用于地鐵的可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)綜合技術(shù)研究

郭偉

摘 要：用于地鐵的可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)，不僅包含通風(fēng)水電專業(yè)專業(yè)，還包含了屏蔽門專業(yè)、FAS/BAS 專業(yè)、供電專業(yè)、房建專業(yè)等相關(guān)專業(yè)。它是以通風(fēng)空調(diào)專業(yè)為基礎(chǔ)，密切結(jié)合屏蔽門專業(yè)而構(gòu)建的一種可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能夠滿足地鐵中的傳統(tǒng)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的功能要求，而且可以適應(yīng)不同地區(qū)的氣象參數(shù)，滿足更多地區(qū)地鐵功能要求的同時(shí)，更加節(jié)能。

關(guān)鍵詞：可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng);通風(fēng)空調(diào);模擬;節(jié)能;經(jīng)濟(jì)性分析

1傳統(tǒng)屏蔽門通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)方案

（1）區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)

隧道通風(fēng)系統(tǒng)為機(jī)械通風(fēng)結(jié)合活塞通風(fēng)。

車站兩端對(duì)應(yīng)于每一區(qū)間隧道各設(shè)一條區(qū)間活塞/事故風(fēng)道，通過活塞/事故風(fēng)閥與相對(duì)應(yīng)的區(qū)間隧道連通。每條風(fēng)道內(nèi)設(shè)置一臺(tái)區(qū)間事故風(fēng)機(jī)后設(shè)置與風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)的事故風(fēng)閥，風(fēng)機(jī)旁邊的過流面積滿足活塞通風(fēng)要求，在該過流斷面上設(shè)置活塞風(fēng)閥。兩條風(fēng)道之間通過風(fēng)閥可以連通，通過開啟和關(guān)閉不同的閥門，可以實(shí)現(xiàn)活塞通風(fēng)工況，或者兩臺(tái)區(qū)間事故風(fēng)機(jī)對(duì)同一區(qū)間隧道進(jìn)行通風(fēng)或排煙的工況。

（2）車站軌行區(qū)排熱系統(tǒng)（兼排煙）

在車站軌行區(qū)，設(shè)置列車頂和站臺(tái)下排風(fēng)系統(tǒng)，以排除部分列車余熱。在列車頂和站臺(tái)下分別設(shè)置排風(fēng)道，與排熱風(fēng)機(jī)相連通。排熱風(fēng)機(jī)布置于車站兩端， 每端一臺(tái)，配置變頻器。風(fēng)機(jī)前后設(shè)置消聲器。

（3）車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（兼排煙，簡(jiǎn)稱大系統(tǒng)）

車站大系統(tǒng)采用全空氣一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，在站廳層兩端設(shè)通風(fēng)空調(diào)機(jī)房， 各負(fù)擔(dān)車站一半公共區(qū)的通風(fēng)空調(diào)。機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置組合式空調(diào)機(jī)組，回/排風(fēng)機(jī)（兼排煙）和空調(diào)新風(fēng)機(jī)（小新風(fēng)機(jī)）。組合式空調(diào)機(jī)組和回/排風(fēng)機(jī)均配置變頻器?；嘏棚L(fēng)機(jī)數(shù)量和組合式空調(diào)機(jī)組一一對(duì)應(yīng)。回排風(fēng)機(jī)兼做車站排煙，也可單獨(dú)設(shè)置排煙風(fēng)機(jī)。站臺(tái)排煙時(shí)，排熱風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行排除煙氣。

（4）車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（兼排煙，簡(jiǎn)稱小系統(tǒng)）

車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置，設(shè)備管理用房根據(jù)運(yùn)營(yíng)及工藝要求設(shè)置雙風(fēng)機(jī)全空氣空調(diào)系統(tǒng)或通風(fēng)系統(tǒng)。進(jìn)、排風(fēng)亭分別與公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)亭共用。系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)應(yīng)直接采自大氣，排風(fēng)宜直接排出地面。設(shè)備管理用房區(qū)的排煙系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置，送風(fēng)系統(tǒng)兼做排煙時(shí)的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。

（5）空調(diào)冷凍水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱水系統(tǒng)）

空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用一次泵系統(tǒng)。冷凍站集中設(shè)置在車站一端制冷機(jī)房?jī)?nèi)。車站公共區(qū)應(yīng)根據(jù)各車站冷負(fù)荷選擇兩臺(tái)具有相同制冷能力的水冷螺桿式冷水機(jī)組。車站設(shè)備管理用房的空調(diào)系統(tǒng)冷源根據(jù)空調(diào)需要運(yùn)行時(shí)間上的差異，列車停運(yùn)后夜間需要運(yùn)行的房間負(fù)荷所占車站總負(fù)荷的比例大小考慮是否采用獨(dú)立的水冷冷水機(jī)組。

