地鐵暖通空調系統設計問題分析

胡海明

摘 要：暖通空調系統作為地鐵眾多系統中的最重要組成部分之一，直接關系到人們乘坐地鐵的舒適性，但是其系統的綜合性和復雜性決定了其設計必須要進行統籌規劃，因此必須加強對地鐵暖通空調系統相關設計問題的優化和改進。文章基于我國地鐵暖通空調系統設計現狀，就其中一些關鍵性設計問題及對策進行了深入探討。

關鍵詞：地鐵；暖通空調系統；供暖設計

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0073-02

近年來，為了緩解我國城市交通擁堵問題，順應城市現代化發展步伐，減少占城市建設面積的用量，地鐵逐漸成為了城市交通重要的工具。為了給乘客營造一個舒適、便捷、安全的地鐵乘坐環境，就必須確保地鐵暖通空調系統設計的科學性和適宜性，確保其在滿足地鐵空間環境協調管理的基礎上，盡量降低其運行能耗。

1 通風空調系統設計問題及對策

地鐵系統具有內部空間緊湊、系統多且布置復雜等特征，所以在設計其內部暖通空調系統時需要綜合考慮多方面、多層次的內容。在空調制冷循環水系統、車站空調通風系統以及區間空調通風系統等相關系統設計的過程中，如何才能實現科學化設計是一個值得深入探討的重要問題。下面對地鐵暖通空調三大系統設計關鍵問題進行考慮。

1.1 循環水系統設計

循環水系統是地鐵暖通空調系統中重要的組成部分，關系到整體空調系統能否正常工作。在對其設計期間，設計人員必須要結合地鐵所配的空調型號以及相應的負荷值，科學地選擇和配置適合類型的冷水機。在目前大部分的設計中，冷水機組均是根據大小系統的負荷值按照兩臺具備相同制冷能力的設計來選擇的，這樣有互為備用的好處，但是在實際運行中是非常不節能的，更何況在重要房間還再次增加備用多聯機系統，重復設計增加投資。在實際的設計中，特別是當大系統冷負荷偏小時，建議大小系統分別設置冷水機組的形式，這樣可以根據實際運營時間靈活開啟冷水機組，保證系統節能。在設備實際的運行期間，需要結合地鐵車站中內部空間的負荷值變化情況來選擇功能大小的機組作為供冷能源。在車站空調系統冷循環中，可以采用系統運行中單臺及雙臺運行相結合的方式，以及借助變流量控制法來確保水泵運行中流量值可以維持在穩定狀態。注意的是如果負荷值出現改變時，需要借助負荷變化和冷凍水的回水溫度進行匹配。

1.2 車站設備管理用房通風空調系統設計

在地鐵車站中，設備管理用房是非常重要的組成部分，設備管理用房通風空調的設計直接關系到整個管線綜合甚至功能的實現，考慮到地下空間有限，設備管理用房通風空調系統不宜分得過細過多。根據運營周期及使用功能的不同，設備管理用房可以劃分成三種主要類型，即：非空調、管理用房空調以及氣體滅火保護空調。實際上，車站設備管理用房因為設計較多的子系統使其通風空調系統比較復雜，需要設計人員統籌規劃和設計，確保相關子系統得到合理規劃，并盡量使系統簡化。對于站臺層的一些通風房間完全可以納入到空調系統，提高了房間品質沒有問題，最重要的是簡化系統，節省空間。還有對于排煙系統和排風系統，如果可以匹配或者加大排風量進行匹配盡可能選擇雙速風機，并共用排風管，這樣可以節省空間，同時又避免專用排煙風機長期擱置造成的投資浪費或者啟動不了的事故。

