地鐵車輛段高大空間采暖方案研究

□文/楊銘

地鐵車輛段高大空間采暖方案研究

□文/楊銘

簡要介紹了地鐵工程車輛段高大庫房內(nèi)主要采暖形式，結(jié)合各種形式的特點(diǎn)及供暖方式，分析采暖方案適用性并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選出適宜的方案。

高大空間；采暖；車輛段；地鐵

地鐵工程車輛段高大庫房是每個(gè)城市地鐵建設(shè)工程必不可少的一部分，而高大空間的采暖也是車輛段內(nèi)采暖設(shè)計(jì)的重中之重。高大庫房占地面積大，凈空高，庫內(nèi)檢修等作業(yè)復(fù)雜，庫內(nèi)地面有車輛遮擋，上空還有復(fù)雜的多專業(yè)綜合管線，這些都加大了高大空間的采暖設(shè)計(jì)難度。本文通過分析多種車輛段高大空間的采暖方案，選出適宜的采暖方案。

1　地鐵車輛段高大空間采暖方式分類

1）燃?xì)廨椛洳膳绞?，目前沈陽某動車段以及天津地鐵部分線路車輛段及停車場采用此系統(tǒng)。

2）散熱器采暖方式，北方地區(qū)普遍采用的采暖方式，北京、天津、沈陽等多地均采用此系統(tǒng)。

3）射流暖風(fēng)機(jī)采暖方式，北京、天津動車段部分庫內(nèi)采用暖風(fēng)機(jī)輔助散熱器采暖系統(tǒng)。

4）大門熱空氣幕采暖方式，北京、天津動車段，天津地鐵部分車輛段采用此系統(tǒng)。

5）地板輻射采暖方式，北京動車段某檢修庫采用此采暖方式。

根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)，各種形式的采暖可以組合使用，以滿足不同的采暖需求。

2　地鐵車輛段高大空間各種采暖方式特點(diǎn)

1）燃?xì)廨椛洳膳绞?。燃?xì)廨椛湫凸┡抢锰烊粴狻⒁夯蜌獾瓤扇細(xì)怏w，在特殊的燃燒裝置（輻射管）內(nèi)燃燒，輻射出各種波長的紅外線來進(jìn)行供暖。當(dāng)紅外線穿過空氣層時(shí)，不會被空氣所吸收，它能穿透空氣層而被物體直接吸收并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，不僅如此，紅外線還能夠穿過物體或人體表面層一定的深度，從而從內(nèi)部對物體或人體進(jìn)行加熱，這就是輻射供暖的基本原理。輻射熱量能被混凝土地板、人和各種物體所吸收并通過這些物體進(jìn)行二次輻射，從而加熱四周的其他物體，見圖1。紅外線輻射供暖，房間底層溫度高，工作環(huán)境溫暖舒適，上層溫度低，因此其熱利用率更高。它可適用于3～50 m高度的供暖。

圖1　輻射供暖原理

2）散熱器采暖方式。散熱器是采暖系統(tǒng)中最常見的末端設(shè)備，主要傳統(tǒng)方式為熱輻射和空氣對流。散熱器一般固定在墻上，使用工況為85℃左右的進(jìn)水，將散熱器加熱至65℃以上，散熱器附近空氣受熱上升，在室內(nèi)形成冷熱空氣對流，室內(nèi)溫度在對流中逐漸上升至實(shí)際溫度。目前市場上的散熱器主要有壓鑄鋁式、鋼板式、鋼柱式。

3）射流暖風(fēng)機(jī)采暖方式。暖風(fēng)機(jī)由通風(fēng)機(jī)、電動機(jī)及空氣加熱器組合而成的聯(lián)合機(jī)組，適用于各種類型的車間。當(dāng)空氣中不含灰塵和易燃或易爆性的氣體時(shí)，可作為循環(huán)空氣采暖用。暖風(fēng)機(jī)可獨(dú)立作為采暖用，一般用以補(bǔ)充散熱器散熱的不足部分或者利用散熱器作為值班采暖，其余熱負(fù)荷由暖風(fēng)機(jī)承擔(dān)。

