軌道交通暖通設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題問(wèn)答
1、軌道交通站空調(diào)設(shè)計(jì)有哪些特點(diǎn)？
軌道交通的分類(lèi)和特點(diǎn)
軌道交通可按不同角度分類(lèi)，按所處的空間位置可分為“地鐵”和地面鐵路；按所用軌道的輕重可分為“輕軌”和“重軌”。一般來(lái)說(shuō)，運(yùn)送客流量大的走地下，稱(chēng)為地鐵；運(yùn)量小、主要走地面的為輕軌。
軌道交通具有運(yùn)量大、污染小、方便快捷的特點(diǎn)。相比而言，地鐵的運(yùn)能大，幾乎不受地面氣候和交通的影響，但造價(jià)高；輕軌的運(yùn)能較小，但造價(jià)較地鐵低，受地面交通和氣候的影響較大。
地鐵站空調(diào)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
車(chē)站空調(diào)屬于舒適性空調(diào)的設(shè)計(jì)范疇。輕軌站位于地面，其空調(diào)設(shè)計(jì)可按照普通車(chē)站的設(shè)計(jì)參數(shù)和條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，這里不再贅述。而地鐵基本上與地面環(huán)境隔絕，室外大氣的溫、濕度只對(duì)車(chē)站空調(diào)負(fù)荷存在間接的影響。其空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取和空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算與常規(guī)舒適性空調(diào)不同。
空調(diào)設(shè)計(jì)溫度
地鐵站內(nèi)除工作人員外，其它人員只做短暫停留。為節(jié)約能源，只考慮乘客有一個(gè)短時(shí)間的舒適環(huán)境即可。由于人體對(duì)環(huán)境溫度有明顯感覺(jué)的溫差在2℃以上，乘客由地面進(jìn)入車(chē)站，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)由外界環(huán)境溫度逐漸過(guò)渡到站內(nèi)溫度的過(guò)程，這樣人體才不會(huì)產(chǎn)生忽冷忽熱的感覺(jué)。至于站內(nèi)管理用房，由于工作人員長(zhǎng)時(shí)間在內(nèi)工作，可取常規(guī)設(shè)計(jì)溫度tn＝24～27℃。其它設(shè)備用房可根據(jù)運(yùn)行和工藝要求來(lái)確定設(shè)計(jì)溫、濕度值。
空調(diào)負(fù)荷組成與計(jì)算
列車(chē)本身及列車(chē)空調(diào)的散熱約占74％，照明、廣告燈箱的散熱約占6％，設(shè)備（如自動(dòng)扶梯、售票機(jī)等）的散熱約占5％，乘客和工作人員的散熱約占15％；地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)周?chē)耐寥滥芪沾罅康臒崃坎?chǔ)蓄起來(lái)，夏蓄冬放，以調(diào)節(jié)地鐵內(nèi)空氣的溫度。根據(jù)一些資料記載，此部分熱量占地鐵產(chǎn)熱量的25％～40％。列車(chē)本身及列車(chē)空調(diào)排放的熱量扣除傳入地鐵周?chē)寥赖臒崃恐?，剩余部分由隧道通風(fēng)系統(tǒng)排到室外。車(chē)站內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷包括站內(nèi)乘客和工作人員散熱、照明散熱和其它設(shè)備散熱量。
從車(chē)站的空調(diào)負(fù)荷組成可看出，地下車(chē)站的主要熱源來(lái)自列車(chē)，當(dāng)站臺(tái)使用屏蔽門(mén)將列車(chē)與站臺(tái)公共區(qū)分開(kāi)時(shí)，車(chē)站的冷負(fù)荷就可以減少為開(kāi)/閉式車(chē)站的1/2～1/3。
站內(nèi)氣流組織
車(chē)站公共區(qū)（也稱(chēng)車(chē)站大系統(tǒng)），一般比較狹長(zhǎng)，如果只在車(chē)站一端設(shè)置風(fēng)柜，那么單條送、回風(fēng)管就會(huì)過(guò)長(zhǎng)，各個(gè)送風(fēng)口難以實(shí)現(xiàn)阻力平衡，送風(fēng)不均勻。為了避免這一現(xiàn)象，應(yīng)該在車(chē)站兩端設(shè)置風(fēng)柜，各自承擔(dān)大系統(tǒng)空調(diào)負(fù)荷的1/2，對(duì)工作區(qū)進(jìn)行均勻送風(fēng)。以廣州地鐵站為例，因?yàn)椴扇〖锌刂?，單一區(qū)域空調(diào)面積大，所以一個(gè)區(qū)域的送風(fēng)量就高達(dá)20多萬(wàn)，為了實(shí)現(xiàn)各送風(fēng)口的阻力平衡，確保出風(fēng)口的余壓，除了對(duì)風(fēng)柜本身的強(qiáng)度和控制要求較高之外，更重要的是需要在進(jìn)行風(fēng)管設(shè)計(jì)時(shí)，盡量少考慮采用風(fēng)閥調(diào)節(jié)（容易產(chǎn)生“撥一發(fā)而動(dòng)千鈞”的現(xiàn)象，很難調(diào)節(jié)），而應(yīng)該合理設(shè)計(jì)風(fēng)管尺寸，依風(fēng)管本身實(shí)現(xiàn)自平衡。目前國(guó)際上通用的風(fēng)道計(jì)算方法一共有四種：靜壓復(fù)得法、假定速度法、等摩阻法和t算法，對(duì)于車(chē)站空調(diào)這種需要變風(fēng)量設(shè)計(jì)的場(chǎng)合，靜壓復(fù)得法是最佳的計(jì)算方法。
