胡海明

摘 要：暖通空調(diào)系統(tǒng)作為地鐵眾多系統(tǒng)中的最重要組成部分之一，直接關(guān)系到人們乘坐地鐵的舒適性，但是其系統(tǒng)的綜合性和復(fù)雜性決定了其設(shè)計(jì)必須要進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，因此必須加強(qiáng)對地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)問題的優(yōu)化和改進(jìn)。文章基于我國地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，就其中一些關(guān)鍵性設(shè)計(jì)問題及對策進(jìn)行了深入探討。

關(guān)鍵詞：地鐵；暖通空調(diào)系統(tǒng)；供暖設(shè)計(jì)

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)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(yīng)城市現(xiàn)代化發(fā)展步伐，減少占城市建設(shè)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(huán)境，就必須確保地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和適宜性，確保其在滿足地鐵空間環(huán)境協(xié)調(diào)管理的基礎(chǔ)上，盡量降低其運(yùn)行能耗。

1 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題及對策

地鐵系統(tǒng)具有內(nèi)部空間緊湊、系統(tǒng)多且布置復(fù)雜等特征，所以在設(shè)計(jì)其內(nèi)部暖通空調(diào)系統(tǒng)時需要綜合考慮多方面、多層次的內(nèi)容。在空調(diào)制冷循環(huán)水系統(tǒng)、車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)以及區(qū)間空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，如何才能實(shí)現(xiàn)科學(xué)化設(shè)計(jì)是一個值得深入探討的重要問題。下面對地鐵暖通空調(diào)三大系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題進(jìn)行考慮。

1.1 循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

循環(huán)水系統(tǒng)是地鐵暖通空調(diào)系統(tǒng)中重要的組成部分，關(guān)系到整體空調(diào)系統(tǒng)能否正常工作。在對其設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員必須要結(jié)合地鐵所配的空調(diào)型號以及相應(yīng)的負(fù)荷值，科學(xué)地選擇和配置適合類型的冷水機(jī)。在目前大部分的設(shè)計(jì)中，冷水機(jī)組均是根據(jù)大小系統(tǒng)的負(fù)荷值按照兩臺具備相同制冷能力的設(shè)計(jì)來選擇的，這樣有互為備用的好處，但是在實(shí)際運(yùn)行中是非常不節(jié)能的，更何況在重要房間還再次增加備用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，重復(fù)設(shè)計(jì)增加投資。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，特別是當(dāng)大系統(tǒng)冷負(fù)荷偏小時，建議大小系統(tǒng)分別設(shè)置冷水機(jī)組的形式，這樣可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)營時間靈活開啟冷水機(jī)組，保證系統(tǒng)節(jié)能。在設(shè)備實(shí)際的運(yùn)行期間，需要結(jié)合地鐵車站中內(nèi)部空間的負(fù)荷值變化情況來選擇功能大小的機(jī)組作為供冷能源。在車站空調(diào)系統(tǒng)冷循環(huán)中，可以采用系統(tǒng)運(yùn)行中單臺及雙臺運(yùn)行相結(jié)合的方式，以及借助變流量控制法來確保水泵運(yùn)行中流量值可以維持在穩(wěn)定狀態(tài)。注意的是如果負(fù)荷值出現(xiàn)改變時，需要借助負(fù)荷變化和冷凍水的回水溫度進(jìn)行匹配。

1.2 車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在地鐵車站中，設(shè)備管理用房是非常重要的組成部分，設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整個管線綜合甚至功能的實(shí)現(xiàn)，考慮到地下空間有限，設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)不宜分得過細(xì)過多。根據(jù)運(yùn)營周期及使用功能的不同，設(shè)備管理用房可以劃分成三種主要類型，即：非空調(diào)、管理用房空調(diào)以及氣體滅火保護(hù)空調(diào)。實(shí)際上，車站設(shè)備管理用房因?yàn)樵O(shè)計(jì)較多的子系統(tǒng)使其通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)人員統(tǒng)籌規(guī)劃和設(shè)計(jì)，確保相關(guān)子系統(tǒng)得到合理規(guī)劃，并盡量使系統(tǒng)簡化。對于站臺層的一些通風(fēng)房間完全可以納入到空調(diào)系統(tǒng)，提高了房間品質(zhì)沒有問題，最重要的是簡化系統(tǒng)，節(jié)省空間。還有對于排煙系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)，如果可以匹配或者加大排風(fēng)量進(jìn)行匹配盡可能選擇雙速風(fēng)機(jī)，并共用排風(fēng)管，這樣可以節(jié)省空間，同時又避免專用排煙風(fēng)機(jī)長期擱置造成的投資浪費(fèi)或者啟動不了的事故。

