淺議地鐵車站公共區(qū)冷負(fù)荷計(jì)算

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模和人口不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的城市地面交通運(yùn)輸已無(wú)法滿足城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求，越來(lái)越多的地下交通運(yùn)輸形式蓬勃興起，地下車道形式得到越來(lái)越多的應(yīng)用，便利的交通給人們節(jié)省了大量出行時(shí)間。文章對(duì)地鐵公共區(qū)冷負(fù)荷計(jì)算的影響因素，對(duì)負(fù)荷計(jì)算中存在問(wèn)題進(jìn)行探討分析。能給客流量較大的換乘車站提供舒適的地鐵乘車環(huán)境，這至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：地鐵；車站公共區(qū)；冷負(fù)荷

引言

地鐵地下線是一座狹長(zhǎng)的地下建筑，除各站出入口和通風(fēng)道口與大氣溝通以外，可以認(rèn)為地鐵基本上是和大氣隔絕的。由于列車運(yùn)行、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和乘客等會(huì)散發(fā)大量的熱量，若不及時(shí)排除，地鐵內(nèi)部的空氣溫度就會(huì)升高，同時(shí)，由于地鐵周圍土壤通過(guò)地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲濕量也較大，若不加以排除地鐵地下線路內(nèi)部的空氣濕度會(huì)增大，這些都會(huì)使乘客無(wú)法忍受。因此，必須設(shè)置通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，對(duì)地鐵內(nèi)部的空氣溫度及濕度等空氣環(huán)境因素進(jìn)行控制[1]。地鐵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與民用建筑設(shè)計(jì)還是存在諸多不同，而且冷負(fù)荷計(jì)算的合理性直接影響到后期空調(diào)設(shè)備選型及運(yùn)營(yíng)能耗等方面。文章結(jié)合某南方城市地下車站公共區(qū)冷負(fù)荷計(jì)算數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算不合理及存在問(wèn)題之處進(jìn)行分析和探討。

1 車站空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算方法

根據(jù)規(guī)范要求，除在方案設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)階段可以使用冷負(fù)荷指標(biāo)進(jìn)行必要的估算外，施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)進(jìn)行逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算。在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)于方案設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)階段，通常采用空調(diào)冷負(fù)荷指標(biāo)法估算，以確認(rèn)設(shè)備容量及系統(tǒng)造價(jià)。對(duì)于一般建筑的空調(diào)冷負(fù)荷指標(biāo)為100-250W/m2，對(duì)于大型建筑，如百貨商場(chǎng)等指標(biāo)達(dá)到350W/m2[2]。在現(xiàn)行設(shè)計(jì)中，施工圖階段多采用冷負(fù)荷系數(shù)法或采用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。以某南方城市地下雙層島式車站為例，施工圖階段，理論計(jì)算出站廳公共區(qū)空調(diào)冷負(fù)荷指標(biāo)約200W/m2，站臺(tái)公共區(qū)約740W/m2。因此，在方案設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)階段，不能簡(jiǎn)單地套用空調(diào)冷負(fù)荷指標(biāo)進(jìn)行冷負(fù)荷估算。由于我國(guó)地域差異，地鐵空調(diào)系統(tǒng)還沒(méi)有統(tǒng)一的空調(diào)冷負(fù)荷指標(biāo)，且受列車運(yùn)行影響，在列車進(jìn)站時(shí)，通過(guò)屏蔽門的滲透風(fēng)帶入熱量對(duì)站臺(tái)空調(diào)環(huán)境影響很大，還需進(jìn)一步研究。且需綜合考慮由于空調(diào)系統(tǒng)因地域不同、空調(diào)制式不同等計(jì)算方法存在差異，總結(jié)及制定出符合我國(guó)地鐵車站冷負(fù)荷計(jì)算特點(diǎn)的計(jì)算方法。

2 室內(nèi)外計(jì)算參數(shù)

