沈陽地鐵6號(hào)線車站暖通空調(diào)系統(tǒng)方案對(duì)比探討

摘要 暖通空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵車站的重要設(shè)備系統(tǒng)組成，方案設(shè)計(jì)和選擇直接影響地鐵工程建設(shè)投資及運(yùn)營成本。為更好地完成沈陽地鐵工程建設(shè)任務(wù)，文章以沈陽地鐵6號(hào)線一期工程的地下車站、高架車站的公共區(qū)、設(shè)備管理辦公用房暖通空調(diào)系統(tǒng)方案作為切入點(diǎn)，通過多項(xiàng)綜合對(duì)比分析的方式得出最適合沈陽地鐵6號(hào)線一期工程的車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，為東北嚴(yán)寒地區(qū)的地鐵工程建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞 沈陽地鐵6號(hào)線;暖通空調(diào)系統(tǒng);對(duì)比分析

中圖分類號(hào) U231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2022）08-0056-03

0 引言

沈陽地鐵工程進(jìn)入第三輪建設(shè)任務(wù)，車站暖通空調(diào)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。沈陽地鐵6號(hào)線一期工程串聯(lián)了首府新區(qū)、長白島、蘇家屯等重點(diǎn)功能區(qū)，是沈陽中心城區(qū)關(guān)鍵的南北向軸線，共設(shè)站30座，設(shè)置地下車站23座，高架車站7座。從降低工程造價(jià)、節(jié)約能源等角度出發(fā)，針對(duì)沈陽地鐵6號(hào)線一期工程地下車站和高架車站的兩種典型車站形式，對(duì)比分析了地下車站和高架車站公共區(qū)、設(shè)備管理、辦公用房的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)方案。

1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

1.1 車站內(nèi)部設(shè)計(jì)溫度

地下車站乘客公共區(qū)的夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度值≤29.5 ℃;

地下車站乘客公共區(qū)的冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度值≥12 ℃;

高架車站公共區(qū)夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度≤31.2 ℃，站臺(tái)層空調(diào)候車房夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度：t=27 ℃;

高架車站公共區(qū)冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度≥12 ℃，站臺(tái)層空調(diào)候車房冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度：t=12 ℃;

對(duì)于地下車站和高架車站的設(shè)備管理、辦公用房：其溫度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照《城市軌道交通通風(fēng)空氣調(diào)節(jié)與供暖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51357—2019）[1]表3.1.6和表3.1.17、《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157—2013）[2]有關(guān)條文要求，并根據(jù)各專業(yè)具體工藝要求進(jìn)行確定。二者尤其在設(shè)備房間的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上存在明顯差異。

1.2 新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)

車站公共區(qū)：車站公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)為開式運(yùn)行時(shí)，需為每位乘客在地下車站公共區(qū)及隧道內(nèi)供給每小時(shí)大于或等于30 m?的新鮮空氣量;通風(fēng)系統(tǒng)采用閉式運(yùn)行時(shí)，需為每位乘客供給每小時(shí)大于或等于12.6 m?的新鮮空氣量;高架車站的站廳層公共區(qū)應(yīng)按照《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736—2012）相關(guān)規(guī)定新風(fēng)量供給量，即：保證為每位乘客供給每小時(shí)不少于19 m?的新鮮空氣量。

設(shè)備及管理用房：每小時(shí)供應(yīng)地下及高架車站設(shè)備及管理用房內(nèi)的每個(gè)工作人員的新鮮空氣量應(yīng)大于或等于30 m?。

2 通風(fēng)空調(diào)與供暖系統(tǒng)組成對(duì)比

沈陽地鐵6號(hào)線一期工程地下車站的通風(fēng)空調(diào)與供暖系統(tǒng)由車站公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)備管理用房區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、設(shè)備管理用房區(qū)供暖系統(tǒng)三部分組成。

沈陽地鐵6號(hào)線一期工程高架車站的通風(fēng)空調(diào)與供暖系統(tǒng)由車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、車站公共區(qū)供暖系統(tǒng)、設(shè)備管理用房區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、設(shè)備管理用房區(qū)供暖系統(tǒng)四部分組成。

