地鐵設備管理用房全空氣空調系統計算方法

魏亞志 曹學明 丁 路

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地鐵設備管理用房全空氣空調系統計算方法

魏亞志 曹學明 丁 路

（湖北省城建設計院股份有限公司 武漢 430051）

針對地鐵車站設備管理用房功能性質、使用要求不同，每個房間的熱濕比差別、變化很大，準確快捷計算各個房間的計算風量和冷負荷是工程設計的重點和難點。根據空氣物理性質及處理原理，推導計算公式并編制計算表格，提高準確性及工作效率。

地鐵；設備管理用房；全空氣系統計算

0 引言

目前，地鐵車站設備管理用房空調型式大多采用全空氣雙風機一次回風系統，冷源由制冷機房提供7/12℃的冷凍水，空氣經組合式空調機組處理后送入各設備管理用房消除室內余熱余濕，保證房間所需要的空氣參數。地鐵設備管理用房空氣系統具備空調小新風、全新風和全通風三種運行工況。

設備用房和人員房間所要求的環境參數不同，設備用房屬于工藝性空調系統，主要以設備為主，設備發熱量大，如：通信、信號、供配電、氣體滅火以及通風空調機房；人員管理房間屬于舒適性空調系統，主要以人員為主，設備發熱量很小，主要的冷負荷為照明、人員產生的冷負荷，如：更衣室、票務室、值班室、站長室、車站控制室等。根據房間的使用時間、功能、設備運行參數等條件，設備管理用房一般分為三個系統：人員管理房間（要求27℃，運營時間使用）、弱電設備房間（要求27℃，24小時運行）、強電設備房間（要求36℃，24小時運行）。

由于房間功能各不同，散熱量、散濕量也不相同，導致每個房間的熱濕比差別很大，而且變化范圍大。根據各個房間的熱濕比查焓濕圖，計算相應房間的空調送風量，工作量大、效率低，也不能校核送風的露點溫度。因此，準確快捷計算各個房間的計算風量和冷負荷是工程設計的重點和難點。

1 空調送風量的計算方法

1.1 空調送風量計算步驟

由于地鐵地下車站設備用房設備發熱量大、濕負荷小，熱濕比大，一般均采用露點送風的一次回風的定風量全空氣送風方式。圖1為夏季一次送風設計工況在焓濕圖（-圖）上的表示。、分別為室內、室外狀態點，為露點狀態點，為送風狀態點，為混合狀態點。

圖1 夏季送風空氣處理焓濕圖

式中：為空氣狀態點的比焓，kJ/kg干空氣；為空氣狀態點的溫度，℃；為空氣狀態點的含濕量，kg/kg干空氣。

式中：為熱濕比；為房間冷負荷，kJ/h；為房間濕負荷，kg/h；n、s為房間的空氣狀態點比焓、空調送風點比焓，kJ/kg干空氣；n、s為房間的空氣狀態點含濕量、空調送風點含濕量，kg/kg干空氣。

式中：為送風量，m3/h；為空氣密度，kg/m3。

理論上，排除空間的余熱、余濕與送風溫差、送風點的溫度等單個參數無關，僅與送風空氣的焓值有關。所以可以假定在空調機組能達到的機器露點溫度條件下，只需要計算獲得一定溫差下的送風焓值能夠消除余熱、余濕即可。送風量和冷負荷的計算可按照以下步驟：

（1）計算車站房間人員、設備、照明散熱、散濕量，計算出各個房間冷負荷及濕負荷，根據式（2）得出各自的熱濕比線。

（2）根據式（1）、（2）可以得到室內狀態點比焓，如下：

（3）初步選取空調送風溫度s，由式（3）得到系統送風量：

（4）根據室內狀態點的溫度n、焓值n，可以得到室內狀態點的相對濕度φ%。

式中：b,n為室內狀態點飽和含濕量，可以查表得到，kg/kg干空氣。

（5）校核計算得到的計算相對濕度%，避免送風溫度過低，空氣結露。如果出現結露情況，需要重新選取空調送風溫度進行計算。

（6）根據新風量每個工作人員按≥30m3/h計算，新風量不小于總風量10%，得到系統新風量x（m3/h）。新風冷負荷x（kW）可由下式得到：

（7）空調冷負荷由新風冷負荷、房間冷負荷和送風溫升冷負荷構成，則：

總xΔx（kW）

按照以上步驟可以通過Excel的公式計算，僅輸入房間冷負荷、人員數量及設備發熱量，可分別計算各個房間的送風量的冷量，具有方便快捷的特性，不需要手工查詢焓濕圖。

1.2 機器露點的選取

針對地下車站設備管理用房的特點，機器露點選取盡可能的低，加大送風溫差越有利于空調系統的經濟性?？照{機器露點的選取，要考慮空氣冷卻器的盤管制冷能力和房間送風口的結露情況。空氣冷卻器的出風溫度與冷媒的進口溫度之間的溫差不宜小于3℃[1]，空調冷水系統的供水溫度一般為7℃，機器露點最低可以達到10℃。如果機器露點過低，必然導致空氣冷卻器盤管傳熱面積過大而不經濟；另外送風口容易結露，所以選取合適的機器露點十分有必要。

