地铁车站空调负荷特性

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1、浅谈地铁车站空调负荷特性摘 要：介绍了地铁车站空调负荷的计算方法。以广州典型地铁车站的设计数据为例，经分 析得出了地铁车站空调负荷的主要控制因素是车站客流量和新风负荷的结论。关键词：地铁、空调、负荷、屏蔽门、逐时负荷本文以广州地铁为例，分析地下地铁车站的空调负荷。1 空调系统概述1.1 空调系统划分按照功能特点，地铁车站空调系统可分为：车站站厅、站台公共区空调系统，简称为大 系统；车站设备管理用房空调系统，简称为小系统。大系统主要在乘客活动区域内为乘客提 供舒适、卫生的过渡性环境，小系统主要为工作人员提供舒适的工作环境和为车站设备提供 适宜的运行环境。1.2 空调系统室内设计参数一般地，设备用

2、房的空调室内设计参数可满足地铁车站工艺设备房的运行要求；变电房 的降温方式应遵循节能的原则，选择通风降温或空调冷风降温。2 空调负荷分析2.1 大系统空调负荷大系统空调负荷主要由 6部分组成：人体散热、散湿负荷，围护结构散热、散湿负荷， 照明负荷，新风负荷，出人口空气渗透负荷，车站公共区设备发热负荷。2.1.1 人体散热、散湿负荷人体散热、散湿主要是由乘客在车站内的活动造成的，所以车站客流量及乘客在站内停 留的时间是人体散热、散湿的决定因素。非换乘站大系统空调人数计算公式如下。式中GC, GP分别为站厅、站台的计算人数；A1, A2分别为车站远期高峰时上车、下 车客流量，人/h,应根据客流预测

3、报告选择相应车站的客流量；al, a2分别为乘客上车在站 厅、站台的停留时间，min，可取2min或根据乘客购票时间、行车间隔决定；b1， b2分别 为乘客下车在站厅、站台的停留时间，min，可取1.5min或根据乘客出站所需时间决定。对于换乘车站计算人数必须根据车站换乘的方式 （即换乘客流的行走路线 ）决定车站站 厅、换乘厅和站台的计算人数。地铁与其他公共交通一样，存在很明显的地域差异及峰谷时间，根据部分车站的客流资 料计算，某些客流密集的换乘车站的高峰客流量是客流小的车站的 7-8 倍，客流密集车站的 人员热负荷占该站大系统总负荷的 40%以上，客流小的车站则为 10%以下；图1为某车站逐

4、 时客流比例图，车站客流最高峰时刻为 08：00，其次为 17：00，车站低谷时刻客流约为高 峰时的 15%。可见，车站客流是大系统空调负荷的主要影响因素之一，所以必须充分研究客 流情况，同时计算空调负荷时必须计算大系统人员的逐时负荷。2.1.2 围护结构散热、散湿负荷根据专家的研究与分析，地下车站的外围护结构与土壤间的传热不计算到围护结构的散 热中，可作为车站空调负荷的裕量，所以大系统围护结构散热主要是车站的内围护结构间温 差的传热。对于屏蔽门系统，屏蔽门及车站轨道排热风道对站台的传热为主导因素，其传热 量可根据下式计算：Q=KF(tls，-tn)(2)式中Q为内围护结构传热量WK为内围护结

5、构传热系数，W/(m2 C)； F为内围护结构 传热面积，m2； tls、为相邻房间室内计算温度，C； tn为空调室内计算温度，C。围护结构散湿是指外围护结构与土壤间的散湿量，可通过单位面积的散湿量进行计算， 按照经验数据，单位面积散湿量可按2g/(m2h)进行计算。2.1.3 照明负荷照明负荷约占大系统空调总负荷的 15%，照明逐时负荷可按下式计算：QT：=QsXr-T(3)式中QT为照明设备T时刻的计算冷负荷W； QS为照明设备散热量，W； Xr-T为从开灯 时刻到计算时刻照明散热的冷负荷系数(可根据文献1选择)。2.1.4 新风负荷对于设置屏蔽门系统的车站，大系统的新风量可取下述三者中的

