【摘要】本文介紹了地鐵地下車(chē)站站臺(tái)設(shè)置屏蔽門(mén)的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)公共區(qū)空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方法，并結(jié)合具體工程分析了幾大關(guān)鍵因素對(duì)空調(diào)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果的影響。

【關(guān)鍵詞】屏蔽門(mén)系統(tǒng)；冷負(fù)荷；風(fēng)量

地鐵地下車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)有開(kāi)、閉式系統(tǒng)和屏蔽門(mén)系統(tǒng)三種形式。若采用屏蔽門(mén)系統(tǒng)，車(chē)站內(nèi)公共區(qū)散熱量不含列車(chē)驅(qū)動(dòng)設(shè)備發(fā)熱量、列車(chē)空調(diào)設(shè)備及機(jī)械設(shè)備發(fā)熱量，僅有站內(nèi)人員散熱量、廣告、照明及設(shè)備散熱量、站臺(tái)內(nèi)外溫差傳熱量、滲透風(fēng)帶入的熱量。與開(kāi)、閉式系統(tǒng)相比，由于車(chē)站與行車(chē)隧道隔開(kāi)，少了列車(chē)和隧道活塞風(fēng)對(duì)車(chē)站的影響，冷負(fù)荷僅為閉式系統(tǒng)的22%～28%，且由于車(chē)站與行車(chē)隧道相隔，減少噪聲對(duì)車(chē)站的干擾，不僅使車(chē)站環(huán)境較安靜、舒適，也使乘客更為安全。本文以華東某一城市地鐵為例，闡述屏蔽門(mén)系統(tǒng)地下車(chē)站公共區(qū)負(fù)荷計(jì)算方法。

1.車(chē)站室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)原則

該城市地下車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)按站臺(tái)設(shè)置屏蔽門(mén)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是列車(chē)正常運(yùn)行情況下排除余熱余濕，為乘客創(chuàng)造一個(gè)往返于地面街道至地鐵列車(chē)內(nèi)的過(guò)渡性舒適環(huán)境；最大限度吸引客流，并為工作人員提供必需的安全、衛(wèi)生、舒適的環(huán)境條件，同時(shí)也為列車(chē)及設(shè)備的運(yùn)行提供良好的工作條件。地鐵內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)為乘客和消防人員提供新鮮空氣、排除煙氣，為乘客撤離事故現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)造條件。

1）地鐵空調(diào)室外計(jì)算干球溫度根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2013），采用近20年夏季地鐵晚高峰負(fù)荷時(shí)平均每年不保證30h的干球溫度。此地區(qū)公共區(qū)取夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度為32.5℃，相應(yīng)的濕球溫度為27.5℃。

2）車(chē)站空調(diào)為舒適性空調(diào)，車(chē)站公共區(qū)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)：站廳采用30℃，站臺(tái)28℃，相對(duì)濕度均為40～70%。

需要空調(diào)的管理、設(shè)備用房：t=27℃

ф=40～60%。

區(qū)間隧道：正常運(yùn)行：t≤40℃。

阻塞運(yùn)行：列車(chē)周?chē)諝馄骄鶞囟取?0℃；列車(chē)頂部最不利點(diǎn)溫度≤45℃。

3）人員最小新風(fēng)量：地下站是一座狹長(zhǎng)的地下建筑，除出入口和風(fēng)井與大氣溝通外，其余可以認(rèn)為基本與大氣隔絕，因此人員的新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)就顯得尤為重要，按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，站廳站臺(tái)空調(diào)季節(jié)采用每個(gè)乘客按不小于12.6m3/h.人，且新風(fēng)量不小于系統(tǒng)總風(fēng)量的10%；非空調(diào)季節(jié)每個(gè)乘客按不小于30m3/h.人；設(shè)備管理用房人員新風(fēng)量按不小于30m3/h.人，且不小于系統(tǒng)總風(fēng)量的10%。

4）地下鐵道內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：空氣中二氧化碳濃度小于1.5‰；空氣中含塵濃度（日平均濃度）小于0.25mg/m3。

2.車(chē)站空調(diào)負(fù)荷組成及計(jì)算方法

地下車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)由以下幾部分組成：車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（兼排煙系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)大系統(tǒng)）、車(chē)站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（兼排煙系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)小系統(tǒng)）、空調(diào)水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)水系統(tǒng)）、車(chē)站軌行區(qū)域排熱通風(fēng)與排煙系統(tǒng)、區(qū)間隧道活塞/機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)（兼隧道防排煙系統(tǒng)）。