車(chē)站設(shè)備管理用房（也稱(chēng)車(chē)站小系統(tǒng)），具有工作時(shí)間固定（24小時(shí)運(yùn)行），空調(diào)負(fù)荷較穩(wěn)定的特點(diǎn)。小系統(tǒng)的空調(diào)負(fù)荷只占大系統(tǒng)設(shè)計(jì)值的一小部分，為了管路布置方便 ，小系統(tǒng)的風(fēng)系統(tǒng)可以和大系統(tǒng)共用。但因?yàn)榇笙到y(tǒng)的空調(diào)負(fù)荷具有明顯的不同時(shí)段，峰谷時(shí)水系統(tǒng)流量變化大，所以小系統(tǒng)的水系統(tǒng)應(yīng)該獨(dú)立設(shè)置。
地鐵隧道通風(fēng)按位置不同可分為區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)，按系統(tǒng)形式可分為開(kāi)式和閉式系統(tǒng)。開(kāi)式系統(tǒng)是直接將列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的隧道熱風(fēng)直接引出室外；閉式系統(tǒng)是將車(chē)站送、排風(fēng)道和隧道送、排風(fēng)道合用，冷負(fù)荷由大系統(tǒng)制冷機(jī)承擔(dān)；列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生活塞效應(yīng)將站內(nèi)空調(diào)冷風(fēng)引入隧道，列車(chē)停站時(shí)，在列車(chē)底部和頂部設(shè)置局部排風(fēng)系統(tǒng)，排出列車(chē)剎車(chē)和頂部空調(diào)產(chǎn)生的熱量。
2、軌道交通站可選取的冷源方式有哪些？
軌道交通站可選取集中供冷式冷源和各站獨(dú)立冷源兩種方式。
集中供冷可省去部分站點(diǎn)的機(jī)房建設(shè)，以廣州地鐵二號(hào)線(xiàn)首期工程建設(shè)為例，全線(xiàn)長(zhǎng)23.265公里，共有16個(gè)地下車(chē)站，1個(gè)地面車(chē)站和3個(gè)高架車(chē)站。除三元里站設(shè)置單獨(dú)制冷機(jī)之外，其它15個(gè)地下車(chē)站分別由四個(gè)集中冷凍站供冷。因?yàn)槔鋬稣镜墓├浒霃捷^大，往往在2～3公里以上，所以冷水在輸送過(guò)程中冷量損失大，水泵揚(yáng)程、功率隨之增加，而且供、回水管沿隧道區(qū)間敷設(shè)，對(duì)檢修和保養(yǎng)極為不便。根據(jù)交通站空調(diào)負(fù)荷具有明顯的峰谷特性，因此在集中供冷模式下，可在提供分時(shí)電價(jià)政策的地區(qū)考慮采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，夜間利用低價(jià)電運(yùn)行主機(jī)蓄冰，白天峰段融冰供冷，并根據(jù)負(fù)荷情況選擇制冷機(jī)部分開(kāi)啟或者完全不用開(kāi)機(jī)，節(jié)省了空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用。另外，采用冰蓄冷進(jìn)行低溫送風(fēng)，還可以減少風(fēng)管和水管的尺寸，這部分減少的占用空間體積對(duì)于地下土建工程十分具有經(jīng)濟(jì)意義。目前冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)分動(dòng)態(tài)和靜態(tài)蓄冰兩種，動(dòng)態(tài)蓄冰的靈活性和經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于靜態(tài)蓄冰，可做優(yōu)先考慮。
各站點(diǎn)獨(dú)立冷源和集中供冷的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，因?yàn)楣├湟?guī)模較小，所以采用常規(guī)冷水機(jī)組供冷即可。這種冷源形式增加了各個(gè)站點(diǎn)的機(jī)房建設(shè)，按照國(guó)內(nèi)軌道交通車(chē)站的一般規(guī)模來(lái)計(jì)算，機(jī)房面積在100～150平方米左右。