6、最大值：计算人员新风 量；新风量不小于系统总送风量的 10%；屏蔽门漏风量。根据现行屏蔽门系统的应用情况，近、远期屏蔽门漏风量是大系统新风量的决定因素， 归纳已有线路的设计数据，新风负荷占车站大系统空调负荷的比例随车站规模的增大而减小 一般为 15%-40%。因此，新风负荷是大系统空调负荷的又一主要部分。计算新风负荷时必 须根据夏季空调室外计算逐时温度计算，可按下式计算夏季空调室外计算逐时温度：tsh=twp+B tr式中tsh为室外计算逐时温度。C； twp为夏季空调室外计算日平均温度，C； B为室 外温度逐时变化系数；Atr为夏季室外计算平均日较差，C。屏蔽门漏风的来源是列车到站时乘客下车

7、，屏蔽门、车门打开，由于受到轨道排风、活 塞风的影响，通过屏蔽门两侧的空气发生的质量和热量交换。在实际设计过程中，一般会利 用模拟软件进行屏蔽门漏风量的计算。根据一些专家的模拟计算，广州地铁几条线的屏蔽门 漏风量大部分在 513m3/S 之间。隧道内的平均温度因线路的长短、列车每小时运行的对数 等因素的变化而有较明显的变化，广州已建成的地铁线路中最高39C左右，最低32C左右。 由于隧道内压力变化的影响因素较复杂且难以测定，所以取值问题尚未有一致的看法。而在 计算空调负荷时，一个车站的屏蔽门漏风量一般取值58m3/s。由于新风量取决于近、远期 屏蔽门漏风量，所以从节能、降低初投资及运营成本等角

8、度出发，对地下车站大系统新风量 及屏蔽门漏风量的研究势在必行。2.1.5 出人口空气渗透负荷屏蔽门系统的设置很大程度上减少了活塞风对车站公共区环境的影响，但由于屏蔽门漏 风的存在，使车站公共区某些时刻存在一定负压，因此必须考虑室外热空气通过车站出人口 侵人而引起的空调负荷。一般情况下，此部分负荷所占比例很小，计算是为了提高结果的精 度。2.1.6 车站公共区设备发热负荷车站公共区设备一般包括：自动扶梯，垂直升降机，售检票设备，广告灯箱，导向指示 牌，银行、商铺设备等，此部分负荷占大系统总空调负荷的 15%左右。2.1.7 大系统空调逐时负荷分析由以上分析可知，新风负荷与人员散热负荷是大系统空调

9、负荷的两个主要部分。由于新 风量受屏蔽门漏风量的影响，在空调季节为了避免车站内出现负压，防止室外热风的侵人， 要保持一定的新风量，新风负荷随时间变化的幅度较小（见图 2），所以准确确定屏蔽门漏风 量是地下车站空调节能的重要环节。人员散热负荷随时间变化的幅度较大，作好空调系统逐 时的调控对空调节能有比较显著的效果。2.2 小系统空调负荷小系统空调负荷主要由 5 部分组成：人体散热、散湿负荷，围护结构散热、散湿负荷， 照明负荷，新风负荷，设备发热负荷。2.2.1 人体散热、散湿负荷小系统人体散热、散湿是由车站工作人员的活动造成的，各设备、管理用房的计算人数 应根据各房间的功能要求决定，且计算人数不

10、少于 2。2.2.2 围护结构散热、散湿负荷小系统围护结构散热主要是变电房、通风房间与空调房间之间的温差稳定传热，通风房 间的室内设计温度可按当地室外计算温度考虑。2.2.3 照明负荷照明负荷可按下式计算：Q=Qsn(5)式中QS为照明设备散热量；n为蓄热系数，明装荧光灯可取0.9,暗装荧光灯或明装白 炽灯可取 0.85。2.2.4 新风负荷小系统新风量可按30m3/(人h)计算。2.2.5 设备发热负荷小系统设备发热负荷是小系统空调负荷的主要组成部分，包括变电房、地铁动力用房、 通信机房等设备的发热。根据现有数据，小系统设备发热负荷在 230-330kw 之间。因此，更 深人地测定设备发热量

