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地铁地下车站环控设计问题分析

作者:郑龙2009.05.30阅读 18718

  摘要:通过对工程实践的经验总结,提出地铁地下车站环控设计中存在的一些共性问题,并给出改进意见。
  关键词:地下车站 环控设计 机房 风亭
  地铁工程设计中环控专业的任务是:当列车正常运行时保证地铁内部环境的空气质量、温湿度、气流组织、气流速度和噪声等均能满足人员的生理及心理条件要求和设备正常运转;当列车阻塞在区间隧道内时向阻塞区间提供一定的送、排风量,以保证列车空调冷凝器的继续运行,从而维持列车内部乘客能接受的热环境条件;当轨道交通系统发生火灾时CONTROL ENGINEERING China版权所有,根据火灾发生的具体位置,能提供有效的排烟措施,为乘客和工作人员提供足够的新风,并形成一定的迎面风速,引导乘客安全撤离。 
  环控方案的优劣不仅影响本专业设计目的的实现,还与建筑、结构、工艺、规划及车站总体造价直接相关。近年来笔者所在单位参与了国内外多个地铁工程的投标、设计总包、监理,根据工程实践,笔者对环控设计存在的一些较为共性问题进行分析论述并提出改进意见,供同行参考。
  1环控机房优化
  地下车站环控机房包括:区间隧道风机(TVF,tunnelventilationfan)风道、轨顶轨底排热U/O风机风道、环控大小系统

空调机房与新回风道、冷水机房等。一个标准的地下两层岛式车站,例如有效站台长140m,宽12mwww.cechina.cn,其车站面积约8000~10000m2,其中环控机房面积至少2000m2,占车站总面积的1/5以上。笔者认为环控机房的优化十分必要且大有节能潜力,本文从以下两点分析。
  1)与建筑、结构方案密切配合
  地铁环控有别于地上公共建筑,其公共区大系统无论平时的通风空调负荷还是火灾时的排烟负荷都相对较大;设备管理用房小系统因有牵、降变电所控制工程网版权所有,设备发热量大,为满足工艺要求其通风空调负荷也相对较大。因此,大、小系统均存在着设备尺寸和送排风道相对较大的问题。这样机房面积小了满足不了其功能要求和日常维修管理的需要,这是绝不允许的;面积大了又会造成浪费(土建造价约为1万元/m2)。环控机房要达到设备布置、系统安装、气流组织的合理优化须由暖通、建筑、结构、工艺等各专业综合协调及互相配合。建筑布局的合理是其方案优化的前提,而建筑方案受限于城市规划与地铁线路等诸多因素。环控专业设计人员应主动参与各阶段建筑方案设计与调整,密切配合各环节接口方案优化。上海9号线宜山路站为地下四层岛式站CONTROL ENGINEERING China版权所有,建筑面积24500m2。四层站环控方案本来比一般两层车站复杂,但设计时巧妙地利用了空间,其特点是:平面布置紧凑,各系统与设备的设置打破常规的思路,利用机房层高局部设置设备夹层,通过设备、风道、风室、风阀的功能协调,实现了设备布置与气流组织的合理化。特别是区间机械TVF风道与轨顶轨底排热U/O风机风道的设置,其特点是每一端的每一台风机都能设置在最佳位置,有的利用空间,有的则利用延长风道,真正实现了机房和风道面积最小化。上海明珠线浦东大道站为标准地下两层岛式曲线站,建筑面积9850m2。该站环控设计值得借鉴的是工艺设备用房的建筑平面布置。主要工艺用房牵、降变电所等设置在有利于环控送回风的最佳位置,这样气流顺畅,同时节省机房面积及建筑空间。笔者认为以上两个地铁车站的环控设计较理想,实现了环控与建筑、结构等专业的最佳配合。由于设计图纸较复杂,此处未给出详图,感兴趣的同仁可与笔者进一步讨论交流。
  2) 建集中制冷站
  这是近期经常提出的研讨课题。目前国内地铁多为各站分设冷水机房。建集中制冷站有两种方案:一是横向即一条线多个车站的制冷站合建。冷水通过管网(敷设在地下或地铁隧道内)送至各车站。此方案需要根据不同线路和车站的方案具体从技术、经济、安全、节能、城市规划等方面进行利弊分析比较确定。二是纵向即换乘站集中合建。目前国内大城市均在大力兴建地铁,大型换乘站越来越多,且多条线纵向交叉。换乘站一般分为既有制冷站和新建制冷站。传统的设计理念是不同线路分别建制冷站,这样造成机房多、冷却塔多。如果拆除既有制冷站并与新建线路制冷站合建,只要实施社会化管理,对不同部门进行用冷计量,集中制冷站的方案完全可行,并具有明显的优势:供冷半径小,节约机房面积,减少站外冷却塔与膨胀水箱数量,从而减少噪声污染控制工程网版权所有,美化城市景观,精减运行管理人员以节省人员开支,提高制冷机COP值,节约能源及运行费用。
  2004年笔者所在单位对上海徐家汇大型换乘站建集中制冷站作了论证与研讨,提出了分析数据与论点。徐家汇站是即将建设的地铁R3,R4线与现有地铁1号线在徐家汇的换乘枢纽站,分散方案中徐家汇各制冷机房的冷水机组设置情况为:1号线车站采用两台螺杆冷水机组,单台制冷量为581kW(既有);R3线车站采用两台螺杆冷水机组,单台制冷量为1044kW(新建);R4线车站采用两台螺杆冷水机组,单台制冷量为1044kW(新建)。根据徐家汇站全年冷负荷时间频数、各制冷机
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