1) 通風空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮線網(wǎng)資源的共享利用。
2) 高架站公共區(qū)不考慮設(shè)置空調(diào),采用自然通風,設(shè)備管理用房區(qū)建議采用分體空調(diào)或變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。
3) 通風空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)按遠期(2039年)運營條件(預測的遠期客流和最大通過能力)進行設(shè)計,在不影響使用功能的前提下,設(shè)備可考慮近遠期分期實施的可能性或采用不同的運行模式。
4) 工藝設(shè)備用房的通風空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范滿足其工藝要求的運行環(huán)境。
5) 通風空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)為乘客提供適宜的環(huán)境,為地鐵工作人員和設(shè)備提供良好的工作環(huán)境和運行環(huán)境。發(fā)生事故時通風空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)能迅速切換到事故通風模式,排除煙氣和進行事故通風,為乘客和消防人員提供新鮮空氣,保障乘客安全疏散。
6) 通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各區(qū)域運行時間的不同、運行性質(zhì)的不同盡量分開設(shè)置。
7) 車站通風空調(diào)房間盡量按照就近服務(wù)和相臨布置原則,以盡量縮短空氣的輸送距離、減少運行費用。
8) 風亭的設(shè)計應(yīng)與城市環(huán)境條件相協(xié)調(diào)并充分考慮城市主導風向的影響,防止進、排風氣流短路。風亭噪聲應(yīng)根據(jù)所處的環(huán)境保護區(qū)域及周邊噪聲控制敏感點的位置,控制在有關(guān)標準所規(guī)定的范圍內(nèi)。
9) 通風空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)采用運行安全、技術(shù)先進、可靠性高、節(jié)省空間、便于安裝和維護、高效節(jié)能且自動控制性能高的設(shè)備。
10) 通風空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計和設(shè)備的配置應(yīng)充分考慮采用節(jié)能調(diào)節(jié)措施,應(yīng)參考《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》(GB50189-2005)的要求。
11) 通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足《公共場所集中空調(diào)通風系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》的要求。
12) 通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)選用運行安全、技術(shù)先進、工藝成熟、高效節(jié)能、節(jié)省空間、便于安裝和維護、且自身自動控制程度高的設(shè)備,并在滿足功能需求的前提下立足于設(shè)備國產(chǎn)化。
1) 《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157-2003)
2) 《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50347 2003)
3) 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016-2006)