1.3 車站公共區及區間隧道通風空調系統設計

目前，對于車站公共區及區間隧道通風空調系統設計有兩個主流模式，一個是集中閉式系統，一個是屏蔽門系統。集中閉式系統把隧道通風和車站公共區通風空調結合起來，運營方便，但是土建規模較大，能耗較高，公共區空氣質量差，還有不適的吹風感等；而屏蔽門系統完全把地鐵車站隧道通風和車站公共區通風空調分開設置，利用屏蔽門隔熱避免車站公共區的冷量損失，但是需要單獨的區間隧道通風設備。從目前大部分已運營車站的城市來看，隧道通風設備排熱風機基本不開或少開也能滿足區間的規范要求溫度，因此能取消軌頂軌底風道不管是對投資還是土建方案及施工來說都是非常有益的，屏蔽門系統也成了主流的系統方案。對于取消軌頂軌底風道目前都在研究和部分試驗階段，例如鄭州地鐵、哈爾濱地鐵都在新線將考慮取消軌底風道。但是考慮到地下土壤的蓄熱及列車運行產生的廢熱，對于百年地鐵工程來說完全取消軌頂軌底風道是否可行還有待進一步研究和長時間驗證。那么能否結合集中閉式及屏蔽門系統的優點，既能保證車站公共區域通風系統和區間隧道通風系統二者可以正常運行，又安全可靠、節約能耗降低規模，值得業界深入研究。

2 供暖熱源設計問題及對策

2.1 主要設計問題闡述

土壤的蓄熱性能決定了地下車站平時溫度比室外溫度普遍高，加上地下空間較為封閉，特別是在南方，地鐵系統冬季供熱的基本不考慮，一般預留插座采用電輔熱供暖。但是在北方，冬季時間長，氣候寒冷，地下環境依舊寒冷，加上地鐵冬季運行新風的補入，供暖設計為北方寒冷地區地鐵暖通空調設計尤為重要的一部分。目前我國地鐵供暖熱源主要包括兩種形式，即：風冷熱泵和多聯機。

2.2 地下車站供暖熱源選擇

風冷熱泵因其技術成熟目前是地下車站包括商業開發最常用的冷熱源形式，與冷水機組加電輔熱的形式相比，風冷熱泵不僅能提高較好的熱源，而且可以節省冷水機房面積。

多聯機系統簡單靈活，安裝方便，控制簡單，無需額外的機房，特別是變頻技術的日益成熟，變頻多聯機系統目前正在大量的被使用在地鐵暖通空調設計當中。與風冷熱泵系統相比較，多聯機系統可以大量減少地下機房面積，系統設計簡單方便，無需大型空調機組等末端，而且安裝方便迅速，運營可根據需求隨時調控啟閉。當然，多聯機系統也有自己的缺點：不能實現新風系統，需額外的新排風設備；系統作用半徑偏小，需要多組多聯機組；對于高寒地區其制熱效率會很低；系統在吊頂上布置漏液檢查及維修不便等。但是，地鐵的規模及運營期的節能是地鐵設計最重要也是最敏感的問題，而多聯機系統正好擁有上述優勢，加上技術的越來越先進和成熟，變頻多聯機將會在地鐵暖通空調設計越來越多的被推薦采用。

2.3 車輛段供暖熱源選擇

地鐵車輛段一般選址在距離城市中心較遠的空地，場段內綜合辦公樓為其最重要的建筑，有時線路的控制中心還設置在其中。綜合辦公樓為地上多層建筑，一般包含辦公室、公寓、食堂、浴室等功能房間。作為辦公生活一體的多功能建筑，其暖通空調設計特別是冷熱源的設計選擇是十分重要的。目前大多數冷熱源采用的還是風冷熱泵機組，但是考慮到綜合辦公樓場地比較空曠，建議選擇地源熱泵系統。地源熱泵系統主要由地埋管、地源熱泵機組以及室內空調末端系統組成，由于其來源于全年溫差穩定幾乎不受外界環境影響的而且清潔的淺層地熱資源，地源熱泵系統已經廣泛用在鐵路建筑的采暖和供冷中。地鐵車輛段綜合辦公樓與鐵路建筑類似，而且面積及規模更大，采用地源熱泵可以更好發揮其效能。雖然地源熱泵空調系統初投資偏高，但是運營費用較低，兩三年就可回收投資成本。當然在具體的設計中，是選用冷卻塔輔助冷源的地源熱泵系統形式還是熱回收型的地源熱泵系統形式需要多方面比選。

3 結束語

總之，暖通空調系統設計是整個地鐵設計的重要環節，而其自身系統的復雜性和空間的占有性決定了相應設計及協調難度比較大。為了確保暖通空調系統設計的科學性和合理性，必須要對地鐵三大系統、供暖熱源問題等關鍵設計問題進行認真分析和對比選擇，確保可以為地鐵乘客提供一個舒適、安全的出行環境，不斷推動我國地鐵事業建設的發展。

參考文獻：

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