小系統(tǒng)和水系統(tǒng)與地面建筑相同，屏蔽門(mén)系統(tǒng)車(chē)站軌行區(qū)域及區(qū)間隧道采用通風(fēng)系統(tǒng)，本文重點(diǎn)介紹地鐵車(chē)站公共區(qū)（大系統(tǒng)）的通風(fēng)空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方法。

屏蔽門(mén)系統(tǒng)的車(chē)站公共區(qū)空調(diào)負(fù)荷主要由以下幾部分組成：

2.1人員負(fù)荷

乘客在站廳散熱量為顯熱35W/人，潛熱147W/人，散濕量為220g/人。乘客在站臺(tái)散熱量為顯熱45W/人，潛熱136W/人，散濕量為203g/人。

2.2設(shè)備負(fù)荷

包括照明、AFC、廣告牌、導(dǎo)向指示牌、PIS顯示屏、電梯、自動(dòng)扶梯等設(shè)備的散熱量，按照各設(shè)備專(zhuān)業(yè)所提資料直接計(jì)算。

2.3 屏蔽門(mén)引起的負(fù)荷

包括屏蔽門(mén)傳熱和漏風(fēng)產(chǎn)生的負(fù)荷。

屏蔽門(mén)傳熱根據(jù)區(qū)間與站臺(tái)溫差和屏蔽門(mén)傳熱系數(shù)計(jì)算。

漏風(fēng)負(fù)荷計(jì)算有以下兩種方案：

1）將屏蔽門(mén)漏風(fēng)量全部按室內(nèi)滲透風(fēng)量處理，其引起負(fù)荷作為室內(nèi)基本負(fù)荷，此種情況進(jìn)入組合空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)量取人員所需最小新風(fēng)量與總風(fēng)量的10%的最大值。屏蔽門(mén)的漏風(fēng)量作為室內(nèi)滲透風(fēng)負(fù)荷，分兩部分計(jì)算：

以某標(biāo)準(zhǔn)站為例，介紹兩種漏風(fēng)負(fù)荷計(jì)算的不同。第一種計(jì)算方法（簡(jiǎn)稱(chēng)算1）將屏蔽門(mén)漏風(fēng)量全部按室內(nèi)滲透風(fēng)量處理，第二種計(jì)算方法（簡(jiǎn)稱(chēng)算2）將屏蔽門(mén)漏風(fēng)量全部作為新風(fēng)量處理。

2.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷

包括土壤傳熱、壁面散濕、出入口滲透等。

站臺(tái)公共區(qū)不與土壤直接接觸，站廳公共區(qū)與土壤有直接接觸，但站廳埋深較淺，土壤與壁面溫差不大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量較小且傳熱量為負(fù)值，故可忽略此項(xiàng)，按最不利計(jì)算空調(diào)負(fù)荷。

壁面散濕取值1--2g/m2.h。

出入口是連接車(chē)站與室外的通道，目前一般按照200W/m2估算熱負(fù)荷。

2.5其他

包括空調(diào)設(shè)備溫升、新風(fēng)負(fù)荷、輸送損失等。

3.屏蔽門(mén)漏風(fēng)量的確定

屏蔽門(mén)漏風(fēng)量作為空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的主要邊界條件，是影響計(jì)算的重要參數(shù)，也是較難確定的參數(shù)，目前采取理論計(jì)算和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)協(xié)同設(shè)定工程經(jīng)驗(yàn)值。

1）理論計(jì)算

理論計(jì)算多采用CFD方法或CFD與網(wǎng)絡(luò)法聯(lián)合模擬計(jì)算。

2003年，D McKinney和P Miclea以SES計(jì)算結(jié)果為CFD模擬的邊界條件，采用非穩(wěn)態(tài)模擬列車(chē)靠站屏蔽門(mén)開(kāi)啟時(shí)，隧道與站臺(tái)之間風(fēng)量的交換，研究結(jié)果較為全面且詳細(xì)，但文中未說(shuō)明上下游車(chē)輛的運(yùn)行是否對(duì)本段隧道風(fēng)量的影響，并將每節(jié)車(chē)廂的四個(gè)屏蔽門(mén)簡(jiǎn)化為一個(gè)，而且未考慮熱壓作用和乘客上下車(chē)時(shí)對(duì)氣流的阻礙作用。

2004年，Lin-Jye Chun等用SES結(jié)合CFD軟件，模擬計(jì)算了列車(chē)高速通過(guò)站臺(tái)時(shí)（未?？寇?chē)站）屏蔽門(mén)隧道側(cè)壓力的變化。