4) 《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50045-95)(2005年版)
5) 《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》(GB 50189-2005)
6) 《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》(GBZ 1-2010)
7) 《聲環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3096-2008)
8) 《公共場所集中空調(diào)通風系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》(衛(wèi)生部2006)
9) 《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005)
10) 《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》(GB50098-98)
地下車站公共區(qū):
夏季空調(diào)室外計算干球溫度:32.4℃ 相對濕度: 66 %
夏季通風室外計算干球溫度:28℃
冬季通風室外計算干球溫度:2℃
車站設(shè)備及管理用房:
夏季空調(diào)室外計算干球溫度:34.8℃
夏季空調(diào)室外計算濕球溫度:28.1℃
夏季通風室外計算干球溫度:30.6℃
冬季通風室外計算干球溫度:-1.1℃
1) 地下車站(站臺設(shè)置屏蔽門)
站廳夏季空調(diào)設(shè)計參數(shù):干球溫度:30℃
相對濕度:40% ~ 65%
站臺夏季空調(diào)設(shè)計參數(shù):干球溫度:29℃
相對濕度:40% ~ 65%
地下?lián)Q乘平臺空調(diào)設(shè)計參數(shù):干球溫度:29℃
相對濕度:40% ~ 65%
出入口通道(超過60m時)干球溫度:30℃ 相對濕度不控制
2) 設(shè)備管理用房設(shè)計參數(shù)見表14-1。
表14-1 設(shè)備及管理用房設(shè)計參數(shù)
房間名稱 | 冬季 | 夏季 | 小時最小換氣次數(shù) | ||
計算溫度 (℃) | 計算溫度 (℃) | 相對濕度(%) | 進風 | 排風 | |
男女更衣室、乘務(wù)員休息室、票務(wù)室 | 18 | 27 | 40~60 | 6 | 6 |
車站控制室、電控室、變電所控制室 | 18 | 27 | 40~60 | 6 | 5 |
安全門控制室、AFC機房、銀行 | 16 | 27 | 40~60 | 6 | 6 |
通信設(shè)備室、信號設(shè)備室、外部通信室、 公安通信室 | 12 | 27 | 40~60 | 6 | 5 |
降壓變電所、牽引降壓混合變電所 | —— | 36 | —— | 按排除余熱計算風量 | |
照明配電室、AFC配線間 | 16 | 36 | —— | 4 | 4 |
工務(wù)工區(qū)用房、通信工區(qū)檢修室 | 16 | 27 | <65 | 6 | 6 |
AFC電源室、蓄電池室 | 16 | 30 | —— | 6 | 6 |
盥洗間、公共洗手間 | >5 | —— | —— | —— | 20 |
清掃工具室、車站用品庫、廣告設(shè)備庫、氣瓶室 | —— | —— | —— | —— | 4 |
污水泵房、廢水泵房、消防泵房 | 5 | —— | —— | —— | 4 |
通風空調(diào)機房、冷凍機房 | —— | —— | —— | 6 | 6 |
注:車站控制室、會議室等的空調(diào)換氣次數(shù)應(yīng)不少于6次/h;盥洗間、洗手間排風量每坑位按100m3/h計算,且小時換氣次數(shù)不宜少于10次。
3) 站臺、站廳(當送風為同一空調(diào)器時按站臺送風溫差控制)△T≈10℃
電氣用房如采用冷風降溫時,送風溫差應(yīng)保證在電氣設(shè)備空載時不結(jié)露的情況下,適當提高送風溫差, 一般取△T≈15℃~19℃。
