吳 進

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014)

0 引言

地鐵車站通風空調(diào)系統(tǒng)一般包括區(qū)間隧道通風兼排煙系統(tǒng)(簡稱“區(qū)間隧道通風系統(tǒng)”)、車站隧道通風兼排煙系統(tǒng)(簡稱“車站隧道通風系統(tǒng)”)、車站公共區(qū)通風空調(diào)兼防排煙系統(tǒng)(簡稱“大系統(tǒng)”)、車站設備區(qū)及管理用房通風空調(diào)兼防排煙系統(tǒng)(簡稱“小系統(tǒng)”)以及車站水系統(tǒng)。隧道通風及大、小系統(tǒng)設備均獨立配置。運營過程中，各系統(tǒng)服務區(qū)域不同，相互獨立運行，也可相互聯(lián)動。

根據(jù)地鐵工程實際運營情況及理論分析研究，業(yè)界對車站隧道通風系統(tǒng)設置的必要性提出了異議，本文基于業(yè)內(nèi)研究及工程實際情況，提出排熱風機替代大系統(tǒng)排煙風機的方案，供大家探討。

1 隧道通風系統(tǒng)

地下車站隧道通風系統(tǒng)分為車站隧道通風系統(tǒng)和區(qū)間隧道通風系統(tǒng)，車站隧道通風服務范圍為車站屏蔽門外列車停車隧道區(qū)域，站臺列車停車范圍以外隧道部分為區(qū)間隧道通風系統(tǒng)服務范圍。

區(qū)間隧道通風系統(tǒng)主要在列車正常、阻塞、火災運行工況下，區(qū)間內(nèi)的溫度、風速、煙氣流向及氣壓變化滿足規(guī)范及技術(shù)要求，地鐵車站一般采用雙活塞隧道通風系統(tǒng)，車站兩端分別設置兩組活塞風井、兩臺隧道風機及配套風閥、消聲器等，隧道風機互為備用，也可并聯(lián)運行。

車站隧道通風系統(tǒng)主要滿足列車到站后排除列車散熱以及火災工況下排煙需求，系統(tǒng)由排熱風機、消聲器、風閥、土建風道及風口組成，以車站中心里程為界，分為左右兩端，每端設置一臺排熱風機及相應風閥、消聲器等，采用變頻控制。

圖1為某地鐵車站隧道通風系統(tǒng)原理圖，圖中，車站隧道通風系統(tǒng)TEF為排熱風機，DZ，DT，DTH為電動風閥，F(xiàn)D，F(xiàn)DH為防火閥，XSQ為消聲器。區(qū)間隧道通風系統(tǒng)不在本文重點討論范圍，故，相關(guān)設備未標記符號。

國內(nèi)地鐵車站排熱風機(TEF-A1，B1)風量一般根據(jù)客流量和行車對數(shù)等數(shù)據(jù)，采用軟件模擬計算分析，取值40 m3/s～50 m3/s，風壓600 Pa～800 Pa。本站排熱風機參數(shù)為40 m3/s,800 Pa。

正常運營時，TEF,DTH,DT為開啟狀態(tài)，軌頂與軌底排風道風量比例為6∶4，由電動風閥調(diào)節(jié)，防火閥為常開狀態(tài)，具體控制策略不贅述。

車站隧道火災工況時，TEF-A1,B1開啟，根據(jù)著火的區(qū)域選擇性開啟DTH，同時關(guān)閉DT，防火閥根據(jù)溫度自動熔斷關(guān)閉，排熱風機控制策略為：

1)當下行線車站隧道著火時，開啟TEF-A1,B1，開啟DTH-A1,B1，關(guān)閉DTH-A2,B2，關(guān)閉DT-A1,A2,B1,B2，區(qū)間隧道通風系統(tǒng)輔助排煙。

2)當上行線車站隧道著火時，開啟TEF-A1，B1，開啟DTH-A2，B2，關(guān)閉DTH-A1，B1，關(guān)閉DT-A1，A2，B1，B2，區(qū)間隧道通風系統(tǒng)輔助排煙。

地鐵車站其他緊急情況下全通風模式，排熱風機控制策略為：TEF-A1，B1開啟，工頻運行；DTH，DT開啟，且軌頂與軌底排風道風量按6∶4比例調(diào)節(jié)DTH和DT的狀態(tài)。

國內(nèi)關(guān)于設置排熱風機必要性的討論主要有以下觀點：

1)從排熱的角度分析，當?shù)叵萝囌竟矃^(qū)設置了空調(diào)系統(tǒng)，室外溫度<車站公共區(qū)溫度<軌行區(qū)溫度，排熱風機有利；車站公共區(qū)溫度<軌行區(qū)溫度<室外溫度，排熱風機不利；車站公共區(qū)溫度<室外溫度<軌行區(qū)溫度，排熱風機利弊需定量分析。

