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1、地铁通风空调系统吴安华（中铁电气化勘测设计研究院路安监理公司，天津300061）【摘 要】 简述了地铁通风空调系统和设备控制模式【关键词】 地铁 通风空调系统 控制模式1 概述地铁通风空调系统一般分为开式系统、闭式系统和屏蔽门式系统。根据使用场所不同、标准不同又分为车站通风空调系统、区间隧道通风系统和车站设备管理用房通风空调系统。1.1 开式系统开式系统是应用机械或“活塞效应“的方法使地铁内部与外界交换空气，利用外界空气冷却车站和隧道。这种系统多用于当地最热月的月平均温度低于25且运量较少的地铁系统。1.1.1 活塞通风当列车的正面与隧道断面面积之比（称为阻塞比）大于0.4时，由于列车在隧道中
2、高速行驶，如同活塞作用，使列车正面的空气受压，形成正压，列车后面的空气稀薄，形成负压，由此产生空气流动。利用这种原理通风，称之为活塞效应通风。活塞风量的大小与列车在隧道内的阻塞比、列车行驶速度、列车行驶空气阻力系数、空气流经隧道的阻力等因素有关。利用活塞风来冷却隧道，需要与外界有效交换空气，因此对于全部应用活塞风来冷却隧道的系统来说，应计算活塞风井的间距及风赶时井断面授尺寸，使有效换气量达到设计要求。实验表明：当风井间距小于300m、风道的长度在25m以内、风道面积大于10时，有效换气量较大。在隧道顶上设风口效果更好。由于设置许多活塞风井对大多数城市来说都是很难实现的，因此全“活塞通风系统”只
3、有早期地铁应用，现今建设的地铁多设置活塞通风与机械通风的联合系统。1.1.2 机械通风当活塞式通风不能满足地铁除余热与余湿的要求时，要设置机械通风系统。根据地铁系统的实际情况，可在车站与区间隧道分别设置独立的通风系统。车站通风一般为横向的送排风系统；区间隧道一般为纵向的送排风系统。这些系统应同时具备排烟功能。区间隧道较长时，宜在区间隧道中部设中间风井。对于当地气温不高，运量不大的地铁系统，可设置车站与区间连成一起的纵向通风系统，一般在区间隧道中部设中间风井，但应通过计算确定。2.1 闭式系统闭式系统使地铁内部基本上与外界大气隔断，仅供给满足乘客所需的新鲜空气量。车站一般采用空调系统，而区间隧道
4、的冷却是借助于列车运行的“活塞效应”携带一部分车站空调冷风来实现。这种系统多用于当地最热月的月平均温度高于25、且运量较大、高峰时间内每小时的列车运行对数和每列车车辆数的乘积大于180的地铁系统。2.2 屏蔽门系统在车站的站台与行车隧道间安装屏蔽门，将其分隔开，车站安装空调系统，隧道用通风系统（机械通风或活塞通风，或两者兼用）。若通风系统不能将区间隧道的温度控制在允许值以内时，应采用空调或其他有效的降温方法。安装屏蔽门后，车站成为单一的建筑物，它不受区间隧道行车时活塞风的影响。车站的空调冷负荷只需计算车站本身设备、乘客、广告、照明等发热体的散热，及区间隧道与车站间通过屏蔽门的传热和屏蔽门开启时
5、的对流换热。此时屏蔽门系统的车站空调冷负荷仅为闭式系统的22%28%，且由于车站与行车隧道隔开，减少了运行噪声对车站的干扰，不仅使车站环境较安静、舒适，也使旅客更为安全。地铁环控系统一般采用屏蔽门制式环控系统或闭式环控系统。屏蔽门制式系统即：站台和轨行区分开，车站为独立的制冷、除湿区、因此有安全、节能和美观等优点。由于屏蔽门的隔断，屏蔽门制式环控系统形成了两个相对独立的系统车站空调通风系统和隧道通风系统。2.2.1 车站空调通风系统区分为：(1)车站公共区空调通风系统（兼排烟系统），简称大系统；(2)车站设备管理用房空调通风系统（兼排烟系统），简称小系统；(3)车站制冷空调循环水系统，简称水系
6、统；2.2.2 隧道通风系统区分为：(1)区间隧道活塞风与机械通风系统（兼排烟系统），简称TVF系统；(2)车站范围内、屏蔽门外站台下排热和车行道顶部排热系统，简称UPE/OTE系统。2.2.3 隧道通风系统(1)活塞风和机械通风TVF系统区间隧道活塞风与机械通风系统（TVF系统），简称区间隧道通风系统（兼排烟、阻塞工况通风和早晚换气、排除空气异味、改善空气质量）。列车正常运行时，利用列车产生的活塞风与室外空气进行置换，排除区间隧道内余热、余湿。对不设隔墙的两站区间，正常运行工况也需采用机械通风方式，从车站两端的活塞风井进风，使用TVF风机排风。当发生火灾时，列车停在区间隧道内。则开启火灾区两
7、端的TVF风机、射流风机，提供新风，诱导乘客撤离火灾现场。根据列车火灾部位决定排烟方向，最小的气流速度为2m3/s。当列车被阻塞在区间隧道时，视情况开启TVF风机，保证列车空调器能正常工作。正常情况下，每日地铁运营前0.5h和运营结束后0.5h运作风机，作早晚清洁通风用，排除空气异味，改善空气质量。(2)站台排热系统站台层公共区每端设备两根送风管，风管布置在吊顶内，通过风口向下送风，站台层排风由列车顶排风和站台下排风组成。列车顶排风布置在车行道上方，列车顶排风口与列车空调冷凝器位置对应；站台下排风为土建风道，站台下排风口与列车下发热位置对应，列车顶排风管兼作排烟风管，气流组织为上送/下回方式。