其它設(shè)備管理用房區(qū)域 △T≈10℃。
4) 隧道通風系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)
⑴ 隧道溫度:正常運行時區(qū)間隧道內(nèi)最熱月日最高平均溫度≤40.0℃。
⑵ 阻塞運行時送風量保證斷面風速不小于2m/s,并控制列車頂部最不利點隧道溫度低于45℃。
⑶ 隧道煙氣控制流速:2m/s≤V<11m/s
⑷ 隧道內(nèi)壓力變化標準:當壓力變化絕對值≤700Pa時,在1.7秒內(nèi)隧道內(nèi)的壓力變化應(yīng)≤700Pa;壓力變化絕對值>700Pa時,壓力變化率必須<410 Pa/s。
5) 新風量標準
⑴車站公共區(qū):
車站公共區(qū)空調(diào)季節(jié)小新風運行時取下面三者最大值:
a) 每個計算人員按12.6m3/h計;
b) 不小于系統(tǒng)總風量的10%;
c) 屏蔽門漏風量。
地下車站公共區(qū)空調(diào)季節(jié)全新風運行或非空調(diào)季節(jié)全通風:每個計算人員按30m3/h計算且換氣次數(shù)不小于5次/h。
⑵車站設(shè)備管理用房區(qū):
車站管理、設(shè)備用房區(qū):空調(diào)計算人員新風量按30m3/人.h計。
6) 通風空調(diào)計算人員數(shù)量
(1) 車站公共區(qū)
根據(jù)乘客在車站停留時間和車站客流情況,通過停留時間與小時高峰客流的關(guān)系計算得出站廳、站臺的通風空調(diào)計算人員數(shù)量。
非換乘車站公共區(qū)
乘客在車站平均停留時間如下:上車客流車站平均停留時間為按行車間隔加2分鐘,其中站廳停留2分鐘,站臺停留一個行車間隔;下車客流平均車站停留時間為3分鐘, 站廳、站臺各停留1.5分鐘,客流按車站遠期客流計算。
換乘車站公共區(qū)
換乘客流車站停留時間:換乘上車客流站臺停留一個行車間隔,換乘客流其它地方停留1.5分鐘。
(2) 車站設(shè)備管理用房
按室內(nèi)實際人數(shù)計算,且計算總?cè)藬?shù)不得少于2人。
7) 噪聲標準
車站內(nèi)站廳、站臺 ≤70dB(A)
通風及空調(diào)機房 ≤90dB(A)
非通風空調(diào)設(shè)備用房 ≤60dB(A)
管理用房 ≤60dB(A)
地面設(shè)施:通風空調(diào)設(shè)備傳至地面風亭、室外冷卻塔、布置在室外的空調(diào)室外機等地面設(shè)施的噪音應(yīng)符合GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》及環(huán)評報告的要求,各類別環(huán)境噪聲值見見表14-2。
表14-2 環(huán)境噪聲值 單位:dB(A)
類別 | 適用范圍 | 時段 | ||
晝間 | 夜間 | |||
0 1 | 療養(yǎng)、高級別墅、高級賓館區(qū) | 50 | 40 | |
1 | 居住、文教區(qū) | 55 | 45 | |
2 | 混合區(qū) | 60 | 50 | |
3 | 工業(yè)區(qū) | 65 | 55 | |
4 | 4a類 | 交通干線兩側(cè) | 70 | 55 |
4b類 | 鐵路干線兩側(cè) | 70 | 60 |
8) 空氣質(zhì)量標準
二氧化碳濃度 ≤1.5‰
可吸入顆粒物的日平均濃度 <0.25mg/m3
9) 流速設(shè)計標準
區(qū)間隧道早晚冷卻通風斷面平均風速 ≥2.0 m/s
金屬風道最大排煙風速 ≤20 m/s
非金屬風道最大排煙風速 ≤15 m/s
其它設(shè)計流速應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定要求。
10) 防排煙設(shè)計標準
⑴ 地下車站及區(qū)間隧道內(nèi)設(shè)置防煙、排煙及事故通風系統(tǒng)。
⑵ 按全線同一時間內(nèi)發(fā)生一次火災考慮,對于換乘車站,按同一車站同一時間發(fā)生一次火災考慮。
⑶ 一輛列車火災規(guī)模按5MW設(shè)計,同時考慮1.5倍的安全系數(shù)。