1.3 車站公共區(qū)及區(qū)間隧道通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，對于車站公共區(qū)及區(qū)間隧道通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩個主流模式，一個是集中閉式系統(tǒng)，一個是屏蔽門系統(tǒng)。集中閉式系統(tǒng)把隧道通風(fēng)和車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)結(jié)合起來，運(yùn)營方便，但是土建規(guī)模較大，能耗較高，公共區(qū)空氣質(zhì)量差，還有不適的吹風(fēng)感等；而屏蔽門系統(tǒng)完全把地鐵車站隧道通風(fēng)和車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)分開設(shè)置，利用屏蔽門隔熱避免車站公共區(qū)的冷量損失，但是需要單獨(dú)的區(qū)間隧道通風(fēng)設(shè)備。從目前大部分已運(yùn)營車站的城市來看，隧道通風(fēng)設(shè)備排熱風(fēng)機(jī)基本不開或少開也能滿足區(qū)間的規(guī)范要求溫度，因此能取消軌頂軌底風(fēng)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(tǒng)也成了主流的系統(tǒng)方案。對于取消軌頂軌底風(fēng)道目前都在研究和部分試驗(yàn)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(fēng)道。但是考慮到地下土壤的蓄熱及列車運(yùn)行產(chǎn)生的廢熱，對于百年地鐵工程來說完全取消軌頂軌底風(fēng)道是否可行還有待進(jìn)一步研究和長時間驗(yàn)證。那么能否結(jié)合集中閉式及屏蔽門系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，既能保證車站公共區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)和區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)二者可以正常運(yùn)行，又安全可靠、節(jié)約能耗降低規(guī)模，值得業(yè)界深入研究。

2 供暖熱源設(shè)計(jì)問題及對策

2.1 主要設(shè)計(jì)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(tǒng)冬季供熱的基本不考慮，一般預(yù)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(huán)境依舊寒冷，加上地鐵冬季運(yùn)行新風(fēng)的補(bǔ)入，供暖設(shè)計(jì)為北方寒冷地區(qū)地鐵暖通空調(diào)設(shè)計(jì)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(fēng)冷熱泵和多聯(lián)機(jī)。

2.2 地下車站供暖熱源選擇

風(fēng)冷熱泵因其技術(shù)成熟目前是地下車站包括商業(yè)開發(fā)最常用的冷熱源形式，與冷水機(jī)組加電輔熱的形式相比，風(fēng)冷熱泵不僅能提高較好的熱源，而且可以節(jié)省冷水機(jī)房面積。

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)簡單靈活，安裝方便，控制簡單，無需額外的機(jī)房，特別是變頻技術(shù)的日益成熟，變頻多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)目前正在大量的被使用在地鐵暖通空調(diào)設(shè)計(jì)當(dāng)中。與風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)相比較，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)可以大量減少地下機(jī)房面積，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單方便，無需大型空調(diào)機(jī)組等末端，而且安裝方便迅速，運(yùn)營可根據(jù)需求隨時調(diào)控啟閉。當(dāng)然，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)也有自己的缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)新風(fēng)系統(tǒng)，需額外的新排風(fēng)設(shè)備；系統(tǒng)作用半徑偏小，需要多組多聯(lián)機(jī)組；對于高寒地區(qū)其制熱效率會很低；系統(tǒng)在吊頂上布置漏液檢查及維修不便等。但是，地鐵的規(guī)模及運(yùn)營期的節(jié)能是地鐵設(shè)計(jì)最重要也是最敏感的問題，而多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)正好擁有上述優(yōu)勢，加上技術(shù)的越來越先進(jìn)和成熟，變頻多聯(lián)機(jī)將會在地鐵暖通空調(diào)設(shè)計(jì)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(yuǎn)的空地，場段內(nèi)綜合辦公樓為其最重要的建筑，有時線路的控制中心還設(shè)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(diào)設(shè)計(jì)特別是冷熱源的設(shè)計(jì)選擇是十分重要的。目前大多數(shù)冷熱源采用的還是風(fēng)冷熱泵機(jī)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(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)主要由地埋管、地源熱泵機(jī)組以及室內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng)組成，由于其來源于全年溫差穩(wěn)定幾乎不受外界環(huán)境影響的而且清潔的淺層地?zé)豳Y源，地源熱泵系統(tǒng)已經(jīng)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(guī)模更大，采用地源熱泵可以更好發(fā)揮其效能。雖然地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)初投資偏高，但是運(yùn)營費(fèi)用較低，兩三年就可回收投資成本。當(dāng)然在具體的設(shè)計(jì)中，是選用冷卻塔輔助冷源的地源熱泵系統(tǒng)形式還是熱回收型的地源熱泵系統(tǒng)形式需要多方面比選。

3 結(jié)束語

總之，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個地鐵設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，而其自身系統(tǒng)的復(fù)雜性和空間的占有性決定了相應(yīng)設(shè)計(jì)及協(xié)調(diào)難度比較大。為了確保暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，必須要對地鐵三大系統(tǒng)、供暖熱源問題等關(guān)鍵設(shè)計(jì)問題進(jìn)行認(rèn)真分析和對比選擇，確?？梢詾榈罔F乘客提供一個舒適、安全的出行環(huán)境，不斷推動我國地鐵事業(yè)建設(shè)的發(fā)展。

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