重慶深埋地鐵車(chē)站公共區(qū)環(huán)境實(shí)測(cè)研究

熊武標(biāo) 馮 煉 劉 江 袁中原 付 強(qiáng) 盧昌憲

重慶深埋地鐵車(chē)站公共區(qū)環(huán)境實(shí)測(cè)研究

熊武標(biāo)1馮 煉1劉 江2袁中原1付 強(qiáng)1盧昌憲1

（1.西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 成都 610031； 2.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 西安 710043）

通過(guò)對(duì)重慶地鐵六號(hào)線紅土地車(chē)站站廳、站臺(tái)、出入口通道進(jìn)行環(huán)境逐時(shí)監(jiān)測(cè)，分析對(duì)比了各區(qū)域的溫濕度狀況，針對(duì)空調(diào)季工況下站廳、站臺(tái)環(huán)境狀況及長(zhǎng)出入口通道單排風(fēng)運(yùn)行狀況進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明站廳存在風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力，長(zhǎng)出入口通道在運(yùn)營(yíng)初期采用單排風(fēng)方式符合規(guī)范要求。

深埋地鐵車(chē)站；環(huán)境監(jiān)測(cè)；出入口通道

0 引言

重慶市作為“山城”，在這一特殊地形條件下的城市軌道交通建設(shè)使地鐵車(chē)站的埋深相比于國(guó)內(nèi)其他城市的暗挖車(chē)站深度要深得多，重慶地鐵六號(hào)線是重慶市開(kāi)通的第二條地鐵線路，其紅土地車(chē)站埋深達(dá)56m，是開(kāi)通時(shí)國(guó)內(nèi)埋深最深的車(chē)站。相比于普通淺埋車(chē)站，深埋車(chē)站的出入口通道及新風(fēng)井深度與長(zhǎng)度非常不同，其中出入口通道長(zhǎng)度均超過(guò)150m，抬升超過(guò)46m，因此車(chē)站內(nèi)環(huán)境更加處于一個(gè)較封閉的空間設(shè)計(jì)條件下車(chē)站環(huán)控系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況需要得到進(jìn)一步的了解和研究。

目前針對(duì)該類(lèi)深埋地鐵的研究主要針對(duì)隧道區(qū)間的火災(zāi)通風(fēng)排煙方面[1-5]，以及對(duì)長(zhǎng)出入通道的安全疏散設(shè)計(jì)[6]討論，對(duì)于車(chē)站環(huán)控系統(tǒng)運(yùn)行策略及該類(lèi)深埋車(chē)站的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性采集分析比較少。因此，課題組于2017年7月至12月對(duì)車(chē)站公共區(qū)和出入口通道的空氣溫濕度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析更加準(zhǔn)確地了解車(chē)站各位置的環(huán)境狀況，為該類(lèi)深埋地鐵車(chē)站環(huán)控系統(tǒng)研究積累了數(shù)據(jù)，并為今后該類(lèi)車(chē)站環(huán)控系統(tǒng)運(yùn)行策略提供一定理論依據(jù)。

1 工程概況及測(cè)試方案

1.1 工程概況

紅土地站是重慶6號(hào)線一期工程的第六座車(chē)站，為暗挖地下二層島式車(chē)站，采用屏蔽門(mén)系統(tǒng)制式，包括兩條長(zhǎng)出入口通道，規(guī)劃與10號(hào)線十字交叉換乘。站廳層公共區(qū)面積為1560m2，頂部為弧頂結(jié)構(gòu)，凈高3～5.2m，站臺(tái)層公共區(qū)面積為1245m2，凈高3m，車(chē)站東西向兩端各設(shè)置一座新風(fēng)亭。

車(chē)站兩端各布置2臺(tái)組合式空調(diào)器、2臺(tái)回排風(fēng)機(jī)和1臺(tái)小新風(fēng)機(jī)分別承擔(dān)站廳站臺(tái)1/4的負(fù)荷需求，出入口通道采用單排風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)形式。大系統(tǒng)運(yùn)行模式分為小新風(fēng)、全新風(fēng)和通風(fēng)工況運(yùn)行，出入口通道處的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在空調(diào)季關(guān)閉排風(fēng)系統(tǒng)，運(yùn)行風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)，新風(fēng)由出入口自然引入，冷源與車(chē)站合用。非空調(diào)季節(jié)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，出入口排風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，補(bǔ)風(fēng)由出入口與公共區(qū)自然引入。本次測(cè)試時(shí)間處于地鐵運(yùn)營(yíng)初期，由于土壤蓄熱能力較強(qiáng)及客流量較遠(yuǎn)期較小，因此出入口通道僅開(kāi)啟排風(fēng)機(jī)降溫。

