沈陽地鐵6號線車站暖通空調系統方案對比探討

摘要 暖通空調系統作為地鐵車站的重要設備系統組成，方案設計和選擇直接影響地鐵工程建設投資及運營成本。為更好地完成沈陽地鐵工程建設任務，文章以沈陽地鐵6號線一期工程的地下車站、高架車站的公共區、設備管理辦公用房暖通空調系統方案作為切入點，通過多項綜合對比分析的方式得出最適合沈陽地鐵6號線一期工程的車站通風空調系統設計方案，為東北嚴寒地區的地鐵工程建設提供借鑒。

關鍵詞 沈陽地鐵6號線;暖通空調系統;對比分析

中圖分類號 U231文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）08-0056-03

0 引言

沈陽地鐵工程進入第三輪建設任務，車站暖通空調系統方案的設計應與時俱進。沈陽地鐵6號線一期工程串聯了首府新區、長白島、蘇家屯等重點功能區，是沈陽中心城區關鍵的南北向軸線，共設站30座，設置地下車站23座，高架車站7座。從降低工程造價、節約能源等角度出發，針對沈陽地鐵6號線一期工程地下車站和高架車站的兩種典型車站形式，對比分析了地下車站和高架車站公共區、設備管理、辦公用房的通風空調系統方案。

1 設計標準對比

1.1 車站內部設計溫度

地下車站乘客公共區的夏季室內設計溫度值≤29.5 ℃;

地下車站乘客公共區的冬季室內設計溫度值≥12 ℃;

高架車站公共區夏季室內設計溫度≤31.2 ℃，站臺層空調候車房夏季室內設計溫度：t=27 ℃;

高架車站公共區冬季室內設計溫度≥12 ℃，站臺層空調候車房冬季室內設計溫度：t=12 ℃;

對于地下車站和高架車站的設備管理、辦公用房：其溫度設計標準應按照《城市軌道交通通風空氣調節與供暖設計標準》（GB/T51357—2019）[1]表3.1.6和表3.1.17、《地鐵設計規范》（GB50157—2013）[2]有關條文要求，并根據各專業具體工藝要求進行確定。二者尤其在設備房間的設計標準上存在明顯差異。

1.2 新風量標準

車站公共區：車站公共區通風系統模式轉為開式運行時，需為每位乘客在地下車站公共區及隧道內供給每小時大于或等于30 m?的新鮮空氣量;通風系統采用閉式運行時，需為每位乘客供給每小時大于或等于12.6 m?的新鮮空氣量;高架車站的站廳層公共區應按照《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB50736—2012）相關規定新風量供給量，即：保證為每位乘客供給每小時不少于19 m?的新鮮空氣量。

設備及管理用房：每小時供應地下及高架車站設備及管理用房內的每個工作人員的新鮮空氣量應大于或等于30 m?。

2 通風空調與供暖系統組成對比

沈陽地鐵6號線一期工程地下車站的通風空調與供暖系統由車站公共區通風系統、設備管理用房區通風空調系統、設備管理用房區供暖系統三部分組成。

沈陽地鐵6號線一期工程高架車站的通風空調與供暖系統由車站公共區通風空調系統、車站公共區供暖系統、設備管理用房區通風空調系統、設備管理用房區供暖系統四部分組成。

2.1 地下車站公共區通風系統

2.1.1 車站通風

地下車站的車站公共區通風系統，均采取了活塞通風（活塞風道+出入口）和公共區機械通風相結合的方式，考慮到地鐵車站公共區全年平均得熱波動較小的特點，并且沈陽全年氣溫變化較大，故在車站的每端都設置1條排風道，對外設置1座排風亭。在根據車站得熱量計算公共區通風量的前提下，考慮將車站的大型風機兼做車站和區間事故風機。為實現冬季小通風量運行和節能運行，2臺車站通風機都使用變頻調速的技術。通過上述手段可靈活便捷地調節各季節不同行車對數條件下的公共區通風量。

2.1.2 氣流組織

對于站臺層，針對地鐵列車發熱部件集中布置在車底的情況，在站臺層設置站臺板下軌底排熱風道和列車頂部軌頂排熱風道。其中，軌頂的風道和風口正對著列車空調的冷凝器，可以及時排出列車空調所產生的熱量，同時在軌頂風道做站臺層排煙風道;站臺板的下風口要正對列車剎車電阻，盡可能地減少地鐵列車停站時電阻的散熱進入站臺之中。

