浅谈地铁地下车站环控系统

摘　要：地铁设置在地下，人员密集，设备产热和人体带来的热量很大且不易散去，增加通风和空调设备、风亭、活塞风井等，虽可以增加散热量，但工程量、成本都增加了且影响城市美观，对该问题做了一些简要的介绍。

关键词：地铁　地下车站　环控系统　空调　风亭

中图分类号：U298

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）007-058-02

1 引言

环控系统在地铁工程设计中的作用是：(1)在列车运行正常时，使所有区间隧道的通风机和排热风机都处于打开状态，从而进行内外的空气交换，目的是保证地铁内部环境符合人体正常的需求和设备正常的运转。(2)在列车发生故障时，若在区间隧道停了下来，为了使列车内部的环境条件维持在乘客能够接受的范围内，就要打开区间两端隧道通风机及相应的电动组合风门，从而强制对隧道区间进行内外气体交换，用来保证列车空调冷凝器能够继续运行；若停在了站内，只要打开此站的部分隧道通风机和相应的电动组合风门用来增加排气量，依靠空气的自然流动就能进行内外的气体交换。(3)在列车运行过程中出现火灾时，依据火灾发生的具体地点，可以提供有效的排烟措施，能够供给足够的新风给乘客和工作人员，并可以形成一定强度的迎面风速，从而引导乘客安全离开现场。

2 空调系统与通风

地铁的环控系统主要有两个部分：车站通风空调系统和隧道通风系统。

2.1 车站通风空调系统

地铁的通风与空调系统应该以通风系统方式优先。当环境温度达到一定条件是，车站才会采用空调系统。为了给乘客提供一个比较好的乘车环境，车站公共区的通风和空调系统应该根据车站内周围热源组成状况，对送排风系统进行合理配置，减少活塞风扰动站台，有效的将余热和余湿排出去。车站的环控系统包括闭式系统、开式系统、屏蔽门系统三种形式。闭式系统一般在轨顶和站台设置排风系统，在站台两侧沿车站长度方向来布置送风管，风口均匀的向下送风；开式系统通常是横向送排风，也能使区间隧道和车站连在一起来进行纵向通风；屏蔽门系统一般沿着车站长度的方向在站台和站厅上方两侧布置送风管向下送风。车站各种用房通风系统和空调系统的设置应由它们的使用要求来定。除此之外，为了把空调回风排到外界并提供新风，地下车站通风空调系统还需要沿地铁线路设置一定的风井、风亭。

2.2 隧道通风系统

由于行驶在隧道内列车消耗的能量转变为在隧道中散发的热量，所以如果行车密度过大，隧道内温度会升的比较高。隧道中其他设备的运行也会升高隧道内空气的温度。为了满足隧道内工作人员和车上乘客的生理需求，需要通过对隧道通风来降低里面的温度和换入新鲜空气。《地铁设计规范》规定，采用活塞通风为隧道进行正常通风，如果不易布置活塞风道或者活塞通风对排除余热不达标，要设置机械通风系统。

3 地铁风亭和活塞风井设计

修建地铁，设置地面风亭是协调比较困难的一件事情，地面风亭设置数量越多,难度就越大。为了不使风亭风口相互影响，地铁规范规定，各风口之间的间距应不小于5m。在车站一端设置4个风亭时，如果将它们在平面上错开，则占地面积会很大，地方不好找且难以协调；如果将它们在立体上错开，则风亭群成为一个耸立的庞然大物，对城市景观影响较大。目前，国内传统的地铁设计是车站每端设置4个风亭，两端共设置8个，即在车站每端设置有2个隧道风亭、1个进风亭及1个排风亭，两端共8个风亭。这是个不小的工程，因此，减少风亭数量是地铁设计者研究的重要课题之一。为了解决设置多个风亭的困难和节省工程投资，经分析与研究，有人提出每站按6个风亭设计的方案，即取消车站进站端的风亭及其活塞通风道，以减少车站的风亭数量。为了最大限度减少地铁风亭和风道土建工程量与工程投资，地铁设计人员也在探讨是否可以减少至4个或更少的方案，即将排热系统与车站排风合用一个风亭的设计。