2.1 地下車站公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

2.1.1 車站通風(fēng)

地下車站的車站公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，均采取了活塞通風(fēng)（活塞風(fēng)道+出入口）和公共區(qū)機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合的方式，考慮到地鐵車站公共區(qū)全年平均得熱波動(dòng)較小的特點(diǎn)，并且沈陽全年氣溫變化較大，故在車站的每端都設(shè)置1條排風(fēng)道，對(duì)外設(shè)置1座排風(fēng)亭。在根據(jù)車站得熱量計(jì)算公共區(qū)通風(fēng)量的前提下，考慮將車站的大型風(fēng)機(jī)兼做車站和區(qū)間事故風(fēng)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)冬季小通風(fēng)量運(yùn)行和節(jié)能運(yùn)行，2臺(tái)車站通風(fēng)機(jī)都使用變頻調(diào)速的技術(shù)。通過上述手段可靈活便捷地調(diào)節(jié)各季節(jié)不同行車對(duì)數(shù)條件下的公共區(qū)通風(fēng)量。

2.1.2 氣流組織

對(duì)于站臺(tái)層，針對(duì)地鐵列車發(fā)熱部件集中布置在車底的情況，在站臺(tái)層設(shè)置站臺(tái)板下軌底排熱風(fēng)道和列車頂部軌頂排熱風(fēng)道。其中，軌頂?shù)娘L(fēng)道和風(fēng)口正對(duì)著列車空調(diào)的冷凝器，可以及時(shí)排出列車空調(diào)所產(chǎn)生的熱量，同時(shí)在軌頂風(fēng)道做站臺(tái)層排煙風(fēng)道;站臺(tái)板的下風(fēng)口要正對(duì)列車剎車電阻，盡可能地減少地鐵列車停站時(shí)電阻的散熱進(jìn)入站臺(tái)之中。

對(duì)于站廳層，沿車站的縱向裝配有排煙風(fēng)管兼顧站廳層機(jī)械排風(fēng)。在夏季正常通風(fēng)的情況下，經(jīng)過站廳層的排風(fēng)和出入口的自然進(jìn)風(fēng)實(shí)現(xiàn)對(duì)站廳層的降溫。

2.2 高架車站公共區(qū)通風(fēng)、空調(diào)及供暖系統(tǒng)

2.2.1 通風(fēng)系統(tǒng)

高架車站站臺(tái)層公共區(qū)設(shè)置了上方為非密閉式開敞空間的全高站臺(tái)門，采用自然通風(fēng)、排煙系統(tǒng)。站廳層公共區(qū)通過在外墻上設(shè)置可開啟外窗進(jìn)行自然通風(fēng)。

2.2.2 空調(diào)系統(tǒng)

高架車站站臺(tái)層空調(diào)候車房內(nèi)設(shè)置分體空調(diào)。

2.2.3 供暖系統(tǒng)

由于高架車站均采用非密閉式開敞空間的全高站臺(tái)門，站臺(tái)層的公共區(qū)與外界互通，因此站臺(tái)層公共區(qū)不設(shè)置供暖系統(tǒng)。

高架車站站廳層公共區(qū)屬于地上封閉建筑，故設(shè)置供暖系統(tǒng)。市政供熱管網(wǎng)為車站公共區(qū)供給熱源，每個(gè)站內(nèi)設(shè)置換熱站，供暖末端形式為風(fēng)機(jī)盤管，設(shè)計(jì)供、回水溫度55/45 ℃。

為了有效阻止室外冷空氣的侵入，在站廳通向站臺(tái)的扶梯口、樓梯口以及站廳的出入口設(shè)置電熱風(fēng)幕。

2.3 地下車站設(shè)備，管理用房通風(fēng)、空調(diào)及供暖系統(tǒng)

地下車站設(shè)備和管理用房通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)由變電所通風(fēng)/空調(diào)系統(tǒng)、設(shè)備及管理用房通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)、衛(wèi)生間排風(fēng)系統(tǒng)、普通房間通風(fēng)系統(tǒng)共四部分組成。