王迪軍以SES計(jì)算結(jié)果為CFD模擬的邊界條件，考慮了上下游車(chē)輛運(yùn)行的影響因素，但是按照穩(wěn)態(tài)方法（皆用平均風(fēng)量）模擬計(jì)算列車(chē)靠站屏蔽門(mén)開(kāi)啟時(shí)，隧道與站臺(tái)之間風(fēng)量的交換，且未考慮熱壓作用和乘客上下車(chē)的影響。

2006年，清華大學(xué)李亮、朱穎心等較深入地研究了地鐵屏蔽門(mén)漏風(fēng)問(wèn)題，考慮了上下游車(chē)輛運(yùn)行狀況對(duì)本段隧道的影響，各個(gè)機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)方式，站臺(tái)兩側(cè)通風(fēng)井的位置和斷面積，列車(chē)牽引曲線，列車(chē)停站時(shí)間、屏蔽門(mén)開(kāi)啟時(shí)間、屏蔽門(mén)開(kāi)啟面積，列車(chē)到屏蔽門(mén)的間距以及乘客對(duì)進(jìn)出車(chē)門(mén)的影響。但未考慮室外滲透風(fēng)負(fù)荷分配到站廳、站臺(tái)的比例。文獻(xiàn)給出了6節(jié)編組下，排熱風(fēng)機(jī)48m3/s風(fēng)量時(shí)，停站期間站臺(tái)流入隧道的平均流量為27.4m3/s，隧道流入站臺(tái)的平均流量為1.9m3/s，停站時(shí)屏蔽門(mén)開(kāi)啟時(shí)間為20s。

2）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

2007年，清華大學(xué)朱穎心等在我國(guó)南方某城市針對(duì)屏蔽門(mén)漏風(fēng)量進(jìn)行了較為精確的測(cè)量。測(cè)試車(chē)站排熱風(fēng)機(jī)風(fēng)量為40m3/s，列車(chē)停站屏蔽門(mén)開(kāi)啟時(shí)的平均瞬時(shí)漏風(fēng)量Gs約29m3/s。

根據(jù)理論計(jì)算與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，目前工程上普遍采用時(shí)均值5～10m3/s的漏風(fēng)量作為設(shè)計(jì)依據(jù)。該地鐵遠(yuǎn)期排熱風(fēng)機(jī)風(fēng)量為40m3/s，6節(jié)編組，高峰小時(shí)30對(duì)行車(chē)對(duì)數(shù)，若按每次停車(chē)屏蔽門(mén)開(kāi)啟為20s計(jì)算，則1小時(shí)內(nèi)上、下行屏蔽門(mén)總開(kāi)啟時(shí)間為20x30x2=1200s，小時(shí)平均漏風(fēng)量Gp=Gsx1200/3600。理論計(jì)算結(jié)果，按排熱風(fēng)機(jī)風(fēng)量折合為40m3/s并忽略隧道流入站臺(tái)的風(fēng)量，得到Gs=22.8m3/s，實(shí)測(cè)結(jié)果Gs=29m3/s；Gp=Gsx1200/3600=7.6～9.7m3/s。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，該地鐵采用9m3/s的時(shí)均值漏風(fēng)量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

4.計(jì)算結(jié)果

按照以上原則，對(duì)兩種漏風(fēng)量負(fù)荷分別計(jì)算。算1中新風(fēng)量約為3.0m3/s，算2中新風(fēng)量為9m3/s。算1將屏蔽門(mén)漏風(fēng)全部作為室內(nèi)基本負(fù)荷處理，由于除濕風(fēng)量較大，系統(tǒng)總風(fēng)量大于算2的結(jié)果，算2將屏蔽門(mén)漏風(fēng)全部作為新風(fēng)負(fù)荷處理，導(dǎo)致新風(fēng)量較大。由于空調(diào)機(jī)組和回排風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻，新風(fēng)機(jī)不設(shè)置變頻，故方案1在屏蔽門(mén)關(guān)閉時(shí)段特別是初期小對(duì)數(shù)運(yùn)行時(shí)具有節(jié)能效果。故該地鐵采用算1的計(jì)算結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1]地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50157-2013

[2]李亮等.關(guān)于列車(chē)停站時(shí)段站臺(tái)屏蔽門(mén)滲透風(fēng)量的數(shù)值模擬研究：[碩士學(xué)位論文].北京：清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系，2006

作者簡(jiǎn)介

黃曉靜，女，（1981—），工程師.