空調(diào)機(jī)組設(shè)置電動(dòng)二通閥，供回水干管或集水器和分水器間設(shè)置壓差式旁通閥。冷凍水系統(tǒng)的定壓、補(bǔ)水采用膨脹水箱，膨脹水箱可置于地面上。

2可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)方案

（1）系統(tǒng)構(gòu)成

A 是在站臺(tái)層全高安全門上方設(shè)置可啟閉的百葉，在固定門下方也設(shè)置可啟閉的百葉。在冬季嚴(yán)寒季節(jié)閉式運(yùn)行期間，關(guān)閉全高安全門上方和下方的百葉， 切斷出入口活塞風(fēng)，這樣有利于站廳、站臺(tái)和區(qū)間溫度的提升。

B 由于屏蔽門系統(tǒng)割斷了出入口活塞風(fēng)，同時(shí)也就切斷了車站和區(qū)間的新風(fēng)渠道，故需要在此期間對(duì)車站和區(qū)間送新風(fēng)，以滿足人員最小新風(fēng)要求。車站和區(qū)間的新風(fēng)井可以和設(shè)備及管理用房新風(fēng)井合并設(shè)置。

（2）系統(tǒng)模式

采用屏蔽/安全門系統(tǒng)后，通風(fēng)系統(tǒng)全年運(yùn)行模式如下：

A 夏季及過渡季運(yùn)行模式（此模式與全高安全門開式通風(fēng)系統(tǒng)相同）

a 機(jī)械通風(fēng)：開啟車站排風(fēng)機(jī)對(duì)車站公共區(qū)進(jìn)行排風(fēng)，開啟車站進(jìn)站端的活塞風(fēng)道、關(guān)閉迂回風(fēng)道，利用列車運(yùn)行活塞效應(yīng)及室內(nèi)負(fù)壓，從出入口及活塞風(fēng)道引入室外冷空氣，吸收列車區(qū)間發(fā)熱后，從車站排風(fēng)系統(tǒng)排出。

b 活塞通風(fēng)：關(guān)閉車站排風(fēng)機(jī)，關(guān)閉迂回風(fēng)道，開啟進(jìn)站端活塞風(fēng)道，通過列車活塞效應(yīng)從活塞風(fēng)道和出入口引進(jìn)新風(fēng)。

c 閉式運(yùn)行：關(guān)閉車站排風(fēng)機(jī)，關(guān)閉活塞風(fēng)道，開啟迂回風(fēng)道，依靠列車活塞效應(yīng)從出入口引入室外空氣。

以上模式可以根據(jù)具體情況，由運(yùn)營(yíng)管理人員以節(jié)能為原則進(jìn)行選擇，一般是：車站溫度較高時(shí)采用機(jī)械通風(fēng)，車站溫度不高時(shí)采用活塞通風(fēng)，室外溫度過高時(shí)采用閉式運(yùn)行。

B 冬季運(yùn)行模式

活塞通風(fēng)：關(guān)閉車站通風(fēng)機(jī)，開啟車站出站端的活塞風(fēng)道、關(guān)閉迂回風(fēng)道， 開啟出入口熱風(fēng)幕，利用列車運(yùn)行活塞效應(yīng)，從活塞風(fēng)道引入室外冷空氣，直接進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道，吸收列車區(qū)間發(fā)熱后，從下一車站的活塞風(fēng)道排出。

b 閉式運(yùn)行：關(guān)閉車站排風(fēng)機(jī)，關(guān)閉活塞風(fēng)道，開啟迂回風(fēng)道，依靠列車活塞效應(yīng)從出入口引入室外空氣。

c 屏蔽門系統(tǒng)：關(guān)閉車站排風(fēng)機(jī)，打開迂回風(fēng)道，關(guān)閉可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門上、下方百葉（安全門轉(zhuǎn)化成屏蔽門），同時(shí)開啟車站新風(fēng)機(jī)給車站和區(qū)間送新風(fēng)，以滿足人員最小新風(fēng)量要求。

以上模式也可以根據(jù)具體情況，由運(yùn)營(yíng)管理人員以節(jié)能為原則進(jìn)行選擇，一般是：室外溫度較高時(shí)盡量采用活塞通風(fēng)，室外溫度較低時(shí)可以采用閉式運(yùn)行， 室外溫度很低時(shí)，采用屏蔽門系統(tǒng)。

（3）可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)的地鐵工程，可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)與傳統(tǒng)的開式通風(fēng)系統(tǒng)相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是在冬季的嚴(yán)寒時(shí)段可以提高車站和區(qū)間的溫度，適合東北地區(qū)冬夏溫差大的特點(diǎn)，同時(shí)也是在車站不供暖的前提下最大程度滿足嚴(yán)冬季節(jié)地下空間溫度的有效措施，也是減少給排水系統(tǒng)電伴熱敷設(shè)長(zhǎng)度的有效保證。