⑷ 列車發(fā)生火災且停在區(qū)間隧道內(nèi)時,其控制煙氣流動的風速應(yīng)根據(jù)隧道內(nèi)煙氣控制模型的臨界風速計算確定,斷面風速應(yīng)在2.0~11.0m/s之間。
⑸ 地下車站站廳、站臺、換乘廳的防火分區(qū)應(yīng)劃分防煙分區(qū),每個防煙分區(qū)的建筑面積不宜超過750m2,且防煙分區(qū)不得跨越防火分區(qū);排煙量按每分鐘每平方米建筑面積1m3計算,排煙設(shè)備的排煙能力按同時排除兩個防煙分區(qū)煙量配置,并應(yīng)有1.1倍的漏風系數(shù);當站臺發(fā)生火災時,應(yīng)保證站廳到站臺的樓扶梯口處具有不小于1.5m/s的向下氣流。
⑹ 地下站設(shè)備管理用房區(qū)在同一防火分區(qū)內(nèi)總建筑面積超過200┫或單個房間面積超過50┫且經(jīng)常有人停留的房間應(yīng)設(shè)機械排煙;最遠點到地下車站公共區(qū)的直線距離超過20m的內(nèi)走道(其排煙量應(yīng)為走道面積加上不排煙最大房間面積計算),連續(xù)長度大于60m的地下通道和出入口通道設(shè)機械排煙。機械排煙系統(tǒng)的排煙量:在擔負1個防煙分區(qū)時,按60m3/(h?m2)計算;在擔負2個及2個以上防煙分區(qū)時,按最大防煙分區(qū)面積120m3/(h?m2)計算。單臺風機排煙量不應(yīng)小于7200 m3/h,排煙設(shè)備應(yīng)考慮10%~20%的漏風量,排煙時應(yīng)設(shè)有不小于50%排煙量的機械補風。
⑺ 排煙口距最不利排煙點不應(yīng)超過30m,排煙口不應(yīng)被下方的設(shè)備管線遮擋。
⑻ 超過2層的設(shè)備管理用房區(qū)的封閉樓梯間應(yīng)設(shè)置機械加壓送風系統(tǒng);車站控制室在車站發(fā)生火災時應(yīng)相對周邊區(qū)域保持正壓。
⑼ 區(qū)間隧道通風系統(tǒng)排煙設(shè)備及煙氣經(jīng)過的輔助設(shè)備要求在150℃能連續(xù)有效工作1小時;車站隧道通風系統(tǒng)、車站排煙設(shè)備及煙氣經(jīng)過的輔助設(shè)備要求250℃能連續(xù)有效工作1小時。
⑽ 設(shè)計安全系數(shù)
通風空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備在利用設(shè)計計算值選型時,制冷機的冷量、空調(diào)器的冷量和風壓、水泵的水流量和揚程、風機的風量和風壓等均應(yīng)考慮一定的安全系數(shù)。圖紙中表示最終的設(shè)備選型參數(shù)(風量、冷量、全壓、揚程、流量等)
空調(diào)器設(shè)備選型冷量 = 計算冷量 * 1.1
空調(diào)器設(shè)備選型風量 = 計算風量 * 1.1
制冷機的冷量 = 計算冷量
冷卻塔的選型水量 = 計算水量 * 1.3
水泵的設(shè)備選型流量 = 計算流量(并聯(lián)工況應(yīng)考慮流量折減)
水泵的設(shè)備選型揚程 = 計算揚程 * 1.1
風機的設(shè)備選型風量 = 計算風量 * 1.1
風機的設(shè)備選型全壓 = 計算全壓 * 1.1
1) 風亭應(yīng)位于潔凈地帶,進、排風亭宜合建,排風口與進風口直線最短距離≥10m,且與周圍建筑物的直線最短距離≥5m。
2) 進風亭進風格柵底部距地坪應(yīng)≥2m,位于綠化帶內(nèi)時≥1m。
通風空調(diào)系統(tǒng)包括隧道通風系統(tǒng)和車站通風空調(diào)系統(tǒng)兩大部分:隧道通風系統(tǒng)(含防排煙系統(tǒng))分為區(qū)間隧道通風系統(tǒng)和車站隧道通風系統(tǒng)兩部分;車站通風空調(diào)系統(tǒng)分為車站公共區(qū)通風空調(diào)系統(tǒng)(含防排煙系統(tǒng))、車站設(shè)備管理用房通風空調(diào)系統(tǒng)(含防排煙系統(tǒng))及空調(diào)水系統(tǒng)。