降壓變電所采用機(jī)械送、排風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)降溫，風(fēng)機(jī)設(shè)置在通風(fēng)機(jī)房內(nèi)，送、排風(fēng)機(jī)根據(jù)室外溫度的變化變頻運(yùn)行;混合變電所設(shè)置機(jī)械通風(fēng)+多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。其中多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)按2套完全獨(dú)立的系統(tǒng)設(shè)置，每套按系統(tǒng)容量的50%配置，多聯(lián)機(jī)室外機(jī)設(shè)置在排風(fēng)亭底部（人防門外側(cè)）;機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量按換氣次數(shù)和過渡季消除余熱所需風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算，送、排風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。變電所房間通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排風(fēng)量取送風(fēng)量的1.1倍，以保證變電所房間內(nèi)部的熱空氣不侵入車站及區(qū)間環(huán)境。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E

通信設(shè)備室、信號(hào)設(shè)備室、AFC機(jī)房等車站設(shè)備和管理用房采用機(jī)械通風(fēng)+多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。其中多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)按2套完全獨(dú)立的系統(tǒng)設(shè)置，每套按系統(tǒng)容量的50%配置。系統(tǒng)室外機(jī)設(shè)置在排風(fēng)亭底部（人防門外側(cè)），系統(tǒng)凝結(jié)水管有坡度敷設(shè)至鄰近的排水點(diǎn);機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量按換氣次數(shù)和過渡季消除余熱所需風(fēng)量計(jì)算，送、排風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。

車站控制室、站長室、AFC票務(wù)室等車站管理用房采用送排風(fēng)系統(tǒng)+多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)夏季制冷，冬季制熱。系統(tǒng)室外機(jī)設(shè)置在活塞風(fēng)道對(duì)外風(fēng)閥的內(nèi)側(cè)，系統(tǒng)凝結(jié)水管有坡度敷設(shè)至鄰近的排水點(diǎn);機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)除滿足人員最小新風(fēng)量外，按過渡季通風(fēng)工況的最小換氣次數(shù)計(jì)算系統(tǒng)風(fēng)量，風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。

車站設(shè)備小端的環(huán)控電控室、照明配電室（有電池的）設(shè)置分體空調(diào)系統(tǒng)+獨(dú)立的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。

小系統(tǒng)通風(fēng)機(jī)房配置獨(dú)立的機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)。

消防泵房、氣瓶間、通號(hào)電纜間、儲(chǔ)藏室等房間設(shè)置機(jī)械送、排風(fēng)。

污水泵房以及衛(wèi)生間等異味房間設(shè)置獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)。

2.4 高架車站設(shè)備和管理用房通風(fēng)、空調(diào)和供暖系統(tǒng)

高架車站設(shè)備管理用房通風(fēng)、空調(diào)與供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要滿足各房間相關(guān)專業(yè)工藝要求，保證房內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量滿足各種設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求以及人員對(duì)舒適度的需求。系統(tǒng)劃分以及系統(tǒng)形式如下：

降壓變電所采用機(jī)械送、排風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)降溫，風(fēng)機(jī)設(shè)置在通風(fēng)機(jī)房內(nèi)，送、排風(fēng)機(jī)根據(jù)室外溫度的變化變頻運(yùn)行;混合變電所設(shè)置機(jī)械通風(fēng)+多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)按2套完全獨(dú)立的系統(tǒng)設(shè)置，每套按系統(tǒng)容量的50%配置;機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量按換氣次數(shù)和過渡季消除余熱所需風(fēng)量計(jì)算，送、排風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。

通信設(shè)備室、信號(hào)設(shè)備室、AFC機(jī)房等車站設(shè)備和管理用房采用機(jī)械通風(fēng)+多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)按2套完全獨(dú)立的系統(tǒng)設(shè)置，每套按系統(tǒng)容量的50%配置。機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量按換氣次數(shù)和過渡季消除余熱所需風(fēng)量計(jì)算，送、排風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。

車站控制室、站長室、AFC票務(wù)室等車站管理用房，夏季制冷采用多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，冬季供暖采用風(fēng)機(jī)盤管，并設(shè)置一套新風(fēng)系統(tǒng)以滿足人員最小新風(fēng)量的要求。