因此，以上兩種形式的冷源應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)靈活選擇。例如車(chē)站的管理用房，或者在舊地鐵站增加附屬用房的情況下，可考慮單獨(dú)采用一拖多空調(diào)，與車(chē)站大系統(tǒng)冷源獨(dú)立，這樣不僅照顧到車(chē)站大、小系統(tǒng)空調(diào)時(shí)間上的差異，也解決了大、小系統(tǒng)共用冷源時(shí)的冷量平衡調(diào)節(jié)問(wèn)題。
空調(diào)設(shè)備的選擇
因?yàn)檐壍澜煌照{(diào)主機(jī)容量往往是按遠(yuǎn)期負(fù)荷考慮的，具有一定的設(shè)計(jì)余量，而且一年四季氣候條件以及每天不同時(shí)段的客流量波動(dòng)較大，所以國(guó)內(nèi)地鐵目前常用螺桿機(jī)作為空調(diào)主機(jī)，主要是考慮到站內(nèi)空調(diào)的部分負(fù)荷運(yùn)行工況，必要的話(huà)還可以采用變頻水泵進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。
螺桿機(jī)具有五大關(guān)鍵部件：壓縮機(jī)、油分離裝置、冷凝器、蒸發(fā)器和制冷配件。這五大部件的配置大致確定了螺桿機(jī)的性能。例如最新設(shè)計(jì)的齒數(shù)比為5:6的非對(duì)稱(chēng)雙螺桿壓縮機(jī)，比常見(jiàn)的齒數(shù)比4:6的壓縮機(jī)熱效率可提高10～12％，省電25％；采用新型旋風(fēng)式的油分離裝置可將壓縮機(jī)排氣油含量降低到3ppm以下，而普通螺桿壓縮機(jī)油氣分離裝置油含量則只能達(dá)到8～10ppm。在確保產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品價(jià)格成為了主機(jī)選擇的重要因素。以常規(guī)冷水機(jī)組供冷系統(tǒng)為例，主機(jī)價(jià)格占空調(diào)機(jī)房部分造價(jià)的80％左右（不含安裝及材料費(fèi)），而國(guó)內(nèi)頂極配置的冷水機(jī)，其價(jià)格平均可比國(guó)外同水平產(chǎn)品低15～20％左右，而且在產(chǎn)品非標(biāo)定制方面也更具優(yōu)勢(shì)。
由于軌道交通建設(shè)具有投資大、資金回收期長(zhǎng)的特點(diǎn)，而車(chē)站僅僅是乘客暫時(shí)停留的場(chǎng)所，所以車(chē)站應(yīng)盡量不要設(shè)置與基本功能無(wú)關(guān)的設(shè)施，如商業(yè)大廳、集散大廳和售票廳等。這些過(guò)剩的功能區(qū)設(shè)置只會(huì)徒增工程造價(jià)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)在這些商業(yè)、景觀功能房間逗留的人群很少，而在進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，又必須考慮到這部分負(fù)荷，增加不必要的主機(jī)設(shè)計(jì)容量。當(dāng)然，這些并不是空調(diào)設(shè)計(jì)技術(shù)上的過(guò)失。但是應(yīng)當(dāng)呼吁，為降低城市軌道交通設(shè)計(jì)造價(jià)，有關(guān)部門(mén)在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該沿襲簡(jiǎn)樸、方便、實(shí)用的風(fēng)格，避免建設(shè)華而不實(shí)的“形象工程”。
3、隧道通風(fēng)方式
隧道在不同的時(shí)間，也要求有不同的通風(fēng)方式。
（1）車(chē)站公共區(qū)的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)
簡(jiǎn)稱(chēng)為車(chē)站大系統(tǒng)。由于車(chē)站狹長(zhǎng)，為避免送、回風(fēng)管距離過(guò)遠(yuǎn)，系統(tǒng)的空調(diào)風(fēng)柜應(yīng)布置在車(chē)站兩端，分別負(fù)擔(dān)車(chē)站公共區(qū)總負(fù)荷的一半，對(duì)公共區(qū)進(jìn)行均勻送風(fēng)。
（2）車(chē)站設(shè)備管理用房的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)
簡(jiǎn)稱(chēng)為車(chē)站小系統(tǒng)。小系統(tǒng)的進(jìn)、排風(fēng)道應(yīng)與大系統(tǒng)合用，但水系統(tǒng)應(yīng)與大系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立。廣州地鐵一號(hào)線(xiàn)各車(chē)站均采用自備冷源，制冷機(jī)組的控制為即可滿(mǎn)足大、小系統(tǒng)共同運(yùn)行時(shí)的冷負(fù)荷，又可滿(mǎn)足小系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的冷負(fù)荷。
（3）隧道通風(fēng)系統(tǒng)