列車正常運營時應(yīng)能排除隧道內(nèi)的余熱余濕,確保隧道內(nèi)的最熱月日最高平均溫度≤40℃,同時使隧道內(nèi)空氣壓力變化率滿足相關(guān)設(shè)計標準;
列車阻塞時應(yīng)能向阻塞區(qū)間提供一定的通風量,控制隧道溫度以滿足列車空調(diào)器仍能正常運行的要求。風量保證斷面風速不小于2m/s,并控制列車頂部最不利點隧道溫度低于45℃。
列車火災時應(yīng)能及時排除煙氣和控制煙氣流向,誘導乘客安全撤離火災區(qū)域。
⑵車站公共區(qū)通風空調(diào)系統(tǒng)(含防排煙系統(tǒng))
車站公共區(qū)通風空調(diào)系統(tǒng)(簡稱車站大系統(tǒng))在正常運營時為乘客提供過渡性“暫時舒適”環(huán)境。
當車站公共區(qū)發(fā)生火災時,車站大系統(tǒng)(可與其它系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作,例如隧道通風系統(tǒng))應(yīng)能迅速排除煙氣,同時為乘客提供一定的迎面風速,誘導乘客安全疏散。
⑶設(shè)備管理用房通風空調(diào)系統(tǒng)(含防排煙系統(tǒng))
設(shè)備管理用房通風空調(diào)系統(tǒng)(簡稱車站小系統(tǒng))正常運營時,應(yīng)能為地鐵工作人員提供舒適的工作環(huán)境及滿足設(shè)備良好的運行環(huán)境條件。
當車站設(shè)備管理用房區(qū)發(fā)生火災時,應(yīng)能及時排除煙氣或進行防煙防火分隔。
⑷空調(diào)水系統(tǒng)
空調(diào)水系統(tǒng)負責向車站公共區(qū)和設(shè)備管理用房區(qū)空調(diào)季節(jié)提供空調(diào)設(shè)備用冷凍水,能根據(jù)車站運營和非運營時段及全日負荷變化情況自動進行水系統(tǒng)負荷調(diào)節(jié),實現(xiàn)節(jié)能運行。
南京地鐵六號線全長63.1km,共設(shè)置20座車站,其中高架站3座,地下站17座。其中機場段工程全長約37.5km,高架段長約18km,過渡段長約0.8km,地下段長約19.2km,共設(shè)置9座車站,高架車站3座,地下車站6座。
目前在我國地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)制式應(yīng)用比較廣泛的主要有屏蔽門系統(tǒng)及集成閉式系統(tǒng)(結(jié)合南京地鐵之前一些線路的設(shè)置情況按設(shè)置全高安全門的集成閉式系統(tǒng)考慮),現(xiàn)就這兩種系統(tǒng)形式比較分析。
1) 屏蔽門系統(tǒng)的特點
目前屏蔽門系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟,被廣泛應(yīng)用于我國多個城市的地鐵線路中,特別是一些空調(diào)季節(jié)較長的高溫高濕地區(qū),如廣州、深圳等地更是普遍采用,原廣州地鐵1號線采用的是開閉式通風空調(diào)系統(tǒng),現(xiàn)已全部改造加裝完屏蔽門系統(tǒng)。
與集成閉式系統(tǒng)相比屏蔽門系統(tǒng)有如下一些特點:
⑴ 地下站站臺公共區(qū)域設(shè)置屏蔽門與行車隧道隔離,安全性大大提高。
⑵ 除列車停靠站臺供乘客上下車外屏蔽門處于關(guān)閉狀態(tài),大大減少了因車站與隧道間空氣對流的冷負荷損失,同時也提高了車站空氣潔凈度,列車進、出站帶來的噪音也有所降低。
⑶ 活塞效應(yīng)對車站的影響將減至最低程度,改善了車站的氣流組織,可以較好地控制車站的溫、濕度;而活塞效應(yīng)本身得到加強,有利于隧道的活塞通風。列車正常運行時,區(qū)間隧道通風采用開式運行,依靠活塞效應(yīng)將區(qū)間隧道的熱空氣排至外界,同時引入室外的新風來冷卻隧道。
⑷ 合理配置通風空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)備初投資、運行費用上會優(yōu)于集成閉式系統(tǒng)。