在標準大氣壓設備管理房間室內設計溫度下，參照不同相對濕度所對應的室內空氣露點溫度，可以選取的送風溫度。為了為保證送風口不結露，風口表面溫度高于室內露點溫度1～2℃；送風系統應考慮風機、風管及送風末端的溫升，一般按照0.5～1℃。

表1 地鐵設備管理用房送風溫差選取表

對于設備用房中變電所室內設計溫度為36℃，室內相對濕度要求范圍較廣，送風溫度選為16℃，同時需要校核房間的相對濕度需要<26.9%；設備房間如環控電氣室、通號電氣室等室內設計溫度為27℃，室內相對濕度為40～60%，送風溫度選為17℃，同時需要校核房間的相對濕度需要<47.8%；人員房間如站長室、會議室、控制室等室內設計溫度為27℃，室內相對濕度為40～65%，送風溫度選為18℃，同時需要校核房間的相對濕度，需要<56.6%。

2 武漢5號線某地鐵站計算實例

以武漢5號線某地鐵站為例，此地鐵站為標準地下站，分為兩層。對設備用房、管理用房編寫excel表進行統一計算，如表2所示。

表2 武漢地鐵5號線某車站設備管理用房空調計算表

續表2 武漢地鐵5號線某車站設備管理用房空調計算表

Table 2 The air conditioning calculation table for equipment management room in a station of Wuhan Metro Line 5

序號房間名稱面積m2冷負荷kW濕負荷g/s熱濕比通風量m3/h新風量m3/h新風負荷kW冷量kW室內焓值kJ/kg室內相對濕度% KT-A201（站廳、站臺）——設備房間按17℃送風1環控電控室83.418.00.10816701051885196.625.654.242.8 2通信電源室40.310.00.1089278428472853.614.254.343.0 3照明配電室20.18.00.1087422717251732.010.357.543.3 4通信設備室70.330.00.108278351870087011.042.854.142.7 5信號設備室40.65.00.1084639213841381.77.054.643.5 6公安設備室20.65.00.1084639213841381.77.054.643.5 7站臺門室28.64.00.1083711310921091.45.654.743.7 8照明配電室20.88.00.1087422717251732.010.357.543.3 9牽引網室21.25.00.1084639213841381.77.054.643.5 KT-A301（站臺）——變電房間按16℃送風1再生裝置室52.736.00.10833402150155015.142.161.526.8 2變壓器室92.972.00.10866804110068100710.384.361.526.7 30.4kV低壓室15050.00.10846391873697377.158.663.226.6 435kV開關室15951.00.10847319675177527.359.863.226.6

該計算表利用Excel文檔表格的公式編輯功能，在設定機器露點或者送風溫度下，輸入房間的冷負荷、濕負荷，不需要每個房間查詢焓濕圖，即可快速計算通風量，并校核送風是否結露。

3 結論

通過利用濕空氣的物理性質及焓濕圖特性，編制excel表格可以快速地計算地鐵設備、管理用房的送風量和送風冷負荷，無需每個房間再查詢焓濕圖，對提高設計工作效率有重要意義。

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Computational Method of All-air Air Conditioning System to the Equipment and Management Rooms for Subway Station

Wei Yazhi Cao Xueming Ding Lu

( Hubei Urban Construction Design Institute Co., Ltd, Wuhan, 430051 )

In view of the different functions and requirements of the equipment management rooms of subway station, the heat and moisture ratio of each room varies greatly. It is the key and difficult point for the engineering design to calculate the air volume and the cooling load accurately and quickly. According to the physical properties of the air and principle of treatment, the deduced formula is and the calculation form is compiled to improve the accuracy and efficiency.

Subway station; Equipment and management rooms; computational method of all-air air conditioning system

1671-6612（2018）06-627-04

U231+.5

A

魏亞志（1985-），男，工學碩士，工程師，E-mail：365920082@qq.com

2018-02-01