地鐵站空調(diào)冷卻塔的設(shè)置研究

周　游，李財鈞

(廣東省重工建筑設(shè)計院有限公司，廣州 510034)

地鐵站空調(diào)冷卻塔的設(shè)置研究

周游，李財鈞

(廣東省重工建筑設(shè)計院有限公司，廣州 510034)

[摘要]介紹了地鐵站冷卻塔的各種設(shè)置形式，并分析了各種設(shè)置形式的技術(shù)要點及優(yōu)缺點，為業(yè)內(nèi)人士提供技術(shù)參考。

[關(guān)鍵詞]地鐵站；冷卻塔；消聲

1引言

自1863年1月在英國倫敦開通第一條城市地鐵以來，世界城市軌道交通的發(fā)展已有152年的歷史。已有近50個國家的330余座城市修建了軌道交通，線路總長度達(dá)數(shù)萬公里[1]。

地鐵車站的設(shè)置或在地面繁華的市中心區(qū)，或在人流密集的住宅小區(qū)旁，或在遠(yuǎn)期重點規(guī)劃的地方，而服務(wù)于車站空調(diào)系統(tǒng)的冷卻塔經(jīng)常設(shè)置在車站附近。由于冷卻塔體型龐大，且有噪聲、飛水等不利因素，其設(shè)置不僅對市容有一定影響，對周圍環(huán)境尤其是對附近居民的影響經(jīng)常會引來市民的投訴。在廣州地鐵中就有因冷卻塔設(shè)置不當(dāng)帶來的各種問題，如1號線的體育西路站的冷卻塔因投訴而進(jìn)行了改遷；另外，2號線的洛溪、江泰路站，3號線的燕塘、梅花園站，以及廣佛線的祖廟、魁奇路等站，這些車站的冷卻塔設(shè)置雖然滿足設(shè)計和環(huán)保要求，但為了盡量減少噪聲對周邊群眾的影響，都進(jìn)行了冷卻塔改造；而8號線的寶崗大道、沙園和鳳凰新村三個站也因冷卻塔問題推遲了開通時間。

因此，如果地鐵站空調(diào)系統(tǒng)的冷卻塔設(shè)置不合理，就容易讓“惠民”工程變成“擾民”工程。

2地鐵車站冷卻塔的設(shè)置

2.1　地鐵車站冷卻塔設(shè)置要求

冷卻塔所產(chǎn)生的噪聲為多聲源的綜合噪聲，一般包括：風(fēng)機噪聲、電機噪聲、減速機噪聲、淋水噪聲、殼體振動噪聲、輸水管道振動噪聲等，最基本的是風(fēng)機產(chǎn)生的噪聲[2]。

由于冷卻塔噪聲的傳播與距離的增加成平方反比規(guī)律自然衰減，在地鐵設(shè)計中對冷卻塔與敏感建筑的距離做出了相關(guān)要求，具體詳見表1。

設(shè)計時，原則上，冷卻塔的設(shè)置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離敏感建筑。當(dāng)確實無法滿足表1中的距離要求時，應(yīng)控制冷卻塔離敏感建筑的距離大于15m，同時采取消聲降噪措施以達(dá)到低于相應(yīng)區(qū)域的噪聲限值，并最終滿足環(huán)保部門的環(huán)境影響評價報告(簡稱環(huán)評報告)要求。

表1冷卻塔與敏感建筑控制距離

區(qū)域類別區(qū)域名稱控制距離(m)噪聲限值[3]dB(A)晝間夜間1類居住、醫(yī)療、文教、科研區(qū)30~5055452類居住、商業(yè)、工業(yè)混合區(qū)20~3060503類工業(yè)區(qū)≥1565554a類交通干線兩側(cè)≥157055

為滿足地鐵規(guī)范[4]及環(huán)評要求，并盡量降低冷卻塔對其周圍居民的影響，廣州地鐵的冷卻塔設(shè)置通常有如下幾種形式：結(jié)合周邊建筑、結(jié)合風(fēng)亭、地面設(shè)置，部分特殊場合采用了淺埋的方式。