2)從排煙的角度分析，因其功能可由隧道風機替代，故設置的必要性很弱。

3)從工程建設角度分析，因其對土建方案、車站規(guī)模、建設工期均有不利影響，設置的必要性也大打折扣。

2 大系統(tǒng)

地鐵車站大系統(tǒng)設備集中布置在車站左右兩端通風空調(diào)機房內(nèi)，原則上每端設置1臺組合式空調(diào)機組、1臺回排風機、1臺排煙風機，以及風管、風閥、消聲器、風口等組成。

本文重點討論地鐵車站排煙系統(tǒng)情況，車站A端大系統(tǒng)排煙風機及車站隧道通風系統(tǒng)排熱風機機房布置圖詳見圖2，車站大系統(tǒng)原理圖詳見圖3。

本站站廳層公共區(qū)面積為2 550 m2，站臺公共區(qū)面積為1 500 m2。按照《地鐵設計規(guī)范》中“站廳與站臺的公共區(qū)每個防煙分區(qū)的建筑面積不宜超過2 000 m2”的要求[1]，站廳、站臺公共區(qū)分別劃分兩個防煙分區(qū)，分別為防煙分區(qū)一～防煙分區(qū)四，排煙風機PY-A1,B1分別擔負防煙分區(qū)一、三和防煙分區(qū)二、四的排煙量。

按照“地下車站站臺、站廳火災時的排煙量，應根據(jù)一個防煙分區(qū)的建筑面積1 m3/(m2·min)計算，當排煙設備需要同時排除兩個或兩個以上防煙分區(qū)的煙量時，其設備能力應按排除所負責的防煙分區(qū)中最大的兩個防煙分區(qū)的煙量配置”的原則[2]，排煙風機的計算風量為120 000 m3/h，選型風量一般按計算風量乘以1.2的安全系數(shù)，即PY-A1,B1選型風量為40 m3/s。對排煙系統(tǒng)最不利管路進行水力計算，系統(tǒng)阻力損失約為800 Pa。

運營模式上，車站大系統(tǒng)分正常運行的空調(diào)和通風模式，以及火災情況下的排煙模式。正常運行時根據(jù)需求不同，在空調(diào)季分小新風、全新風、節(jié)能工況以及通風季機械送、自然排，機械排、自然送的模式[3-4]，具體控制策略此處不作贅述。

對于排煙模式，根據(jù)區(qū)域及防煙分區(qū)的不同，制定不同的控制策略。所有控制策略均通過啟、停相關(guān)設備以及各區(qū)域、各分區(qū)風管的電動風閥完成模式轉(zhuǎn)換。

當A端站廳公共區(qū)(防煙分區(qū)一)著火時，啟動A端大系統(tǒng)排煙風機，開啟A端站廳層公共區(qū)回排風支管上電動風閥，關(guān)閉大系統(tǒng)組空、回排風機以及送風管上電動風閥，關(guān)閉站臺層公共區(qū)排風管上電動風閥；當B端站廳公共區(qū)(防煙分區(qū)二)著火時，啟動B端大系統(tǒng)排煙風機，開啟B端站廳層公共區(qū)回排風支管上電動風閥，關(guān)閉大系統(tǒng)組空、回排風機以及送風管上電動風閥，關(guān)閉站臺層公共區(qū)排風管上電動風閥。

當站臺公共區(qū)著火時，除滿足以面積計算的排煙量外，還應滿足站廳到站臺樓梯和扶梯口處具有能夠有效阻止煙氣向上蔓延的氣流，且向下氣流速度不應小于1.5 m/s，因此對于地鐵車站站臺公共區(qū)著火時，除了啟動大系統(tǒng)A，B端排煙風機，開啟站臺層公共區(qū)排風管上電動風閥，關(guān)閉其他無關(guān)設備及站廳層排風管上電動風閥外，同時都會開啟隧道通風系統(tǒng)輔助排煙。

3 方案分析

基于以上對車站隧道通風系統(tǒng)及大系統(tǒng)的分析，本文提出由排熱風機替代排煙風機的方案，方案機房布置詳如圖4所示。

本方案相比原方案(見圖2)，取消了原系統(tǒng)中排煙風機PY-A1、止回閥，將PY-A1正壓端排煙風管路徑改接到排熱風機TEF-A1負壓段風道內(nèi)，并在新的排煙風管上設置電動風閥DTH-A3，系統(tǒng)原理詳見圖1，圖3。圖3左端中，取消排煙風機PY-A1和止回閥，取消b-c段排煙風管，從b點接出一段新排煙風管b-a，并在b-a上增加電動風閥DTH-A3，圖3中a點與圖1中a點對應。