2) 集成閉式系統(tǒng)的特點
目前,采用集成閉式系統(tǒng)(兼作開式運行)的軌道交通仍然還占據(jù)著一定的比例,特別是一些空調(diào)季節(jié)相對較短的北方城市和早期建造的地鐵,與屏蔽門系統(tǒng)相比其有如下一些特點:
⑴ 由于列車活塞效應(yīng)攜帶了部分車站公共區(qū)冷空氣進入隧道,空調(diào)季節(jié)隧道的平均溫度要比屏蔽門系統(tǒng)低。
⑵ 隧道通風系統(tǒng)的運行方式根據(jù)室外氣候的變化可采用開式或閉式運行。
⑶ 在正常閉式運行時,列車的活塞效應(yīng)會將車站的空氣引入?yún)^(qū)間隧道內(nèi),同時將隧道的熱空氣引入站內(nèi),這樣空調(diào)季節(jié)將會導致車站的冷量損失,使空調(diào)系統(tǒng)投資和運行費用較高。
⑷ 受活塞風的影響,車站的溫度場、速度場難以維持穩(wěn)定,同時車站空氣品質(zhì)也較難控制。
結(jié)合目前我國地鐵線路運行情況來看,無論是屏蔽門系統(tǒng)還是集成閉式系統(tǒng),兩種方案在技術(shù)上均可行,而且都較成熟??紤]到屏蔽門系統(tǒng)方案在運行能耗、費用以及站臺候車區(qū)的安全性、車站空調(diào)的舒適性、站內(nèi)空氣品質(zhì)等方面的優(yōu)勢,南京地鐵六號線機場段工程地下站推薦采用設(shè)置屏蔽門的通風空調(diào)系統(tǒng)制式,高架站站臺候車區(qū)域與軌行區(qū)之間設(shè)置半高安全門。
屏蔽門制式下的隧道通風系統(tǒng)由兩部分組成:區(qū)間隧道通風系統(tǒng)和車站隧道通風系統(tǒng)。區(qū)間隧道通風系統(tǒng)的機房和風井一般布置于區(qū)間隧道兩端,對于有配線的區(qū)間或長區(qū)間根據(jù)不同情況可能存在區(qū)間射流風機或中間風井。車站隧道通風系統(tǒng)的機房和風井一般設(shè)置于車站的兩端。
1) 車站隧道通風系統(tǒng)
根據(jù)目前南京地鐵六號線機場段工程車站站臺層有效長度為120米,結(jié)合既有線路的運行情況,車站隧道通風系統(tǒng)按照雙端排風形式設(shè)計,布置詳見圖14-1所示:
圖14-1 車站隧道通風系統(tǒng)設(shè)備配置圖
2) 區(qū)間隧道通風系統(tǒng)
⑴方案一:雙活塞風井方案(以下簡稱雙活塞系統(tǒng))
參照目前國內(nèi)地鐵線路的配置情況,大多數(shù)區(qū)間隧道通風系統(tǒng)采用以下方式,稱為標準配置,即在區(qū)間兩端對應(yīng)每一隧道設(shè)置一活塞風井、配置一臺隧道風機和相應(yīng)風閥等設(shè)備,每端兩臺隧道風機可實現(xiàn)互為備用及事故情況下向同一隧道送風,車站隧道風機與區(qū)間隧道風機分開設(shè)置,布置詳見圖14-2所示:
圖14-2 雙活塞系統(tǒng)設(shè)備配置圖
⑵方案二:單活塞風井方案(以下簡稱單活塞系統(tǒng)) (原文鏈接 http://www.iwuchen.com/a-970/)
通過模擬計算得知,可取消方案一標準配置中列車進站端的活塞風道,保留出站端的活塞風道,即在系統(tǒng)上取消了一條活塞風道,每個車站一端只有一條活塞風道至地面,同時車站每端設(shè)置兩臺隧道風機互為備用,共用一處風亭,與方案一比較,該系統(tǒng)優(yōu)點是,活塞風井數(shù)量減少,土建規(guī)模小,活塞風井、隧道風機的位置靈活,控制風閥數(shù)量少,其缺點是,隧道內(nèi)換氣數(shù)少,隧道內(nèi)溫度相對較高,行車阻力較大,增加列車運行的牽引能耗。該方案車站隧道風機與區(qū)間隧道風機也是分開設(shè)置,布置詳見圖14-3所示:
圖14-3 單活塞系統(tǒng)設(shè)備配置圖
由于采用屏蔽門系統(tǒng)需要避免兩側(cè)隧道連通造成的活塞風短路現(xiàn)象,上圖中的配置在正常情況下活塞風道只對一側(cè)隧道開啟,而另一側(cè)隧道的風閥需完全關(guān)閉。
⑶方案三:隧道風機兼容排熱風機方式(以下簡稱兼容系統(tǒng))