地鐵車站的空調(diào)尾舒適性空調(diào)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料，乘客完成一個(gè)客車過(guò)程，從進(jìn)站、候車到上車，在車站上僅3min-5min，下車出站約需3min，因此，車站的空調(diào)有別于一般舒適性空調(diào)[1]，由于地鐵車站空調(diào)僅為乘客提供一個(gè)過(guò)渡性的熱舒適環(huán)境，只需考慮乘客由地面進(jìn)入車站有較涼快的感覺(jué)，滿足于“暫時(shí)舒適”就可以了。每個(gè)城市空調(diào)室外計(jì)算干球溫度是一定，從節(jié)能角度，就要求車站室內(nèi)空氣計(jì)算溫度與室外計(jì)算干球溫度的溫差應(yīng)該較小，即車站室內(nèi)空氣計(jì)算溫度的設(shè)定值要高。但我國(guó)各地氣候條件差異較大，人們長(zhǎng)期生活的環(huán)境條件也不同，因此對(duì)溫度的適應(yīng)情況不同，對(duì)溫度的感覺(jué)也存在差異。如南方地區(qū)的人與北方地區(qū)的人相比，更喜歡室內(nèi)溫度低一些。在現(xiàn)行設(shè)計(jì)中，認(rèn)為按地鐵規(guī)范的規(guī)定，地下車站站廳的空氣計(jì)算溫度比空調(diào)室外計(jì)算干球溫度低2-3℃，站臺(tái)比站廳低1-2℃的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，靈活處理溫差是合理可行的。

3 空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算組成

城市軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)分為三種制式：開(kāi)式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)?，F(xiàn)在地下車站設(shè)置基本都采用屏蔽門系統(tǒng)，以下討論亦以屏蔽門系統(tǒng)為例。采用屏蔽門系統(tǒng)后，屏蔽門將隧道分隔在站臺(tái)之外，車站空調(diào)負(fù)荷受隧道的影響相對(duì)較小，車站內(nèi)公共區(qū)散熱已不含列車驅(qū)動(dòng)設(shè)備發(fā)熱量、列車空調(diào)設(shè)備及機(jī)械設(shè)備發(fā)熱量，僅有站內(nèi)人員散熱量、照明設(shè)備散熱量、站臺(tái)內(nèi)外溫差傳熱量、滲透風(fēng)帶入熱量[3]。由于地鐵車站內(nèi)的照明、廣告燈箱等散熱量可以通過(guò)各用電設(shè)施的實(shí)際功率很方便的計(jì)算，不在詳述。以下主要對(duì)車站冷負(fù)荷計(jì)算占比較大的人體熱負(fù)荷及滲透風(fēng)帶入熱量進(jìn)行討論。

3.1 人體熱負(fù)荷

因人體熱負(fù)荷的確定，關(guān)鍵在于地鐵客流量的確定上，而這一數(shù)據(jù)一般源自當(dāng)?shù)亟煌ㄒ?guī)劃部門的客流預(yù)測(cè)報(bào)告，而且客流預(yù)測(cè)中上下車客流量的合理性直接關(guān)系到同時(shí)在站人數(shù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)在站人數(shù)為站廳及站臺(tái)人員熱負(fù)荷（包含顯熱及潛熱）的計(jì)算基數(shù)。以某南方城市地下雙層島式車站為例，車站此負(fù)荷約占車站公共區(qū)總冷量的40.5%。

那么客流預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性及合理性就顯得尤其重要?？土黝A(yù)測(cè)是通過(guò)建立現(xiàn)狀社會(huì)經(jīng)濟(jì)、土地利用、人口、車輛擁有、交通網(wǎng)絡(luò)等與現(xiàn)狀交通需求及特征之間的定量關(guān)系（四階段模型），并結(jié)合規(guī)劃前景的假設(shè)與輸入、獲得預(yù)測(cè)年的交通需求與特征，包括軌道客流需求與特征數(shù)據(jù)。在軌道客流需求的基礎(chǔ)上，通過(guò)客流分配，得到研究線路的客流詳細(xì)指標(biāo)?？土黝A(yù)測(cè)年限分為初期、近期和遠(yuǎn)期[4]。