對于排熱風機替代排煙風機的方案，主要從以下幾個方面分析方案可行性：

1)設備參數(shù)及方案布置。

當排熱風機選型參數(shù)與車站大系統(tǒng)排煙風機選型參數(shù)相同，或排熱風機各項參數(shù)大于大系統(tǒng)排煙系統(tǒng)需求，且排熱風機的布置滿足大系統(tǒng)排煙需求時，理論上，排熱風機可替代大系統(tǒng)排煙風機[5-6]。

以本站為例，車站大系統(tǒng)排煙風機選型參數(shù)：風量40 m3/s、風壓800 Pa，而本站排熱風機設備參數(shù)：風量40 m3/s，風壓800 Pa，兩者參數(shù)相同；另外根據(jù)規(guī)范要求，排煙風機宜設置在排煙區(qū)的同層或上層，本站排熱風機設置在站廳層，滿足規(guī)范要求。對于其他地鐵工程，只要排熱風機風量、風壓與大系統(tǒng)排煙風機風量、風壓相近或者略大，且排熱風機設置在排煙區(qū)的同層或上層，均可考慮排熱風機替代大系統(tǒng)排煙風機。

2)功能使用及系統(tǒng)控制。

a.正常運營。關(guān)閉大系統(tǒng)排煙風管上電動風閥，即圖3左端中DTH-A3，則車站區(qū)間隧道通風系統(tǒng)和大系統(tǒng)兩個系統(tǒng)完全隔斷，互不干擾，可各自行使其職能，運行策略同2，3章節(jié)分析。b.火災工況。地鐵規(guī)范對地鐵火災的原則是“預防為主、防消結(jié)合”的方針，且一條線、一座換乘車站及其相鄰區(qū)間的防火設計按同一時間發(fā)生一次火災計，車站公共區(qū)和車站隧道區(qū)域不考慮同時著火的情況。

車站隧道火災時，關(guān)閉大系統(tǒng)排煙風管上的電動風閥DTH-A3，車站隧道通風系統(tǒng)與大系統(tǒng)為兩個獨立的系統(tǒng)，車站隧道區(qū)域按照章節(jié)2中火災工況根據(jù)需求執(zhí)行相應的模式。

車站公共區(qū)火災時，關(guān)閉車站隧道通風系統(tǒng)軌頂、軌底上的電動風閥DTH-A1，A2，DT-A1，A2，切斷軌頂、軌底風道，打開車站大系統(tǒng)排煙總管上電動風閥DTH-A3，根據(jù)車站公共區(qū)火災發(fā)生區(qū)域，分別執(zhí)行各區(qū)域排煙模式，控制策略同章節(jié)3中排煙模式的分析。

對于隧道通風輔助車站站臺公共區(qū)排煙的情況，有試驗表明，開啟4臺隧道風機輔助排煙，樓扶梯口部風速為4.1 m/s～6.7 m/s，開啟2臺排熱風機輔助排煙時，樓扶梯口部風速為1.3 m/s～1.9 m/s，可以看出，排熱風機輔助站臺層公共區(qū)排煙的效果不佳，且僅開啟隧道風機輔助排煙即可滿足要求。

因此由排熱風機替代大系統(tǒng)排煙風機對大系統(tǒng)及車站隧道通風系統(tǒng)均影響不大。

3)工程建設及投資。

從建筑布置而言，替代方案，減少了專用排煙機房的設置，可取消此部分土建初投資。另外，每個地鐵車站減少2臺大系統(tǒng)排煙風機，可相應減少了動力配電、供電系統(tǒng)以及綜合監(jiān)控等專業(yè)的相關(guān)配置，也可以節(jié)省一部分設備初投資，并優(yōu)化運營維護管理成本。因此，排熱風機替代大系統(tǒng)排煙風機有一定的經(jīng)濟價值。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)地鐵工程建設過程中，暫未有城市完全取消排熱風機的設置。

基于業(yè)內(nèi)對排熱風機設置必要性存有異議，為充分利用排熱風機，結(jié)合以上方案分析及工程實際情況，認為在符合設計條件的情況下，用排熱風機替代大系統(tǒng)排煙風機有一定的可行性及利用價值。

因此，建議有條件的地鐵車站可考慮由排熱風機替代大系統(tǒng)排煙風機的設計方案。