   车站小系统运行模式


1) 正常运行

设有通风空调系统的设备管理用房,当采用全空气系统方式空调时,空调系统采用空调季节小新风、空调季节全新风和非空调季节全通风三种方式进行控制;当采用风机盘管加新风系统时,空调季节利用盘管加新风进行空调,非空调季节只送新风和排风。对只设通风系统的设备、管理用房,全年按设定的通风模式进行。

2) 火灾事故运行

当车站一端设备管理用房发生火灾时,对应区的小系统立即转入到设定的火灾模式运行,同时其它小系统和车站大系统停止运行。根据小系统的形式立即排除烟气或隔断火源和烟气,设有排烟系统的内通道立即进行排烟,设有加压送风的疏散楼梯立即进行加压送风。


6.4   通风空调系统设备监控


车站及隧道通风空调系统的控制由中央控制、车站控制以及就地控制三级组成。

1) 中央控制

⑴ 对全线隧道通风系统的隧道风机(包括区间隧道风机和车站隧道排风机以及中间风机房的隧道风机)、射流风机、电动风阀进行监控。

⑵ 对各站通风空调大系统的空调器、空调新风机、回/排风机、排烟风机、电动风阀进行监视。


2) 车站控制

⑴ 对本站所管辖范围内的隧道通风系统的隧道风机(包括区间隧道风机和车站隧道排风机)、推力风机、射流风机、长区间隧道中间风机房的隧道风机、电动风阀。

⑵ 对设置在车站内的温、湿度监测点进行监视。

⑶ 对本站通风空调大系统的空调器、空调新风机、回/排风机、排烟风机、电动风阀、水管上电动二通阀等进行监控。对本站冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、水管上电动碟阀、水处理设备等进行监视。

⑷ 对本车站通风空调大系统上的防火阀进行监视(由FAS实现);对本站通风空调大、小系统上的防火阀、防烟防火阀进行监控(监视由FAS实现)。

⑸ 对本站通风空调小系统的空调器、空调新风机、回/排风机、排烟风机、电动风阀、电动二通阀等进行监控。

⑹ 对本站通风空调大系统空调器过滤器前后的压差传感器进行监视。

⑺ 对小系统水系统的压差传感器、流量开关等进行监视。


3) 就地控制

⑴ 对设置在车站内的温、湿度监测点进行监视。

⑵ 对本站通风空调大、小系统的空调器、空调新风机、回/排风机、排烟风机、电动风阀、水管上电动二通阀等进行监控。对本站冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、水管上电动碟阀、水处理设备等进行监视。

⑶ 冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、水管上电动碟阀、压差旁通装置由冷水机组群控系统控制。


7   高架车站通风空调设计


7.1   设计标准


1) 室外空气计算参数:

   夏季空调室外空气计算干球温度:34.8℃

   夏季空调室外空气计算湿球温度:28.1℃

   夏季通风室外空气计算干球温度:30.6℃

   冬季通风室外空气计算干球温度:-1.1℃

   冬季采暖室外空气计算干球温度:-1.6℃

   冬季室外空气平均风速:2.5m/s


2) 室内空气计算参数:

   站厅夏季空调设计参数:干球温度不大于30℃

                     相对湿度45% ~ 65%

   设备管理用房夏季空调室内计算温度,详见表18-1。


3) 其他标准

新风量标准、空气质量标准、设备选型附加系数等均与地下车站相同。


7.2   设计原则


1) 对于高架车站,站厅、站台层公共区采用自然通风,由门窗、站厅与站台的连通口自然流通换气。

2) 各站有工艺要求的设备管理用房需设置空调,采用变制冷剂流量分体式空气调节系统。如设备用房和管理、办公用房区域内需要设置空调的房间过少,则可采用单冷或冷、暖型分体式空调器(冬季室内温度要求为18℃的房间采用冷暖型空调)。

3) 各站变配电室设机械排风、自然进风系统。排风机一般应设于侧墙,自然进风口应设置防雨百叶及防虫网,避免飘雨或蚊虫等进入房间。一般情况下不设置屋顶排风机。

4) 自然排烟的房间及车站公共区,可开启外窗面积应不小于建筑面积的2%。

无自然通风条件的房间设机械通风。

5) 对无外窗的房间、走廊等根据相关规范设置。

6) 高架车站的空调、机械排风、排烟设施,均为车站集中控制与就地控制。


8   通风空调系统消声与减振


8.1  活塞风道消声


城市轨道交通地下线的噪声问题发生在通风井距噪声敏感点太近的情况。

区间隧道、车站通风系统的隧道风机、车站隧道风机、各新风机、回/排风机的通风路径与地面相通,其运行噪声可通过活塞风亭、车站进风亭和车站排风亭向地面传播。目前常规设计的进排风道上均设置了消声器,其对环境的影响基本满足国家有关标准要求。活塞风道则需根据风亭位置、噪声等级要求等统筹考虑,妥善处理和解决噪声污染问题。