1.2 測(cè)試方案

測(cè)試過(guò)程中共布置15個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別位于站廳、站臺(tái)公共區(qū)和兩條出入口通道內(nèi)，測(cè)點(diǎn)具體布置情況如圖1的（a）～（d）所示。測(cè)試儀器選用Testo 175—H1溫濕度測(cè)試儀，該儀器帶外置NTC溫度/電容式濕度傳感器，溫度測(cè)試范圍為-20～55℃（±0.4℃），濕度測(cè)試范圍為2～98%RH（±2%RH），通過(guò)預(yù)定設(shè)置記錄大量數(shù)據(jù)，自身具有體積小和防盜鎖設(shè)計(jì)，便于裝設(shè)和安全使用，設(shè)定各測(cè)點(diǎn)記錄周期為10min。

2 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

2.1 站廳、站臺(tái)空調(diào)季溫濕度狀況

圖2 站廳、站臺(tái)溫度

圖3 站廳、站臺(tái)相對(duì)濕度

選取8月車(chē)站運(yùn)營(yíng)時(shí)段測(cè)試數(shù)據(jù)的日均值為代表反映夏季空調(diào)工況下站廳、站臺(tái)內(nèi)熱濕環(huán)境狀況，如圖2和圖3所示。站廳平均溫度在25.2～29.2℃之間，總體平均值為26.2℃，平均相對(duì)濕度在70.9～86.4%之間，總體平均值為78.2%。站臺(tái)平均溫度在25.2～28.6℃之間，總體平均值為26.2℃，平均相對(duì)濕度在73～87.8%之間，總體平均值為79.94%?？梢钥闯稣緩d和站臺(tái)的溫度幾乎相同，且均低于設(shè)計(jì)溫度30℃/29℃的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)濕度則高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)60%RH，因此可以看出在車(chē)站運(yùn)營(yíng)初期，公共區(qū)呈現(xiàn)溫度偏低，濕度偏高的狀況。

結(jié)合公共區(qū)內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的變化過(guò)程，設(shè)計(jì)熱濕比為，室內(nèi)設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)為（空氣狀態(tài)變化過(guò)程焓濕圖如圖4所示），可以得到造成這種現(xiàn)象有下面幾種原因：

（1）送風(fēng)量合適，由于車(chē)站熱濕比很小，冷凍水除濕效果不夠，使得同樣室內(nèi)焓值情況下車(chē)站濕度偏高，送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)沿1熱濕比線由點(diǎn)到1；

（2）送風(fēng)量過(guò)大，室內(nèi)點(diǎn)沿?zé)釢癖染€靠近送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，溫度偏低，相對(duì)濕度偏高，室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)如2所示；

（3）車(chē)站熱濕比較小，且送風(fēng)量偏大，使室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)向低溫方向移動(dòng)，室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)如3所示。

圖4 狀態(tài)點(diǎn)變化示意圖

下面通過(guò)與設(shè)計(jì)焓值進(jìn)行對(duì)比分析，判斷車(chē)站送風(fēng)量與車(chē)站負(fù)荷需求的關(guān)系，將逐時(shí)空氣焓值計(jì)算出來(lái)與設(shè)計(jì)焓值進(jìn)行對(duì)比如圖5和圖6所示，站廳、站臺(tái)設(shè)計(jì)狀態(tài)參數(shù)分別為30℃/60%/ 73.53kJ/kg，29℃/60%/70.01kJ/kg。從圖中可以看到站廳逐時(shí)空氣焓值較大范圍低于設(shè)計(jì)焓值，站臺(tái)焓值則比較接近設(shè)計(jì)焓值，統(tǒng)計(jì)站廳平均焓值為71.6kJ/kg，站臺(tái)平均焓值為70.67kJ/kg，說(shuō)明站廳送風(fēng)量偏大，站臺(tái)送風(fēng)量比較合適，這與測(cè)得站廳、站臺(tái)的逐時(shí)溫度非常接近的結(jié)論是一致的。