8、2.3 排烟系统2.3.1 排烟系统按车站站厅和站台、区间隧道及设备管理用房分别设置。(1)站厅、站台的排烟系统。一般是正常通风的排风系统兼用的。该系统应满足正常排风及火灾时排烟的要求；(2)区间隧道的排烟系统宜用纵向一送一排的推拉式系统。排烟设施最好与平时的隧道通风兼顾。一般在车站的两个端部各设机房，一台风机对一孔隧道，二台风机互为备用，亦可并联运行。见机为可逆式轴流风机，正转可排烟。反转时的风量与风压应满足排烟要求；(3)设备管理用房的排烟设计是根据管理用房的要求设置的，应根据相同的使用要求划分在一个系统中。最好与平时排风系统兼用；2.3.2 排烟系统的运行应根据地下铁道防灾系统的指令进行
9、，由防灾中心统一安排。一般是根据不同的火灾地点决定不同的运行方式，分为：(1)车站站台着火时，应在站台排烟，由站厅送风，使站台的楼梯口处形成一股由站厅流向站台的气流，其速度应大于3m/s。乘客由站台向站厅方向撤离；(2)站厅着火时，由站厅排烟，站台送风，使站台保持一定的正压。新鲜空气由站厅的出入口进入站厅，乘客迎着新鲜空气流进方向，由出入口向地面撤离；（3） 列车在区间隧道内着火时，应尽可能将列车驶至车站，让乘客撤离。此时由该车站站端的风机排烟，并按站台着火的方式运行。一旦列车不能驶至车站，出现下列3种情况时，采取不同的运行方式：列车头部着火时：列车因故停留在单线区间隧道内时，乘客不可能从列车
10、的侧向撤出，只能由尾部安全门进入隧道向出站方向的车站撤离。此时由列车进站方向的事故风机排烟，由出站方向的事故风机送风引导乘客迎着新风撤离；列车尾部着火时：乘客的撤离方向与排烟的运行模式恰好与列车头着火时相反；列车中部的车厢着火：此时乘客由车头和车尾的安全门同时进入隧道。排烟运行方式为：进站方向的事故风机送风、出站方向的事故风机排烟。从车头安全门下车的乘客迎着新风迅速向车站撤离。从车尾安全门下车的乘客要顺着烟气流动的方向迅速撤到连通两孔隧道的联络通道处，由联络通道进入另一孔隧道，迎着送风方向撤离。虽然有一小段路程乘客的撤离方向与烟气流动方向相同，有被烟气熏倒的可能，但由于着火的初期，隧道中心区域
11、尚未被烟气侵入，只要有组织的、争分夺秒的、争取在烟气充满隧道前撤离，就不会被烟气熏倒，否则就相当危险。从上可见，适当设置联络通道是非常重要的。根据规定，联络通道的距离最好不大于300m。2.4 工程特点2.4.1 地铁环境特点：（1）地铁的车站和区间隧道除出入口（地面线和高架线除外）等极少部位与外界相通外，基本上与外界隔绝，长年不见阳光，通风条件差，潮湿、多粉尘、行车震动大、空间狭小、小昆虫自由出入、人员密集，只有用人工气候才能满足乘客的要求；（2）列车各种设备的运行和乘客都将释放出大量的热，若不及时排除，将使本站和区间温度上升，是乘客在此环境中难以忍受；（3）地下铁道是狭长的地铁建筑物，列车
12、及各种设备运行产生的噪音不易消除，对乘客影响较大；（4）地铁运行时产生“活塞效应”，局部与瞬间空气流速较大，会干扰车站气流组织，使乘客感觉到不舒适，并影响车站负荷；（5）当发生事故，尤其是发生火灾事故时，将导致环境恶化，不易救援，要采取有效措施。2.4.2 系统设备特点：系统设备数量多，专业、技术、管理涉及面广，种类接口多。通风空调系统主要有车站通风系统和隧道通风系统两大部分组成。系统主要设备包括：冷水机组、空调机组、冷冻冷却水泵、冷却塔、空气处理机组、种类风机、消声器组合风阀等。系统设备内部设备与设备之间，设备与土建结构之间，设备与EMS、FAS等监控系统之间，设备工程与安装工程，装修工程之
13、间，存在诸多技术方面的接口，如：各类设备的安装方式、基础、预留安装孔洞的要求及尺寸、用电负荷、启动方式、连锁关系、控制模式功能和内容。2.4.3 专业工程特点：地铁施工现场场地狭窄，净空不高、各系统的各种管式均要在有限的空间内敷设交叉碰撞经常发生，协调存在客观难度。受外界影响比较大，包括地区环境，季节气候，人员流动和建筑物用途等，而且一年四季空调负荷随时变化，要设置一个健康舒适的空调系统。适用于不同的环境，气候要求和空调负荷变化，不仅系统的组成要合理，系统功能相应转换，而且配套的控制系统同样要反映准确。系统是用电大户，有必要采用一定的节能措施，有效的办法是采用变频调速技术。系统设置受环保规范强制约束，降噪手段必须严格，有效。3 系统设备配置与运行控制模式3.1 通风空调系统设备配置 出入口空气幕 组合式空调风柜 公共区空调通风系统 片式消声器 电动比例风阀 轴流式回/排风机 新风机 送风机 车站空调通风系统 设备及管理房通风系统 排风/烟机 风机盘管 空气处理机组 冷水机组