4）大門熱空氣幕采暖方式?？諝饽皇峭ㄟ^貫流風(fēng)輪產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流，形成一面無形的門簾，因此，亦稱風(fēng)簾機(jī)、風(fēng)幕機(jī)、空氣風(fēng)幕機(jī)。用于采暖的熱風(fēng)幕，由空氣加熱設(shè)備、通風(fēng)機(jī)、風(fēng)管系統(tǒng)及空氣分布器組成。根據(jù)接觸網(wǎng)等條件選擇安裝在大門兩側(cè)或上方。大門空氣幕一般作為主要采暖系統(tǒng)的補(bǔ)充系統(tǒng)，僅在敞開庫門時(shí)開啟，以避免庫內(nèi)受冷風(fēng)侵入影響導(dǎo)致熱量損失過大。

5）地板輻射采暖方式。地板輻射采暖是以溫度不高于60℃的熱水作為熱源，在埋置于地板下的盤管系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，加熱整個(gè)地板，通過地面均勻地向室內(nèi)輻射散熱的一種供暖方式。

3　地鐵車輛段高大空間采暖方式分析

以某車輛段聯(lián)合檢修庫為例，列舉各種采暖方式在庫內(nèi)的設(shè)計(jì)情況以及方案的投資、運(yùn)行費(fèi)用等。

聯(lián)合檢修庫基礎(chǔ)設(shè)計(jì)條件：面積22 784 m2，庫內(nèi)高度13 m，庫長178.7 m，庫寬127.5 m，內(nèi)設(shè)12列軌道，中間有隔墻，根據(jù)工藝功能該庫分為定修、臨修、靜調(diào)、月檢、清掃等功能區(qū)，除清掃、臨修線外，都設(shè)有3層檢修平臺，工人在檢修平臺上進(jìn)行檢修作業(yè)；庫內(nèi)值班溫度5℃；作業(yè)溫度16℃；室外計(jì)算溫度-9℃；庫內(nèi)熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果2 204 kW，建筑平面熱指標(biāo)q=91.7 W/m2。

3.1燃?xì)廨椛洳膳绞?/p>

庫內(nèi)設(shè)置燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)，根據(jù)情況劃分使用分區(qū)，可局部開啟。從系統(tǒng)簡潔性考慮，不設(shè)置其他輔助采暖方式。

3.1.1方案優(yōu)點(diǎn)

1）系統(tǒng)設(shè)置于3層檢修平臺上方，地面不設(shè)置采暖設(shè)施，便于建筑布局及使用，簡化庫內(nèi)管線設(shè)計(jì)。

2）系統(tǒng)較傳統(tǒng)散熱器采暖有便于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，可根據(jù)使用情況開啟。

3.1.2方案缺點(diǎn)

1）系統(tǒng)需將燃?xì)夤芫€接入庫內(nèi)，增加庫內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)。

2）設(shè)置3層檢修平臺及停放車輛處，平臺及車輛將紅外線遮擋，導(dǎo)致地面溫度很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3）設(shè)置3層檢修平臺處，紅外線距離設(shè)備較近，作業(yè)溫度過高。

3.1.3方案投資估算

庫內(nèi)燃?xì)廨椛湓O(shè)備250萬元，燃?xì)夤芫€費(fèi)用50萬元。

3.1.4方案運(yùn)行費(fèi)用估算

燃?xì)赓M(fèi)用15 120元/d。僅設(shè)備開啟時(shí)用電，電費(fèi)忽略不計(jì)。

3.2散熱器采暖方式

在邊墻和一層檢修平臺柱間布置散熱器。散熱器布置在檢修平臺柱間，不影響檢修工作且此方案散熱器布置均勻，采暖效果好。

3.2.1方案優(yōu)點(diǎn)

1）系統(tǒng)均勻設(shè)置于邊墻及3層檢修平臺下方，便于布置，并可輔助設(shè)置其他采暖設(shè)施。

2）系統(tǒng)散熱均勻穩(wěn)定，庫內(nèi)舒適度較高。

3.2.2方案缺點(diǎn)