圖5 站廳實(shí)測(cè)焓值與設(shè)計(jì)值比較

圖6 站臺(tái)實(shí)測(cè)焓值與設(shè)計(jì)值比較

同時(shí)結(jié)合公共區(qū)實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)其并非沿設(shè)計(jì)熱濕比線向送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)靠近，而是向焓濕圖右下方移動(dòng)，如圖4中陰影區(qū)域部分所示，可以得出車(chē)站在運(yùn)營(yíng)初期車(chē)站熱濕比較小，這與初期車(chē)站負(fù)荷較設(shè)計(jì)較小，余濕量較大有關(guān)。所以站廳出現(xiàn)溫度偏低，濕度偏大的原因?yàn)椋?），站臺(tái)的原因?yàn)椋?），因此對(duì)于車(chē)站大系統(tǒng)運(yùn)行策略而言應(yīng)結(jié)合車(chē)站逐時(shí)溫濕度變化情況調(diào)整送風(fēng)量及冷水溫度，以達(dá)到節(jié)能高效運(yùn)行的目的。

2.2 出入口通道空調(diào)季溫濕度狀況

依據(jù)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[7]要求地下車(chē)站的出入口通道長(zhǎng)度大于60m時(shí)，應(yīng)采取通風(fēng)或降溫措施，且內(nèi)部空氣計(jì)算溫度可高于站廳溫度2℃，因此通過(guò)測(cè)試通道各段溫濕度情況了解長(zhǎng)通道的環(huán)境狀況。下面取夏季工況中各測(cè)點(diǎn)平均溫度數(shù)據(jù)分析如表1所示，可以看到出入口通道內(nèi)的溫濕度控制較接近站廳設(shè)計(jì)工況，且各段的月平均溫度也滿足低于32℃的規(guī)范要求。

對(duì)比兩出入口通道的溫濕度數(shù)據(jù)可以看出兩出入口通道靠近站廳位置處3-A的溫度較1-A更低，說(shuō)明對(duì)于長(zhǎng)度更長(zhǎng)的3號(hào)通道而言，通道對(duì)滲透風(fēng)的過(guò)渡作用更強(qiáng)，由出入口通道進(jìn)入車(chē)站的滲透風(fēng)對(duì)車(chē)站的冷負(fù)荷影響更小。結(jié)合出入口單排風(fēng)的運(yùn)行模式，說(shuō)明在地鐵車(chē)站運(yùn)行初期，土壤的蓄熱效果較好，單排風(fēng)運(yùn)行模式下，扶梯的散熱沒(méi)有造成通道的溫度大幅上升，且隨著靠近站廳，通道內(nèi)溫度逐漸降低，符合車(chē)站整體越靠近下層溫度逐步降低的設(shè)計(jì)理念。

2.3 過(guò)渡季和冬季公共區(qū)溫濕度狀況

選取10—11月和12月的公共區(qū)溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為代表分別反映過(guò)渡季和冬季車(chē)站公共區(qū)的環(huán)境狀況，將車(chē)站每日運(yùn)營(yíng)時(shí)段的溫濕度日平均溫度匯總于表2所示。室外溫濕度數(shù)據(jù)來(lái)源中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)的重慶沙坪壩氣象站點(diǎn)[8]數(shù)據(jù)，可以看出重慶室外相對(duì)濕度長(zhǎng)期較高。在10月份室外相對(duì)濕度超過(guò)80%的時(shí)段，車(chē)站相對(duì)濕度同樣超過(guò)65%的上限要求，從11月開(kāi)始相對(duì)濕度降低達(dá)到要求。

過(guò)渡季節(jié)公共區(qū)比室外溫度高約5～10℃，相對(duì)濕度低約12～20%RH。通過(guò)對(duì)比公共區(qū)各區(qū)域的溫濕度狀況，可以得到站臺(tái)層溫度和相對(duì)濕度均比站廳層要高，這是由于紅土地站站廳層高較大，站臺(tái)乘客的人員密度較站廳更大，散熱散濕量對(duì)空間溫濕度變化更為顯著。雖然長(zhǎng)出入口通道內(nèi)的扶梯在運(yùn)營(yíng)時(shí)段持續(xù)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量設(shè)備散熱，但由于出入口通道與外界環(huán)境直接連接，且監(jiān)測(cè)時(shí)段室外溫度較低，在活塞風(fēng)的影響下出入口通道與室外空氣熱交換使通道內(nèi)整體溫度比站廳、站臺(tái)稍低。冬季工況下，公共區(qū)的溫度較室外溫度高約8.8℃，相對(duì)濕度低約20%RH，均滿足車(chē)站公共區(qū)溫濕度要求。