2.2　冷卻塔結(jié)合周邊建筑

當(dāng)?shù)罔F車站設(shè)置在地面建筑密集、拆遷困難的地段，難以找到獨立設(shè)置冷卻的位置時，或者當(dāng)車站與地面物業(yè)同時施工、整體規(guī)劃時，冷卻塔結(jié)合車站周邊建筑的設(shè)置方式是一種較好的選擇。這也是市區(qū)內(nèi)繁華地段最常見的冷卻塔設(shè)置方式之一，如圖1即為某車站冷卻塔設(shè)置在附近商業(yè)建筑裙樓的屋面。

圖1　冷卻塔結(jié)合周邊建筑設(shè)置

這種方式的優(yōu)點是結(jié)合了物業(yè)，設(shè)置位置可與物業(yè)冷卻塔統(tǒng)一考慮，較容易實現(xiàn)，其設(shè)置形式與普通民用項目無異。其缺點也比較明顯：(1)結(jié)合原有建筑設(shè)置會對施工帶來困難，且對原有建筑的使用帶來影響；而結(jié)合新開發(fā)的物業(yè)，又受制于物業(yè)開發(fā)的時間；(2)冷卻水管路較長，增加了冷卻水泵揚程及功率；(3)冷卻水管跨越物業(yè)區(qū)對檢修、維護(hù)帶來不便；(4)冷卻塔設(shè)在物業(yè)范圍，存在配電及運營管理上的不便。

設(shè)計中，當(dāng)冷卻塔與周邊建筑結(jié)合設(shè)置時，應(yīng)注意設(shè)置安全檢修、維護(hù)空間，冷卻塔維修口不應(yīng)朝向屋頂懸空處，塔體距屋面邊緣距離不宜小于3m，并在屋面臨空處設(shè)高度不小于1.5m 的女兒墻或護(hù)欄。

2.3　冷卻塔結(jié)合風(fēng)亭

冷卻塔設(shè)置在高風(fēng)亭組的頂部，是已建成的地鐵站中最為常見的設(shè)置方式。早期的設(shè)置多是冷卻塔裸露設(shè)置在風(fēng)亭頂部，僅設(shè)簡單安全維護(hù)。廣州地鐵新線實施后形成了較為規(guī)范的百葉圍蔽處理，并對一些原設(shè)計車站進(jìn)行了改造，在消聲和美觀上提出了更嚴(yán)格的要求。

優(yōu)點：(1)與高風(fēng)亭組合建，冷卻塔無須另找擺放位置，節(jié)約了用地；(2)冷卻塔設(shè)在高處，氣流順暢，換熱效率高；(3)冷卻水管可以直接經(jīng)風(fēng)道進(jìn)入車站冷水機房，布置簡短，檢修、維護(hù)方便。

缺點：(1)設(shè)置受限于風(fēng)亭組。當(dāng)冷卻塔數(shù)量較多時較難實現(xiàn)合建，如設(shè)集中供冷的車站或大型換乘站。并且，這種方式也不適用于設(shè)置敞口風(fēng)亭的車站；(2)設(shè)置在風(fēng)亭頂部，其噪聲更易傳播，且與風(fēng)亭噪聲疊加后會增大噪聲污染，對消聲減噪要求更高；(3)提高了風(fēng)亭組頂面的結(jié)構(gòu)荷載，且冷卻塔外圍需采用視覺美化措施，增加了建設(shè)成本。

圖2和圖3為廣州地鐵三號線北延段燕塘站的冷卻塔設(shè)計圖及現(xiàn)場照片，該站采用了外掛石材+吸音板+夾膠玻璃百葉對冷卻塔進(jìn)行了外包及消聲處理，在美觀和降噪方面都取得了比較好的效果。

圖2　冷卻塔結(jié)合風(fēng)亭設(shè)計圖

圖3　冷卻塔結(jié)合風(fēng)亭實景照片

另外，在冷卻塔結(jié)合高風(fēng)亭的設(shè)計時，還應(yīng)注意設(shè)置從地面上風(fēng)亭的爬梯及排水、防雷等措施。

2.4　冷卻塔地面設(shè)置

部分地段規(guī)劃不允許風(fēng)亭過高，且車站地面附近有足夠擺放冷卻塔的空間時，冷卻塔往往設(shè)置在風(fēng)亭附近的地面，并采取相應(yīng)的圍護(hù)措施。在市郊或公園附近的車站比較適合采用這種形式。如圖4所示為公園前站設(shè)置在人民公園內(nèi)的冷卻塔。