活塞风井的设置：如何巧妙设计地面风亭，这是地铁工程中不容易解决的一个问题。如果活塞风井和风道在车站每端都可以减少一个的话，可在很大程度上减少地面和地下的土建费用，也有利于布置车站内平面功能和规划城市总图。国内当前已建成的设置屏蔽门的地铁工程采用的设计方案是在车站每端分别设立两个活塞风井和风道。在车站每端分别只设置1个活塞风井的方案是我国最近一些年在一些新建和在建的地铁线隧道中被推荐采用的通风设计方案，该方案是通过模拟分析与计算后得出的。在没有辅助线的车站,列车进站端的活塞风道被取消了，出站端活塞风道仍被保留；为了确保系统安全，在具有辅助线的车站采用的还是双活塞风道标准模式。为了规划得最好且最合理，在进行具体的设计时，必须要在对地铁线路、区间和车站条件等综合考虑并通过认真的模拟分析、计算、优化后才能确定每段隧道通风系统的设计方案。

4 环控系统的优化

4.1 注重各部分的配合

地下车站只有各部分相互配合才能使优化整体的设计方案、减少施工过程中的问题、列车运营更畅通，更舒适。首先，确定设计方案后很重要是预留孔洞。预留孔洞的多少和大小要根据地下车站的层数来决定，每一个孔洞的结构设计均要通过计算对现浇钢筋混凝土板做特殊处理。在设计与施工程序上中通常很难发现忘记给结构留孔,一般发现的时候已经是设备安装阶段了，这样就会引起一系列麻烦，影响工期。其次，要严格注意车辆限界。一个基本原则是任何设备、设施都必须安装在一定的界限内。由于误差在土建施工过程中不可避免会存在，因此，设计时要先画限界图,并在设备和限界之间预留一定的距离。设计环控轨顶排热风道、环控射流风机及电力接触网等设施时需要先计算限界，并注意配合其他部分不要超限。此外，还要要注意车站内的综合管线，管线混乱不仅影响车站装饰效果，还会浪费层高,影响维修。所以环控系统设计一定要注意注意各部分的协调与配合，达到最经济、最优化。

4.2 环控机房优化

地下车站环控机房包括：区间隧道风机风道、轨顶轨底排热U/ O 风机风道、环控大小系统空调机房和冷水机房、新回风道等。地铁环控公共区大系统在正常情况下的通风空调负荷和发生火灾情况下的排烟负荷都不小；然而设备管理用房小系统的问题表现在变电所里的设备发热量比较大等。如此一来，机房面积过大，即增加了土地成本，又增大了工程量，造成不必要的浪费；面积过小又不符合功能要求，还会对日常管理维修带来不便。环控机房只有将结构、暖通、工艺、建筑等各个专业相互配合与协调，才能合理优化设备布局、气流组织和系统安装等。方案优化需要有合理建筑布局，但是建筑方案又受城市的整体规划和地铁的线路等条件限制。建筑方案各阶段的设计及调整要有环控设计人员的积极参与和紧密配合以使各个接口环节方案得以优化。四层站环控方案通常要比两层车站更为复杂，但设计时可以通过协调设备、风阀、风道、风室的功能，利用机房的层高来设置设备的夹层，从而使平面布置的比较紧凑，巧妙地利用了空间，也使设备的布局符合了气流的走向。为了使机房和风道占地面积尽可能地小，要更加合理地利用区间及风道，设置机械TVF和轨顶及轨底排热风机的时候，尽可能地在最佳位置设置每一台风机。总体实现环控与建筑、结构等专业的最佳配合。

5 结束语

地铁对城市的发展起着不容忽视的作用，地环控体统是地铁系统必不可少的组成部分，其通风及空调系统的合理配置、风亭和活塞风井的优秀设计、地铁各部分的优化配置，不仅能给乘客和机组人员带来良好的乘车环境，减少工程量，节约资源和能源，而且能使城市规划更合理，城市更美观。

参考文献：

[1]　GB 50157—2003.地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.

[2]　姚景生.地铁车站通风空调系统设计[A].铁路暖通空调专业2006年学术交流会[C].2006:31-32.

[3]　王春,刘应请.地下铁道中环境控制系统[J].地下空间,2003(3):310-313.