(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

0 引言

在日常實(shí)際運(yùn)行中，地鐵通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)是耗電大戶，為了提高車(chē)站內(nèi)部的舒適性和盡可能降低運(yùn)營(yíng)成本，應(yīng)根據(jù)各地的客流量和氣候條件的不同采用相對(duì)合適的通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)。

1 典型的地鐵通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)

目前各地實(shí)際建設(shè)和運(yùn)行中比較常用的地鐵通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)主要有以下3種：開(kāi)式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和屏蔽門(mén)式系統(tǒng)。

1.1 開(kāi)式系統(tǒng)

開(kāi)式系統(tǒng)是利用列車(chē)在隧道內(nèi)高速行駛時(shí)產(chǎn)生的“活塞效應(yīng)”，使地鐵內(nèi)部與外界通過(guò)活塞風(fēng)井進(jìn)行氣流交換，讓外界新鮮空氣給車(chē)站和區(qū)間隧道降溫?！盎钊?yīng)”的強(qiáng)弱與列車(chē)行駛速度、隧道內(nèi)空氣阻力、隧道內(nèi)風(fēng)速、列車(chē)截面面積與行車(chē)隧道截面面積之比等因素有關(guān)。模擬計(jì)算表明：當(dāng)風(fēng)井間距不大于300 m、風(fēng)道的長(zhǎng)度不大于40 m、風(fēng)道面積不小于16 m2時(shí)，地鐵隧道內(nèi)部與外界有效換氣量可滿足運(yùn)行要求。但由于目前地鐵線路沿線一般為城市主干道或人流密集區(qū)，土地資源稀缺，因此無(wú)法設(shè)置太多風(fēng)井來(lái)進(jìn)行地鐵隧道“活塞效應(yīng)通風(fēng)”。此系統(tǒng)用于很早期建設(shè)的地鐵線路，目前我國(guó)各地建設(shè)的地鐵線路基本都是設(shè)置“活塞效應(yīng)通風(fēng)”與機(jī)械通風(fēng)互相補(bǔ)充的通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)完全使用“活塞效應(yīng)通風(fēng)”不能滿足地鐵運(yùn)行時(shí)內(nèi)部環(huán)境要求時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)區(qū)間隧道太長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置區(qū)間風(fēng)井用于滿足通風(fēng)和火災(zāi)時(shí)排煙需求，結(jié)合行車(chē)要求進(jìn)行計(jì)算確定。

1.2 閉式系統(tǒng)

閉式系統(tǒng)的地鐵一般設(shè)置通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)排除車(chē)站及區(qū)間隧道的余熱及余濕，車(chē)站站臺(tái)公共區(qū)與區(qū)間隧道氣流并未完全分離開(kāi)，需要考慮兩者的內(nèi)部環(huán)境。在空調(diào)季節(jié)此系統(tǒng)內(nèi)部與外界處于相對(duì)隔絕狀態(tài)，僅通過(guò)新風(fēng)井供給滿足地鐵內(nèi)部所需的新風(fēng)量，列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的“活塞效應(yīng)”使車(chē)站站臺(tái)與區(qū)間隧道進(jìn)行氣流交換從而給區(qū)間降溫。在非空調(diào)季節(jié)，該系統(tǒng)通過(guò)風(fēng)閥調(diào)節(jié)使區(qū)間與外界完全連通，區(qū)間隧道依靠列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的“活塞效應(yīng)”通過(guò)活塞風(fēng)井與外界進(jìn)行空氣對(duì)流，從而使區(qū)間的溫度維持在一定范圍內(nèi)。這種系統(tǒng)與開(kāi)式系統(tǒng)相比舒適性好且容易控制，但運(yùn)行及建設(shè)費(fèi)用相對(duì)較高。此系統(tǒng)在滿足地鐵正常運(yùn)行時(shí)所需環(huán)境要求的情況下,應(yīng)同時(shí)具備火災(zāi)時(shí)的排煙需求。

1.3 屏蔽門(mén)式系統(tǒng)