既然客流預(yù)測(cè)是在建立模型的基礎(chǔ)對(duì)未來(lái)的客流進(jìn)行預(yù)測(cè)，本身就對(duì)邊界輸入條件進(jìn)行假設(shè)，其準(zhǔn)確性受到諸多因素的影響。根據(jù)作者所在南方城市現(xiàn)行開(kāi)通的運(yùn)營(yíng)地鐵，開(kāi)通運(yùn)行兩年，即使開(kāi)通區(qū)間小交路的運(yùn)營(yíng)模式，其早晚高峰期還是大大高于初期預(yù)測(cè)客流，而且在客流量較大的換乘車站，矛盾更加明顯。那么如何在客流預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，確定上下車客流量，是值得設(shè)計(jì)人員研究的問(wèn)題[5]。

3.2 滲透風(fēng)帶入熱量

以某南方城市地下雙層島式車站為例，此部分熱量在車站公共區(qū)冷量中約占30%，此部分熱量分為出入口滲透風(fēng)和屏蔽門開(kāi)啟時(shí)的滲透風(fēng)，其中以屏蔽門開(kāi)啟時(shí)的滲透風(fēng)最大。在設(shè)計(jì)中，一般都是通過(guò)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，按估算指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，出入口為200W/m2，屏蔽門按每站5-10m3/s估算漏風(fēng)量。針對(duì)上述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如出入口數(shù)量，通常一個(gè)地下車站設(shè)置2-4個(gè)出入口，但隨著城市線網(wǎng)的擴(kuò)展，車站出入口的數(shù)量不斷增加；屏蔽門如按上述指標(biāo)進(jìn)行估算，那么上下限值相關(guān)的風(fēng)量相差為18000m3/h。而且隨著運(yùn)營(yíng)年份的不同，即使同一位置處的熱量也隨之改變。結(jié)合運(yùn)營(yíng)實(shí)例，區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)車站、換乘站以及站臺(tái)形式等對(duì)上述經(jīng)驗(yàn)數(shù)進(jìn)行修改完善，必要時(shí)可結(jié)合采用仿真模擬計(jì)算。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地鐵車站冷負(fù)荷計(jì)算有別于民用建筑計(jì)算，其計(jì)算影響因素多，而且通風(fēng)空調(diào)的能耗在車站總能耗中占比很大，如何結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，準(zhǔn)確合理地進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，與后期的設(shè)備選型及運(yùn)營(yíng)能耗關(guān)系密切，同時(shí)也是地鐵設(shè)計(jì)值得研究的方向。

另外車站冷負(fù)荷除公共區(qū)冷負(fù)荷外，還應(yīng)包含設(shè)備區(qū)的冷負(fù)荷，其負(fù)荷計(jì)算又有別于公共區(qū)，特別是對(duì)于重要設(shè)備房間（如信號(hào)設(shè)備室）需按24小時(shí)不間斷空調(diào)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如何合理確定此類房間設(shè)備發(fā)熱量，并區(qū)分考慮運(yùn)營(yíng)和非運(yùn)營(yíng)時(shí)段設(shè)計(jì)，亦是冷負(fù)荷計(jì)算的難點(diǎn)，文章不作詳述，作為作者后期研究方向。文章的宗旨是探討合理計(jì)算車站冷負(fù)荷，以便更好地控制后期空調(diào)運(yùn)營(yíng)能耗。那么作為地鐵設(shè)計(jì)人員更不應(yīng)墨守成規(guī)，應(yīng)采用各種計(jì)算手段，結(jié)合地鐵設(shè)計(jì)特點(diǎn)，必要時(shí)可進(jìn)行設(shè)計(jì)及技術(shù)創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：楊進(jìn)，男，碩士，深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，從事地鐵設(shè)計(jì)管理。