（4）新系統(tǒng)車站公共區(qū)溫度估算

雖然在初步設(shè)計(jì)階段的系統(tǒng)溫度計(jì)算文件中給出了車站和區(qū)間在相應(yīng)時(shí)段的平均溫度值，但是那是在冬季活塞通風(fēng)工況下算出來的，對(duì)于安全門轉(zhuǎn)化成屏蔽門以后的閉式運(yùn)行時(shí)段，車站公共區(qū)溫度還是可以估算出來的。具體過程如下：

估算的手段還是把車站公共區(qū)看做一個(gè)房間系統(tǒng)，通過系統(tǒng)得熱量和失熱量的平衡來試算其溫度。估算前需要確立以下幾點(diǎn)：

A.計(jì)算以乘客較少的初期車站為對(duì)象，這樣計(jì)算的溫度可以表示全線車站冬季嚴(yán)寒季節(jié)的最低溫度。

B.計(jì)算的溫度條件：由于列車發(fā)熱量不能通過活塞風(fēng)傳至站外，故區(qū)間的溫度可取 5℃。室外溫度取-23℃。

C.除出入口外，車站和區(qū)間均深埋地下，土壤傳熱不計(jì)。

D.出入口開啟電熱風(fēng)幕，站廳溫度高于站臺(tái)，站廳和出入口散熱量以及站廳的新風(fēng)負(fù)荷由站廳得熱量和電熱風(fēng)幕負(fù)擔(dān)，站廳與站臺(tái)之間沒有熱量傳遞。

由此，就簡(jiǎn)化成站臺(tái)溫度的計(jì)算：

（1）站臺(tái)得熱量

設(shè)站臺(tái)的面積為 1000m2，站臺(tái)上人員數(shù)量為 200 人。

A 燈具、廣告、設(shè)備等發(fā)熱量：25x1000=25Kw B 人員發(fā)熱量：200x145=29Kw

由此站臺(tái)總得熱量為 54Kw。

（2）站臺(tái)失熱量

計(jì)算思路是設(shè)一個(gè)站臺(tái)層溫度，再計(jì)算站臺(tái)失熱量，使得失熱量和上面計(jì)算的得熱量相等的溫度即為站臺(tái)溫度。這是一個(gè)校核計(jì)算的過程。

A 安全門對(duì)區(qū)間失熱量：這個(gè)失熱量雖然計(jì)算比較麻煩，但可以簡(jiǎn)單處理， 設(shè)站臺(tái)溫度為 12℃、安全門綜合傳熱對(duì)流系數(shù)為 3w/m2℃、安全門面積取 750 m2， 則失熱量為 3x750x（12-5）=15.7Kw

B 人員新風(fēng)負(fù)荷：200x12.6/3600x1.2x1.01x（12+23）=30Kw

由此站臺(tái)總得熱量為 45.7Kw，小于站臺(tái)得熱量，說明站臺(tái)的溫度要比 12℃ 高，經(jīng)過試算，站臺(tái)的溫度是 14℃。

而程序計(jì)算的結(jié)果，初期客流量小的車站溫度基本在 10℃左右。采用可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)后，冬季嚴(yán)寒季節(jié)的車站溫度至少可以提升 5℃。需要指出的是，上述計(jì)算方方面面的取值還是趨于保守的，實(shí)際站臺(tái)溫度應(yīng)該比 14℃還要高。

以上計(jì)算的雖然比較簡(jiǎn)略，但是說明了一個(gè)問題，那就是：采用屏蔽門系統(tǒng)可以提升車站公共區(qū)溫度，對(duì)于東北嚴(yán)寒地區(qū)，冬季室外溫度特別低時(shí)如果不設(shè)置屏蔽門系統(tǒng)，采用常規(guī)閉式系統(tǒng)和車站送新風(fēng)，車站公共區(qū)溫度很可能要低于程序計(jì)算的數(shù)值，區(qū)間甚至局部有凍結(jié)危險(xiǎn)。

結(jié)語：通過對(duì)氣候特征分析，構(gòu)建節(jié)能環(huán)控系統(tǒng);且都滿足地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范要求。通過可調(diào)通風(fēng)型站臺(tái)門系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠滿足站臺(tái)人員舒適性，為地鐵公共區(qū)創(chuàng)造有利的熱濕環(huán)境，同時(shí)避免可能出現(xiàn)的出入口結(jié)露現(xiàn)象。

（哈爾濱地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司? 黑龍江? 哈爾濱? 150001）