此系統(tǒng)通過(guò)在車(chē)站站臺(tái)公共區(qū)與區(qū)間隧道之間安裝屏蔽門(mén)將二者分隔開(kāi)，車(chē)站設(shè)置通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行降溫。區(qū)間隧道設(shè)置機(jī)械通風(fēng)并結(jié)合活塞通風(fēng)進(jìn)行降溫，若區(qū)間隧道溫度仍不能滿足地鐵正常運(yùn)行需求，則需要設(shè)置區(qū)間空調(diào)系統(tǒng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行降溫冷卻。此系統(tǒng)在滿足地鐵正常運(yùn)行時(shí)所需環(huán)境要求的情況下應(yīng)同時(shí)具備火災(zāi)時(shí)的排煙需求，當(dāng)區(qū)間隧道太長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置區(qū)間風(fēng)井用于滿足通風(fēng)和火災(zāi)時(shí)排煙需求，但應(yīng)結(jié)合行車(chē)要求進(jìn)行計(jì)算確定。此系統(tǒng)區(qū)間隧道行車(chē)時(shí)產(chǎn)生的“活塞效應(yīng)”對(duì)車(chē)站內(nèi)部環(huán)境基本不會(huì)產(chǎn)生影響，車(chē)站的空調(diào)冷負(fù)荷主要來(lái)至車(chē)站內(nèi)部設(shè)備發(fā)熱、人員發(fā)熱、廣告及照明等散熱以及屏蔽門(mén)打開(kāi)時(shí)的對(duì)流傳熱和滲透熱量。由于不需承擔(dān)列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱量,此系統(tǒng)的車(chē)站空調(diào)冷負(fù)荷相對(duì)于閉式系統(tǒng)會(huì)小很多，同時(shí)由于屏蔽門(mén)將車(chē)站站臺(tái)公共區(qū)與區(qū)間隧道分隔，降低了車(chē)站內(nèi)部的噪音，從而提高了舒適性,也保證了站臺(tái)候車(chē)區(qū)旅客的安全。

2 不同通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的比較分析

2.1 從站臺(tái)的熱量角度分析

開(kāi)式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)由于沒(méi)有使用屏蔽門(mén)將車(chē)站站臺(tái)公共區(qū)與列車(chē)運(yùn)行隧道分隔開(kāi)，車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷受列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的發(fā)熱及活塞風(fēng)影響較大，車(chē)站內(nèi)部公共區(qū)空調(diào)負(fù)荷如圖1所示。屏蔽門(mén)式系統(tǒng)由于在車(chē)站站臺(tái)公共區(qū)與列車(chē)運(yùn)行隧道之間設(shè)置了屏蔽門(mén)，車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷基本不受列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的發(fā)熱及活塞風(fēng)影響，而屏蔽門(mén)滲漏及傳熱產(chǎn)生的空調(diào)負(fù)荷很小，車(chē)站內(nèi)部公共區(qū)空調(diào)負(fù)荷如圖2所示。

圖1 開(kāi)/閉式系統(tǒng)車(chē)站的得熱量

圖2 屏蔽門(mén)式系統(tǒng)車(chē)站的得熱量

2.2 從系統(tǒng)節(jié)能角度分析

通過(guò)圖1和圖2的對(duì)比可以看出：由于在站臺(tái)公共區(qū)與列車(chē)運(yùn)行隧道之間設(shè)置了屏蔽門(mén)，使得列車(chē)發(fā)熱和區(qū)間隧道余熱余濕被阻擋在屏蔽門(mén)之外，而列車(chē)發(fā)熱是地鐵內(nèi)部熱量的主要來(lái)源。屏蔽門(mén)式系統(tǒng)的車(chē)站空調(diào)冷負(fù)荷主要由車(chē)站本身內(nèi)部設(shè)備發(fā)熱、人員發(fā)熱、廣告及照明等散熱以及屏蔽門(mén)打開(kāi)時(shí)的對(duì)流傳熱和滲透熱量組成。屏蔽門(mén)式系統(tǒng)車(chē)站站臺(tái)的空調(diào)冷負(fù)荷一般大約比開(kāi)式和閉式系統(tǒng)低1/2以上，此系統(tǒng)空調(diào)耗電明顯低于開(kāi)式和閉式系統(tǒng)，大大降低了車(chē)站通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的初期建設(shè)費(fèi)用和后期運(yùn)行費(fèi)用。

2.3 從安全性角度分析

目前國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的一些開(kāi)式和閉式系統(tǒng)的車(chē)站,由于站臺(tái)沒(méi)有安裝屏蔽門(mén)，出現(xiàn)過(guò)一些乘客掉到站臺(tái)的安全事故，而設(shè)置屏蔽門(mén)式系統(tǒng)的車(chē)站由于屏蔽門(mén)的阻擋作用不會(huì)發(fā)生此種安全事故。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵屏蔽門(mén)式系統(tǒng)以其節(jié)能、安全、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)受到了各地的廣泛采用，是目前我國(guó)南方地區(qū)最常見(jiàn)的地鐵通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)。在我國(guó)南方地區(qū)空調(diào)季時(shí)間長(zhǎng)，通風(fēng)季時(shí)間短，使用屏蔽門(mén)式系統(tǒng)節(jié)能效果非常明顯。而北方地區(qū)通風(fēng)季時(shí)間長(zhǎng)，空調(diào)季時(shí)間短，在這些地區(qū)是否使用屏蔽門(mén)式系統(tǒng)需要結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況進(jìn)行分析計(jì)算確定。開(kāi)式系統(tǒng)一般用于當(dāng)?shù)叵募臼彝鉁囟容^低且乘客較少的地鐵系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)一般用于當(dāng)?shù)叵募臼彝鉁囟容^高、乘客較多的地鐵系統(tǒng)。由于我國(guó)國(guó)土面積大，各修建地鐵的城市氣候差異較大，具體需要設(shè)置哪種地鐵通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)需根據(jù)具體情況具體分析確定。