11、是实现空调节能的重要环节。3 数据参考经回访上述车站在实际运行中机组运行稳定，空调季节机组运行无负荷过高或过低的现 象，且各区域的空气参数均能达到设计要求。4 结论地下车站各类空调负荷在总负荷中所占的比例见图 4，公共区人员散热负荷、公共区新 风负荷、设备房设备散热负荷、公共区照明负荷、公共区设备散热负荷是地铁车站空调总负 荷的主要部分，其中公共区人员散热负荷、公共区照明负荷根据不同车站的客流量及规模有 较大的差别，因此单位建筑面积空调负荷各车站差异较大，所以在负荷计算时必须准确收集 相关资料。参考文献：1陆耀庆实用供热空调设计手册M.北京：中国建筑工业出版社，1993电子工业部空气调节设计手

12、册M.2版北京：中国建筑工业出版社，1995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谈中央空调的运行和管理节能摘要：目前能源问题成了摆在我们面前的一个难以解决的大问题，随着经济的发展和城市人 口的增多，目前我国许多城市出现了电能缺乏的现象。本文主要谈到了用电较大的中央空调 系统的节能措施。关键字：节能中央空调管理1. 前言在商业、服务业领域，中央空调是主要的耗能设备。按重庆和上海的统计，中央空调的用电 量分别占全市总用电量的 23%和31.1%。此外，我国的民用、公用及商用建筑的中央空调普 遍存在着能耗高的问题。一般中央空调的能耗约占整个建筑

13、总能耗的 50%左右，对于商场和 综合大楼可能高达 60%以上。中央空调的能效问题越来越受到重视。2. 中央空调节能措施2.1 空调建筑的节能措施（1）合理设计窗的构造。窗的构造应能起控制日光照射的作用并要限制窗户墙体的面积比， 对于窗户面积比较大的建筑物，应考虑采用吸热玻璃、热反射玻璃或遮阳措施，如遮阳板、 屋檐、挑檐、挑阳台、百叶板、窗帘等。在室外温度较低的时候可以直接利用自然空气作为 能源，所以窗的构造应能开启或在其上设置可以开启的自然通风口。（2）提高门窗气密性。房间换气次数由0.8h降到0.5h，建筑物的耗冷可降低8%左右，因 此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密

14、性的重要手段。（ 3）对于供冷负荷较大的建筑物，其表面颜色以浅色为好。建筑物的外围护结构设计时， 要把热容量大的材料放在外围护层的室内侧，而把热容量小的保温材料放在外侧以减少围护 结构的蓄热负荷。2.2 加强设计审核中央空调工程设计，应给出较详细的冷、热负荷计算说明和节能技术措施说明，目前的中央 空调设计大多是用概算指标估算，且在估算过程中再加大冷、热负荷，使冷、热源主机长期 在低负荷、低效率下运行，大马拉小车现象严重。所以必须加强工程设计的审核，立下规定， 报审的中央空调工程设计必须附有负荷计算说明书，严格把关 ;另外，必须把节能思想意识 逐渐引人到土木建筑类等各专业中，使建筑物在规划、布局

15、、形状、色彩、方位及材料等方 面为空调节能创造条件。2.3 合理设定参数（ 1）参数选择若空调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷 就越大.系统耗能也越大。在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相 对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、 过干，冬季室内设计温度过高。（2）空调冷负荷的计算我国在 1982年经评议通过了两种新的冷负荷计算方法:谐波反应法和冷负荷系数法。两种方 法都合理地考虑了显热得热中辐射成分转化为冷负荷时的幅度衰减和时间延迟作用，这对于 正确计算空调设计负荷，从而节能降耗具有重要意义

16、。但是，该方法提供的数据适用于传统 重型和中型结构，而缺少新型建筑墙体的数据。设计时最好应充分考虑并合理采用相近数据。 还可以采用计算软件使计算更加快速准确。另外，目前我国的现状造成很多设计都依靠估算。 尽管各种估算的方法都有一定的理论或经验依据，但是估算本身的实质就是将各项冷负荷峰 值与围护结构冷负荷峰值简单相加，从而使计算结果过于安全。因此，建筑物冷负荷的最大 值应为每个房间逐时负荷叠加的最大值，而不是简单地将每个房间的最大冷负荷进行益加， 还应考虑同时使用系数，以减少主机的设计容量，达到减少运行能耗的目的。同时使用系数 应按实际情况定，设计者可根据工程规模、用途等特点，参照已建工程经验确定，一般为 0.750.85。