氣瓶間、消防泵房等房間設(shè)機(jī)械送、排風(fēng)。

包括污水泵房在內(nèi)的衛(wèi)生間、廁所、母嬰室等異味房間設(shè)置獨(dú)立的單排風(fēng)系統(tǒng)，自然進(jìn)風(fēng)。

其他地上有窗庫房等房間采用自然通風(fēng)。

3 地下車站公共區(qū)通風(fēng)兼排煙系統(tǒng)運(yùn)行模式

3.1 夏季運(yùn)行模式

（1）機(jī)械排風(fēng)。使用車站排風(fēng)機(jī)對(duì)車站的公共區(qū)排風(fēng)，將車站進(jìn)站端的活塞風(fēng)道開啟，關(guān)閉迂回風(fēng)閥，利用列車運(yùn)行活塞效應(yīng)和站內(nèi)負(fù)壓，從出入口和活塞風(fēng)道引進(jìn)站外的冷空氣，吸收列車區(qū)間熱量后，從車站的排風(fēng)系統(tǒng)排出。

機(jī)械通風(fēng)主要在夏季期間，當(dāng)站外氣溫低于車站設(shè)計(jì)溫度時(shí)使用。

（2）活塞通風(fēng)。將車站排風(fēng)機(jī)關(guān)閉，并開啟進(jìn)站端的活塞風(fēng)道，關(guān)閉迂回風(fēng)閥，利用列車活塞效應(yīng)從出入口和活塞風(fēng)道引進(jìn)新風(fēng)。

活塞通風(fēng)主要在夏季期間，當(dāng)站外氣溫比車站設(shè)計(jì)溫度低時(shí)使用，也可以和機(jī)械通風(fēng)同時(shí)使用。

（3）閉式運(yùn)行。將車站排風(fēng)機(jī)關(guān)閉，并開啟迂回風(fēng)閥，利用列車的活塞效應(yīng)從出入口引入站外的空氣，這種模式下可以滿足人員的新風(fēng)量需求。

閉式運(yùn)行主要在夏季，當(dāng)站外氣溫比車站設(shè)計(jì)溫度高時(shí)使用。

3.2 冬季運(yùn)行模式

沈陽作為嚴(yán)寒地區(qū)的代表城市，全地下站和區(qū)間的冬季運(yùn)行模式核心是避免車站和區(qū)間的溫度過低，在此前提下，盡量滿足人員新風(fēng)需求。

（1）活塞通風(fēng)。關(guān)閉車站公共區(qū)SVF排風(fēng)機(jī)，通過開啟組合式活塞風(fēng)閥來打開車站出站端的活塞風(fēng)道路徑，同時(shí)關(guān)閉聯(lián)通上下行隧道的迂回風(fēng)閥。列車在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的活塞風(fēng)效應(yīng)可將室外冷空氣通過車站活塞風(fēng)道引入?yún)^(qū)間隧道當(dāng)中，冷風(fēng)在車站軌行區(qū)和區(qū)間隧道內(nèi)吸收熱量后，再經(jīng)由活塞推力從下一個(gè)車站的活塞風(fēng)道排出到室外。

在沈陽的冬季期間，主要在列車對(duì)數(shù)較多時(shí)或氣溫較高的白天采用活塞通風(fēng)模式。

（2）閉式運(yùn)行。將車站排風(fēng)機(jī)關(guān)閉，開啟迂回風(fēng)閥，利用列車活塞效應(yīng)從出入口引入站外空氣。

閉式運(yùn)行主要運(yùn)用在冬季氣溫較低時(shí)。

3.3 過渡季運(yùn)行模式

鑒于沈陽市冬天平均氣溫較低，通過在冬天大量通風(fēng)的手段對(duì)隧道進(jìn)行蓄冷，會(huì)使得冬季車站內(nèi)和隧道間的溫度太低，無法滿足人們對(duì)地鐵舒適性的需求。因此可以利用過渡季節(jié)完成對(duì)隧道蓄冷降溫的任務(wù)。過渡季節(jié)適當(dāng)增加通風(fēng)量，把夏季隧道吸收進(jìn)來的熱量盡可能放出去，減少遠(yuǎn)期夏季隧道降溫的壓力，并且在過渡季節(jié)大量通風(fēng)不會(huì)產(chǎn)生隧道中溫度太低的情況。