活塞风道噪声源主要有列车行驶时产生的噪声、活塞风亭百叶气流再生噪声等。

根据风亭周边的条件,通过分析风亭与周边敏感点相对位置,首选在风亭周围设置室外声屏障的方案。

1) 当设置室外声屏障条件不允许时,对处在“4类区”的车站,通过分析风亭与周边敏感点相对位置,按计算需要考虑是否在活塞风亭内设置消声器。

2) 设置室外声屏障条件不允许时,对处在“1类区”、“2类区”的车站,必须在活塞风亭(道)中增设消声器,以满足环保对噪声的控制要求。

3) 百叶选型时需对气流再生噪声提出控制要求。


8.2   设备消声、减振


1) 通风机、空调器、制冷机、水泵、冷却塔等设备是产生噪声和振动的主要设备,在设计中应根据实际情况,优先选择噪声小,运转平稳的产品。

2) 产生主要噪声和振动的设备应在建筑和结构设计配合中考虑消声和减振措施。

3) 车站通风空调系统应根据噪音计算结果确定是否采取消声措施。

4) 风管、水管与设备连接处均应设置减振措施。


8.3   风亭设计要求


1) 地面进风风亭应设在空气洁净的地方,且应布置在排风亭与活塞风亭的上风侧,任何建筑物距通风亭的口部直线距离不小于5 m。

2) 风亭不宜采用敞开式,同时应与周围环境相协调设计为建筑小品。如果风亭受条件限制采用敞开式设置形式时,新风亭与排风亭、活塞风亭间的距离不应小于10m,同时各风井出地面高度不能小于1m并满足防涝要求,四周作绿化遮挡,敞开风亭内部应设置排水设施。

3) 进风亭百叶底部距地面高度应大于2 m,当布置在绿化地带内时,高度可因地制宜适当降低。

4) 当进风亭与排风亭合建时,进风口与排风口方向应尽量错开,进风口百叶应面对主导风向,若进、排风口在同一方向时,排风口应布置在进风口上方,两种风口边沿之间的距离一般应≥5m,避免二次污染,当排风亭与出入口合建时,排风口百叶底部距地面高度一般应≥5m,避免排烟倒灌进车站。

5) 各风道和风亭均应作好防水和排水设计,防止外界水流入风道内。


9   设备国产化与节能措施


9.1   设备国产化


根据目前地铁的建设经验,通风空调设备已能全部实现国产化,从目前各地地铁线路实际运行情况来看,如广州地铁二、三、四、五号线以及深圳地铁一、四号线,性能稳定可靠,维护保证也比较好,国产化的设备是完全能够满足地铁运营要求的,因此南京地铁六号线机场段工程通风空调设备完全能够全部实现国产化。


9.2   节能措施


1) 加强车站规模控制、优化车站内部设备用房的合理布置与风道关系:

可以通过配合建筑设计尽量将车站中各区域使用功能、环境控制参数要求、运行时段要求及消防要求相同或相近的设备及管理用房相对集中布置,并按此分类设置通风或空调系统以简化控制、实现节能运行;对于地下车站通风与空调系统的设备用房应按照就近服务和临近进、排风道的原则灵活布置,以尽量减小通风系统的管路长度和尺寸、减少运行费用。

建筑设计车站出入口时,尽量设置拐弯,并避免同一端的两侧出入口正对,增加室外空气进入车站的阻力,从而减少由于屏蔽门打开时车站内的负压造成的室外空气直接进入车站的风量。


2) 适当加大送风温差,并在满足国家节能标准和噪声标准的前提下适当提高送风速度,以减少车站层高,降低土建造价:

通过采用加大送风温差方式减少送风量、并保证送风温度高于车站站厅露点温度以防结露的前提下,实现风管高度等尺寸的减少来降低车站层高,节省土建造价,达到既满足温湿度要求、卫生要求、又经济的最优送风温差(10~12℃)。

通过适当加大主风管流速并保证其在经济流速范围内:现行国家标准GB 50019-2003《采暖、通风与空调设计规范》中相关条文认为8~10m/s均属于经济流速范畴,而地铁工程通常限制在8m/s以下,但只要通风空调系统的风机水泵满足《公共建筑节能设计标准》的要求:

单位风量消耗功率:Ws<0.42w/m3/h

水系统的输送能效比:ER<0.0241

则可以减小主风管尺寸尤其是高度尺寸,并通过合理选择风口类型,保证由于提高风速带来的再生噪声在车站公共区允许的范围内(≤70dB(A))。


3) 大系统组合空调器、回排风机采用变频控制,在保证车站卫生要求的前提下,设计有效的运行模式,分析计算能耗,实现综合节能。


4) 车站隧道排风机结合隧道内温度进行变频运行,在满足隧道内温度的前提下,可减少空调季节屏蔽门漏风量,实现节能运行。


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