隧道通風(fēng)系統(tǒng)分為區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)。隧道通風(fēng)系統(tǒng)又分為開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。為加強(qiáng)活塞效應(yīng)，規(guī)定活塞風(fēng)道的有效長(zhǎng)度不應(yīng)大于35米；閉式系統(tǒng)指車(chē)站內(nèi)空氣與隧道內(nèi)空氣相通，列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生活塞效應(yīng)引入空調(diào)風(fēng)冷卻隧道，此時(shí)為減弱活塞效應(yīng)，在車(chē)站兩端設(shè)置迂回風(fēng)道。
當(dāng)列車(chē)停站時(shí)，為了達(dá)到高效率排熱的目的，采用局部排風(fēng)的方法，即設(shè)置站臺(tái)下排風(fēng)系統(tǒng)排除列車(chē)停站時(shí)由于摩擦、剎車(chē)等運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量；設(shè)置車(chē)行頂排風(fēng)系統(tǒng)，排除列車(chē)停站時(shí)列車(chē)空調(diào)產(chǎn)生的熱量。開(kāi)式系統(tǒng)中，是將車(chē)站隧道熱風(fēng)直接排到室外；閉式系統(tǒng)中，是將車(chē)站隧道排風(fēng)道與站臺(tái)回/排風(fēng)道合用，冷負(fù)荷由大系統(tǒng)空調(diào)機(jī)承擔(dān)。4、空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方面
根據(jù)地鐵的建筑特點(diǎn)，造成地鐵內(nèi)部對(duì)室外溫度影響的延遲性，相對(duì)穩(wěn)定，根據(jù)有關(guān)資料顯示：列車(chē)本身及列車(chē)空調(diào)的散熱約占74%，照明、廣告燈箱的散熱約占6%，設(shè)備（如自動(dòng)扶梯、售票機(jī)等）的散熱約占5%，乘客和工作人員的散熱約占15%；地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)周?chē)耐寥滥芪沾罅康臒崃坎?chǔ)蓄起來(lái)，夏儲(chǔ)冬放，以調(diào)節(jié)地鐵內(nèi)空氣的溫度，根據(jù)一些資料記載，此部分熱量占地鐵產(chǎn)熱量的25%∽40%。環(huán)控設(shè)計(jì)采用常規(guī)閉式系統(tǒng)，總散熱量扣除傳入地鐵周?chē)寥乐械臒崃客?，基本為?chē)站的空調(diào)負(fù)荷；環(huán)控設(shè)計(jì)采用常規(guī)開(kāi)式系統(tǒng)，列車(chē)本身及列車(chē)空調(diào)的散熱量扣除傳入地鐵周?chē)寥乐械臒崃客?，其他部分的熱量通過(guò)隧道通風(fēng)系統(tǒng)傳到室外，而車(chē)站的空調(diào)負(fù)荷僅包括車(chē)站內(nèi)乘客和工作人員散熱量、照明散熱量及設(shè)備散熱量。
5、參數(shù)取值方面
地鐵站的空調(diào)屬于舒適性空調(diào)。站內(nèi)雖然人員密集，但逗留時(shí)間較短，同時(shí)地鐵空調(diào)負(fù)荷很大，為了節(jié)約能源，只考慮乘客由地面進(jìn)入車(chē)站的一個(gè)“暫時(shí)舒適”環(huán)境即可。而人體對(duì)溫度變化有明顯感覺(jué)的溫差在2℃以上。這樣乘客從地面進(jìn)站到上車(chē)，經(jīng)歷一個(gè)環(huán)境溫度逐漸降低的過(guò)程，32.5℃→30℃→29℃→27℃，既是一個(gè)較舒適的過(guò)程又是一個(gè)較衛(wèi)生的過(guò)程，沒(méi)有突冷的感覺(jué)；車(chē)站的一些管理用房，由于管理人員長(zhǎng)時(shí)間在里面工作，取tn =27℃；車(chē)站的一些設(shè)備用房據(jù)工藝要求確定室內(nèi)溫度取值。
6、防排煙方面
由于地鐵是一個(gè)人員密集的地下公共建筑，且地下車(chē)站對(duì)外連通的口部相對(duì)來(lái)說(shuō)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。
地鐵事故通風(fēng)分為非火災(zāi)性原因和火災(zāi)性原因二類(lèi)?；馂?zāi)事故按區(qū)間隧道、站廳、站臺(tái)同一時(shí)間只有一處發(fā)生火災(zāi)來(lái)考慮，此較好的方法是使人、煙分向流動(dòng)，用機(jī)械排煙設(shè)施使煙氣按一個(gè)方向流動(dòng)，排出地面，而人員從另一個(gè)方向撤離。
考慮到地鐵的站廳或站臺(tái)公共區(qū)的使用面積一般在1500m² 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(guò)750m² 。排煙量按每分鐘每平方米建筑面積1m³ 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