在過渡季節(jié)，主要利用活塞通風(fēng)，在遠(yuǎn)期高峰時(shí)段采用機(jī)械排風(fēng)，活塞通風(fēng)既可以單獨(dú)使用，也可同機(jī)械排風(fēng)結(jié)合使用。

4 系統(tǒng)控制方案對(duì)比

該工程地下車站的通風(fēng)、空調(diào)及供暖系統(tǒng)受中央級(jí)、車站級(jí)和現(xiàn)場級(jí)三級(jí)控制：

（1）中央級(jí)控制。全線在控制中心設(shè)置中央級(jí)控制，控制中心建立的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以中央監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和車站設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，監(jiān)視全線各站以及區(qū)間的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，各種運(yùn)行模式、指令或執(zhí)行預(yù)定運(yùn)行工況均可從控制中心通過中央級(jí)控制下達(dá)給車站。

（2）車站級(jí)控制。各站的車站控制室均設(shè)置車站控制，站內(nèi)或站外負(fù)責(zé)的區(qū)間通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備受車站級(jí)監(jiān)控，車站控制室可將信息上傳反饋給中央監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，中央監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)下達(dá)的各項(xiàng)指令、模式也可通過車站級(jí)控制執(zhí)行。

（3）現(xiàn)場級(jí)控制。各車站的通風(fēng)空調(diào)電控室或者在設(shè)備本體安裝位置處設(shè)置有就地級(jí)控制，就地級(jí)控制包括單臺(tái)設(shè)備的就地控制以及模式控制兩種功能，可方便系統(tǒng)調(diào)試以及各設(shè)備的檢查和維修。就地控制在上述三級(jí)控制中具有優(yōu)先權(quán)。

高架車站的通風(fēng)、空調(diào)及供暖系統(tǒng)受車站級(jí)和現(xiàn)場級(jí)二級(jí)控制：

（1）車站級(jí)控制。各站的車站控制室均設(shè)置車站控制，站內(nèi)或站外負(fù)責(zé)的區(qū)間通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備受車站級(jí)監(jiān)控，車站控制室可將信息上傳反饋給中央監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，中央監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)下達(dá)的各項(xiàng)指令、模式也可通過車站級(jí)控制執(zhí)行。

（2）現(xiàn)場級(jí)控制。各車站的通風(fēng)空調(diào)電控室或者在設(shè)備本體安裝位置處設(shè)置有就地級(jí)控制，就地級(jí)控制包括單臺(tái)設(shè)備的就地控制以及模式控制兩種功能，可方便系統(tǒng)調(diào)試以及各設(shè)備的檢查和維修。就地控制在上述三級(jí)控制中具有優(yōu)先權(quán)。

5 結(jié)語

通過上述對(duì)沈陽地鐵6號(hào)線一期工程地下車站和高架車站的公共區(qū)、設(shè)備區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)方案進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論：

（1）地鐵車站的通風(fēng)空調(diào)及供暖系統(tǒng)形式不能一概而論，而是應(yīng)針對(duì)車站形式，根據(jù)地區(qū)的氣候特點(diǎn)，分別分項(xiàng)地制定出適合最適合沈陽地區(qū)的地鐵車站通風(fēng)空調(diào)及供暖系統(tǒng)方案。

（2）沈陽地區(qū)地鐵車站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)模式及控制方式，應(yīng)根據(jù)車站形式、行車對(duì)數(shù)、季節(jié)變換進(jìn)行靈活調(diào)整，以保證車站內(nèi)熱濕環(huán)境滿足舒適性要求。

參考文獻(xiàn)

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[2]地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范： GB50157—2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2013.

收稿日期：2022-03-07

作者簡介：趙月（1989—），女，碩士研究生，研究方向：地鐵通風(fēng)系統(tǒng)。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E