對于站廳層，沿車站的縱向裝配有排煙風管兼顧站廳層機械排風。在夏季正常通風的情況下，經過站廳層的排風和出入口的自然進風實現對站廳層的降溫。

2.2 高架車站公共區通風、空調及供暖系統

2.2.1 通風系統

高架車站站臺層公共區設置了上方為非密閉式開敞空間的全高站臺門，采用自然通風、排煙系統。站廳層公共區通過在外墻上設置可開啟外窗進行自然通風。

2.2.2 空調系統

高架車站站臺層空調候車房內設置分體空調。

2.2.3 供暖系統

由于高架車站均采用非密閉式開敞空間的全高站臺門，站臺層的公共區與外界互通，因此站臺層公共區不設置供暖系統。

高架車站站廳層公共區屬于地上封閉建筑，故設置供暖系統。市政供熱管網為車站公共區供給熱源，每個站內設置換熱站，供暖末端形式為風機盤管，設計供、回水溫度55/45 ℃。

為了有效阻止室外冷空氣的侵入，在站廳通向站臺的扶梯口、樓梯口以及站廳的出入口設置電熱風幕。

2.3 地下車站設備，管理用房通風、空調及供暖系統

地下車站設備和管理用房通風、空調系統由變電所通風/空調系統、設備及管理用房通風和空調系統、衛生間排風系統、普通房間通風系統共四部分組成。

降壓變電所采用機械送、排風通風系統進行通風降溫，風機設置在通風機房內，送、排風機根據室外溫度的變化變頻運行;混合變電所設置機械通風+多聯空調系統。其中多聯空調系統按2套完全獨立的系統設置，每套按系統容量的50%配置，多聯機室外機設置在排風亭底部（人防門外側）;機械通風系統的通風量按換氣次數和過渡季消除余熱所需風量進行計算，送、排風機變頻運行。變電所房間通風系統的設計排風量取送風量的1.1倍，以保證變電所房間內部的熱空氣不侵入車站及區間環境。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E

通信設備室、信號設備室、AFC機房等車站設備和管理用房采用機械通風+多聯空調系統。其中多聯空調系統按2套完全獨立的系統設置，每套按系統容量的50%配置。系統室外機設置在排風亭底部（人防門外側），系統凝結水管有坡度敷設至鄰近的排水點;機械通風系統的通風量按換氣次數和過渡季消除余熱所需風量計算，送、排風機變頻運行。

車站控制室、站長室、AFC票務室等車站管理用房采用送排風系統+多聯空調系統。多聯空調系統夏季制冷，冬季制熱。系統室外機設置在活塞風道對外風閥的內側，系統凝結水管有坡度敷設至鄰近的排水點;機械送、排風系統除滿足人員最小新風量外，按過渡季通風工況的最小換氣次數計算系統風量，風機變頻運行。

車站設備小端的環控電控室、照明配電室（有電池的）設置分體空調系統+獨立的機械通風系統。

小系統通風機房配置獨立的機械送、排風系統。

消防泵房、氣瓶間、通號電纜間、儲藏室等房間設置機械送、排風。

污水泵房以及衛生間等異味房間設置獨立的排風系統。

2.4 高架車站設備和管理用房通風、空調和供暖系統

高架車站設備管理用房通風、空調與供暖系統的設計要滿足各房間相關專業工藝要求，保證房內空氣環境質量滿足各種設備正常運轉的要求以及人員對舒適度的需求。系統劃分以及系統形式如下：

降壓變電所采用機械送、排風通風系統進行通風降溫，風機設置在通風機房內，送、排風機根據室外溫度的變化變頻運行;混合變電所設置機械通風+多聯空調系統。多聯空調系統按2套完全獨立的系統設置，每套按系統容量的50%配置;機械通風系統的通風量按換氣次數和過渡季消除余熱所需風量計算，送、排風機變頻運行。

通信設備室、信號設備室、AFC機房等車站設備和管理用房采用機械通風+多聯空調系統。多聯空調系統按2套完全獨立的系統設置，每套按系統容量的50%配置。機械通風系統的通風量按換氣次數和過渡季消除余熱所需風量計算，送、排風機變頻運行。

車站控制室、站長室、AFC票務室等車站管理用房，夏季制冷采用多聯式空調系統，冬季供暖采用風機盤管，并設置一套新風系統以滿足人員最小新風量的要求。

氣瓶間、消防泵房等房間設機械送、排風。

包括污水泵房在內的衛生間、廁所、母嬰室等異味房間設置獨立的單排風系統，自然進風。

其他地上有窗庫房等房間采用自然通風。

3 地下車站公共區通風兼排煙系統運行模式

3.1 夏季運行模式

（1）機械排風。使用車站排風機對車站的公共區排風，將車站進站端的活塞風道開啟，關閉迂回風閥，利用列車運行活塞效應和站內負壓，從出入口和活塞風道引進站外的冷空氣，吸收列車區間熱量后，從車站的排風系統排出。