冷卻塔設(shè)置在風(fēng)亭附近的地面，應(yīng)注意四周均設(shè)置圍蔽美觀措施。圍蔽措施應(yīng)在滿足景觀要求的同時，保證通風(fēng)散熱的效果。當(dāng)冷卻塔周邊距居住建筑較近時，頂部也應(yīng)考慮圍蔽。要求外圍百葉距冷卻塔進(jìn)風(fēng)口≮1m，同時百葉的透風(fēng)率要求在70%以上。

當(dāng)受規(guī)劃限制或有特殊景觀要求時，可采用下沉式，但必須滿足通風(fēng)、防排水和防止人員摔落的要求；采用下沉式布置時，應(yīng)保證冷卻塔的通風(fēng)性能，尤其保證冷卻塔進(jìn)風(fēng)面離墻的距離不應(yīng)小于進(jìn)風(fēng)面高度的要求，同時，應(yīng)做好管溝或預(yù)埋套管(一般應(yīng)與冷卻塔基礎(chǔ)面平齊)，不應(yīng)使冷卻水回水管出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象。

圖4　冷卻塔下沉式設(shè)置

這種方式設(shè)置簡單，維護(hù)方便，經(jīng)常設(shè)置在綠化地帶，且地面設(shè)置時冷卻塔換熱效率較高。但是，噪聲大、占地面積大、圍護(hù)設(shè)施易遭損壞、存在一定安全隱患是其缺點，并且，下沉方式冷卻塔換熱效率較低、易積水、易積累雜物引發(fā)異味。

2.5　冷卻塔淺埋

這種方式也可以理解為地面下沉式的特殊形式，如圖5及圖6。較之于下沉式，這種形式的冷卻塔下沉更深、設(shè)置更隱蔽、美觀，經(jīng)消聲處理后，噪聲影響較小，增加送風(fēng)機后冷卻塔換熱效果有所提升。另外，由于僅通過進(jìn)、排風(fēng)亭與外界接觸，與下沉式相比，匯水面積小，不易積水，且風(fēng)亭設(shè)置了百葉，不易積累雜物。但是，這種方式增加了送風(fēng)機及消聲器，車站空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備成本及運營成本都有所增加，且增加了土建成本。

圖5　冷卻塔淺埋剖面示意圖

圖6　冷卻塔淺埋剖面示意圖

冷卻塔淺埋設(shè)計時還應(yīng)注意：需采用可設(shè)置于室內(nèi)的冷卻塔設(shè)備，并考慮進(jìn)、排風(fēng)亭的布置(盡量采用敞口風(fēng)亭)及噪聲的處理，以及風(fēng)道阻力對冷卻塔性能的影響。

3結(jié)語

冷卻塔的設(shè)置在地鐵項目中至關(guān)重要，甚至對車站的方案都有決定性作用，因此，在進(jìn)行地鐵暖通空調(diào)設(shè)計時，應(yīng)該熟悉地鐵空調(diào)冷卻塔的各種設(shè)置形式及其設(shè)置特點，在滿足車站工藝需求的情況下，協(xié)調(diào)好節(jié)能、環(huán)保與規(guī)劃三者的關(guān)系，選擇最適合的設(shè)置方式，使地鐵在給公眾帶來交通便利的同時，也給地鐵站附近的居民一個舒適的生活環(huán)境。

4參考文獻(xiàn)

[1] 李國慶．城市軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．暖通空調(diào)，2011，41(6)：1-6

[2] 陸耀慶．實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M]．第二版．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：2056-2059

[3] GB 3096-2008，聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

[4] GB 50157-2013，地鐵設(shè)計規(guī)范[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013

Research on the Setting Forms of Cooling Tower in Metro Station

ZHOU You，LI Caijun

(Guangdong Zhonggong Architectural Design Institute Co.,Ltd., Guangzhou, 510034 )

Abstract：Presents the forms of cooling tower in metro station, and analyses the technical points, advantages and disadvantages of every setting form, provides technical reference for professionals.

Key words:Metro station; Cooling tower; Noise Reduction

[中圖分類號]TQ051.5[文獻(xiàn)標(biāo)示碼]B

doi:10.3696/J.ISSN.1005-9180.2015.01.009

文章編號：ISSN1005-9180(2015)01-042-04

作者簡介：周游(1983-)，男，工程師，主要從事暖通空調(diào)設(shè)計。Email：zhouyou12629@163.com

收稿日期：2015-1-20