表1 運(yùn)營(yíng)時(shí)段出入口通道平均溫濕度統(tǒng)計(jì)表

表2 運(yùn)營(yíng)時(shí)段公共區(qū)平均溫濕度統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論

（1）車(chē)站運(yùn)營(yíng)初期空調(diào)季站廳平均溫度為25.2～29.2℃，相對(duì)濕度為70.9～86.4%，站臺(tái)平均溫度為25.2～28.6℃，相對(duì)濕度為73～87.8%，整體呈現(xiàn)溫度偏低，濕度偏高的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，通過(guò)焓值分析比較得出站廳送風(fēng)量偏大，具有風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力，車(chē)站運(yùn)營(yíng)初期余濕量較大。

（2）兩條長(zhǎng)出入口通道在空調(diào)季運(yùn)營(yíng)時(shí)段平均溫度分別為27～30.9℃和26.7～30℃，在地鐵運(yùn)營(yíng)初期采用單排風(fēng)的降溫措施能夠較好的滿足通道內(nèi)的溫度要求，且通道內(nèi)溫度變化均勻，符合規(guī)范規(guī)定的溫度控制要求[7]。

（3）除10月室外相對(duì)濕度較高時(shí)段內(nèi)公共區(qū)相對(duì)濕度超標(biāo)外，過(guò)渡季及冬季車(chē)站公共區(qū)溫濕度滿足車(chē)站設(shè)計(jì)要求。

[1] 張?chǎng)H.重慶地鐵銅鑼山隧道防災(zāi)通風(fēng)模式分析[J].制冷與空調(diào),2015,29(1):69-73.

[2] 張?chǎng)H.重慶軌道交通6號(hào)線一期工程深埋隧道活塞通風(fēng)設(shè)計(jì)分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2016,60(2):149-152.

[3] 謝宣,馮煉,張?chǎng)H.地鐵深埋長(zhǎng)隧道設(shè)置中間風(fēng)井方式下火災(zāi)防排煙數(shù)值模擬研究[J].制冷與空調(diào),2013,27(2): 126-129.

[4] 胡自林.深埋地鐵隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算[J].城市軌道交通研究,2006,(7):31-33.

[5] 劉江.地鐵深埋長(zhǎng)隧道排煙方案研究.[J].制冷與空調(diào),2014,28(3):286-290.

[6] 張德志.重慶深埋地鐵車(chē)站出入口安全疏散設(shè)計(jì)[J].都市快軌交通,2009,22(2):56-58.

[7] GB 50157—2013,地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014．

[8] 中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng),中國(guó)地面氣象站逐小時(shí)觀測(cè)資料[DB/OL].http://data.cma.cn/data/detail/dataCode/A.0012. 0001. html, 2017-7-7/2017-12-31.

The Environmental Monitoring and Analysis of the Public Zone of Deeply Buried Metro Station in Chongqing

Xiong Wubiao1Feng Lian1Liu Jiang2Yuan Zhongyuan1Fu Qiang1Lu Changxian1

(1.Mechanical Engineering of Southwest Jiaotong University, Chengdu, 610031; 2.China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd, Xi'an, 710043)

The regional conditions of temperature and relative humidity of Chongqing Metro Line 6 Hongtudi Station are analyzed and compared, through monitoring on the environment of the station hall, the platform and the entrance and exit passages. The status of the environment of the station hall, the platform and the single ventilation of the long- entrance and exit passages are discussed. Research indicates that fans has energy saving potential in the station hall and the long- entrance and exit passages adopts single exhaust mode in the initial stage of operation can meet regulatory requirements.

deeply buried metro station; environmental monitoring; the entrance and exit passages

1671-6612（2019）01-082-5

TU96+2

A

熊武標(biāo)（1995.5-），男，在讀碩士研究生，E-mail：xiongwubiao@my.swjtu.edu.cn

馮 煉（1964-），女，博士，教授，E-mail：lancyfeng90@163.com

2018-05-31