機械通風主要在夏季期間，當站外氣溫低于車站設計溫度時使用。

（2）活塞通風。將車站排風機關閉，并開啟進站端的活塞風道，關閉迂回風閥，利用列車活塞效應從出入口和活塞風道引進新風。

活塞通風主要在夏季期間，當站外氣溫比車站設計溫度低時使用，也可以和機械通風同時使用。

（3）閉式運行。將車站排風機關閉，并開啟迂回風閥，利用列車的活塞效應從出入口引入站外的空氣，這種模式下可以滿足人員的新風量需求。

閉式運行主要在夏季，當站外氣溫比車站設計溫度高時使用。

3.2 冬季運行模式

沈陽作為嚴寒地區的代表城市，全地下站和區間的冬季運行模式核心是避免車站和區間的溫度過低，在此前提下，盡量滿足人員新風需求。

（1）活塞通風。關閉車站公共區SVF排風機，通過開啟組合式活塞風閥來打開車站出站端的活塞風道路徑，同時關閉聯通上下行隧道的迂回風閥。列車在隧道內運行時產生的活塞風效應可將室外冷空氣通過車站活塞風道引入區間隧道當中，冷風在車站軌行區和區間隧道內吸收熱量后，再經由活塞推力從下一個車站的活塞風道排出到室外。

在沈陽的冬季期間，主要在列車對數較多時或氣溫較高的白天采用活塞通風模式。

（2）閉式運行。將車站排風機關閉，開啟迂回風閥，利用列車活塞效應從出入口引入站外空氣。

閉式運行主要運用在冬季氣溫較低時。

3.3 過渡季運行模式

鑒于沈陽市冬天平均氣溫較低，通過在冬天大量通風的手段對隧道進行蓄冷，會使得冬季車站內和隧道間的溫度太低，無法滿足人們對地鐵舒適性的需求。因此可以利用過渡季節完成對隧道蓄冷降溫的任務。過渡季節適當增加通風量，把夏季隧道吸收進來的熱量盡可能放出去，減少遠期夏季隧道降溫的壓力，并且在過渡季節大量通風不會產生隧道中溫度太低的情況。

在過渡季節，主要利用活塞通風，在遠期高峰時段采用機械排風，活塞通風既可以單獨使用，也可同機械排風結合使用。

4 系統控制方案對比

該工程地下車站的通風、空調及供暖系統受中央級、車站級和現場級三級控制：

（1）中央級控制。全線在控制中心設置中央級控制，控制中心建立的系統網絡以中央監控網絡和車站設備監控網絡為基礎，監視全線各站以及區間的通風空調系統，各種運行模式、指令或執行預定運行工況均可從控制中心通過中央級控制下達給車站。

（2）車站級控制。各站的車站控制室均設置車站控制，站內或站外負責的區間通風及空調設備受車站級監控，車站控制室可將信息上傳反饋給中央監控網絡，中央監控網絡下達的各項指令、模式也可通過車站級控制執行。

（3）現場級控制。各車站的通風空調電控室或者在設備本體安裝位置處設置有就地級控制，就地級控制包括單臺設備的就地控制以及模式控制兩種功能，可方便系統調試以及各設備的檢查和維修。就地控制在上述三級控制中具有優先權。

高架車站的通風、空調及供暖系統受車站級和現場級二級控制：

（1）車站級控制。各站的車站控制室均設置車站控制，站內或站外負責的區間通風及空調設備受車站級監控，車站控制室可將信息上傳反饋給中央監控網絡，中央監控網絡下達的各項指令、模式也可通過車站級控制執行。

（2）現場級控制。各車站的通風空調電控室或者在設備本體安裝位置處設置有就地級控制，就地級控制包括單臺設備的就地控制以及模式控制兩種功能，可方便系統調試以及各設備的檢查和維修。就地控制在上述三級控制中具有優先權。

5 結語

通過上述對沈陽地鐵6號線一期工程地下車站和高架車站的公共區、設備區通風空調系統方案進行對比分析，得出結論：

（1）地鐵車站的通風空調及供暖系統形式不能一概而論，而是應針對車站形式，根據地區的氣候特點，分別分項地制定出適合最適合沈陽地區的地鐵車站通風空調及供暖系統方案。

（2）沈陽地區地鐵車站的通風空調系統模式及控制方式，應根據車站形式、行車對數、季節變換進行靈活調整，以保證車站內熱濕環境滿足舒適性要求。

參考文獻

[1]城市軌道交通通風空氣調節與供暖設計標準： GB/T 51357—2019[S].北京：中國建筑工業出版社， 2019.

[2]地鐵設計規范： GB50157—2013[S].北京：中國建筑工業出版社， 2013.

收稿日期：2022-03-07

作者簡介：趙月（1989—），女，碩士研究生，研究方向：地鐵通風系統。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E