1）散熱器采暖系統(tǒng)上冷下熱，在高大庫房內(nèi)，熱量先集中到不需采暖的庫內(nèi)頂部，系統(tǒng)的利用率低。

2）射流暖風(fēng)機(jī)水管的跑冒滴漏影響供電系統(tǒng)安全性。

3.2.3方案投資估算

庫內(nèi)采暖設(shè)備210萬元，對應(yīng)容量的鍋爐房設(shè)備費(fèi)用150萬元。

3.2.4方案運(yùn)行費(fèi)用估算

燃?xì)赓M(fèi)用9 000元/d，鍋爐房電費(fèi)700元/d。

3.3射流暖風(fēng)機(jī)采暖方式

在庫內(nèi)邊墻及適宜位置布置散熱器，滿足值班溫度，在庫內(nèi)作業(yè)區(qū)上方布置射流暖風(fēng)機(jī)，滿足工作時(shí)人員需求。

3.3.1方案優(yōu)點(diǎn)

1）系統(tǒng)布置靈活，既滿足了庫內(nèi)基本要求，同時(shí)也能滿足崗位供暖，提高供熱效率。

2）減少散熱器布置，便于建筑布局及使用。

3.3.2方案缺點(diǎn)

1）根據(jù)庫內(nèi)條件，暖風(fēng)機(jī)無法布置過低，距離遠(yuǎn)導(dǎo)致風(fēng)壓較高。

2）檢修平臺密集區(qū)域，暖風(fēng)機(jī)無法實(shí)現(xiàn)崗位送風(fēng)，仍需輔助散熱器等采暖方式。

3.3.3方案投資估算

庫內(nèi)采暖設(shè)備400萬元，對應(yīng)容量的鍋爐房設(shè)備費(fèi)用150萬元。

3.3.4方案運(yùn)行費(fèi)用估算

燃?xì)赓M(fèi)用9 000元/d，鍋爐房電費(fèi)700元/d，末端電費(fèi)560元/d。

3.4大門空氣幕采暖方式

大門空氣幕作為主要采暖方式的輔助采暖，減少庫內(nèi)冷風(fēng)侵入熱損失。

3.4.1方案優(yōu)點(diǎn)

對于檢修庫等設(shè)有高大庫門的房間非常適用，開門時(shí)開啟。

3.4.2方案缺點(diǎn)

風(fēng)幕設(shè)備較大，設(shè)備布置時(shí)需與工藝及土建專業(yè)密切配合實(shí)施條件。

3.4.3方案投資估算

設(shè)備及管線120萬元，對應(yīng)容量的鍋爐房設(shè)備費(fèi)用30萬元（僅同時(shí)開啟1～2個(gè)大門，對應(yīng)容量較小）。

3.4.4方案運(yùn)行費(fèi)用估算

燃?xì)赓M(fèi)用450元/d，鍋爐房電費(fèi)30元/d，端電費(fèi)200元/d。

3.5地板輻射采暖方式

庫內(nèi)布置地?zé)岜P管，輔以邊墻散熱器。

3.5.1方案優(yōu)點(diǎn)

地面溫度高，距離人員作業(yè)區(qū)近，熱量利用率高。

3.5.2方案缺點(diǎn)

1）地下盤管無法承重，因此地面不能有重物。

2）地?zé)岜P管維修困難。

3.5.3方案投資估算

同散熱器采暖。

4　方案比較

各方案對比見表1。

表1　經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

根據(jù)表1比選結(jié)果，該庫房設(shè)計(jì)采用了散熱器輔助以大門熱空氣幕的采暖方案。

5　結(jié)論

根據(jù)以上分析比較結(jié)果，燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)及地板輻射盤管系統(tǒng)無法滿足庫內(nèi)安全性及工藝作業(yè)要求，因此，不適用于車輛段高大庫房；散熱器、暖風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)幕等系統(tǒng)，均可用于高大庫房的采暖系統(tǒng)，可結(jié)合實(shí)際情況以及熱源種類等因素，綜合布置，按需使用，在滿足基本采暖要求的基礎(chǔ)上，使采暖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能。

TU832.5

C

1008-3197（2016）03-49-02

2015-12-28

楊銘/男，1984年出生，工程師，中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司天津分院，從事暖通工程設(shè)計(jì)工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.016