由于區(qū)間隧道發(fā)生列車阻塞和火災事故的幾率很低,因此隧道風機使用率很低,除每天早晚通風外,一般均為停用狀態(tài)。本方案考慮采用區(qū)間隧道風機與車站隧道風機合并設(shè)置。
與方案2相比,該方案不同之處在于車站隧道風機與區(qū)間隧道風機合并設(shè)置,車站隧道排風通過區(qū)間隧道風機變頻運行實現(xiàn)。該系統(tǒng)優(yōu)點是,減少了風道和機房的占地面積,而且減少風機的數(shù)量;其缺點是,隧道內(nèi)換氣數(shù)少,隧道風機在變頻運行車站隧道排風時效率較低,對設(shè)備性能要求高,運營維修頻率增加,風閥數(shù)量多,控制模式較復雜,由于該系統(tǒng)受配線影響較大,一般無法在帶配線的車站中使用,布置詳見圖15-4所示:
圖14-4 兼容系統(tǒng)設(shè)備配置圖
⑷方案選擇
方案二與方案三的最大不同之處是隧道風機是否兼作軌道排風機使用,方案一與方案二的隧道風機與車站隧道排風機分別獨立設(shè)置,因此風機選擇簡單,但需多占用一個軌道排風機房。方案三車站隧道排風機功能由隧道風機兼任,風機減少兩臺,但需對隧道風機進行變頻調(diào)節(jié)以滿足風機的兩個工作點要求;在運行費用上兩種方式基本相當,但由于方案三增加變頻器的損耗,因此方案三略多;在系統(tǒng)運行功能上,方案二由于兩臺隧道風機是完全的并聯(lián)關(guān)系,因此兩臺風機同時運行時必須同向運轉(zhuǎn),方案一與方案二隧道通風風道與車站大小系統(tǒng)風道完全獨立,隧道通風系統(tǒng)與車站系統(tǒng)互不影響,方案三雖可以滿足兩臺風機按不同方向運轉(zhuǎn)的要求(一臺送風一臺排風方式),但由于有一臺隧道風機與車站大小系統(tǒng)共用風道,因此與該風道相連的大小系統(tǒng)對電動風閥關(guān)閉的要求較高,必須重視與車站排風道上相連電動風閥的密閉性。
模擬計算得知,地下車站每條隧道設(shè)置兩個活塞風井比在出站端設(shè)一個活塞風井的隧道平均溫度低,且列車在隧道內(nèi)運行的空氣阻力也有一定程度的減少,從而可以減少列車運營的牽引能耗,但由于車站每端多出一個活塞風井,雙活塞方案土建投資較高。
結(jié)合本線特點,線路多處于市郊,周邊建筑物較少,用地協(xié)調(diào)難度相對市區(qū)要小,同時考慮到遠期區(qū)間隧道壁面溫度的進一步降低,推薦采用方案一的雙活塞系統(tǒng)方案。
本線路區(qū)間長度較長,如佛城西路站到正德學院站區(qū)間有3.6Km,正德學院站到南京南站區(qū)間有4.1Km,行車組織存在同一時刻區(qū)間兩輛車前后追蹤的情況,根據(jù)防災要求,需要設(shè)置中間風機房。中間風機房設(shè)置活塞風井,正常運行時增強長區(qū)間與室外的通風換氣,降低區(qū)間隧道溫度;列車運行時減少行車阻力,降低運營能耗,布置詳見圖14-5所示:
圖14-5 中間風機房系統(tǒng)圖
屏蔽門制式下的公共區(qū)通風空調(diào)系統(tǒng)僅是服務(wù)于車站站廳、站臺及換乘通道等公共空間,簡稱大系統(tǒng)。根據(jù)本線情況,車站站臺有效長度為120m,結(jié)合南京既有線路的設(shè)置情況,車站大系統(tǒng)采用雙端送風,即空調(diào)設(shè)備分別布置于車站兩端,共同負擔整個車站公共區(qū)的通風空調(diào)。布置詳見圖14-6所示:
圖14-6 公共區(qū)全空氣雙端送風系統(tǒng)圖
該系統(tǒng)采用雙風機全空氣一次回風系統(tǒng),車站站廳層兩端分設(shè)一個環(huán)控機房,每個環(huán)控機房設(shè)一臺組合式空調(diào)器、一臺空調(diào)新風機、一臺回排風風機、一臺排煙風機和相應(yīng)的風閥,共同負擔整個車站公共區(qū)的空調(diào)送風、回排風及排煙,滿足空調(diào)季節(jié)小新風運行、空調(diào)季節(jié)全新風運行和非空調(diào)季節(jié)全通風運行三種運行工況。
合理配置大系統(tǒng)空調(diào)設(shè)備,根據(jù)運營時段的不同采用變頻運行,組合式空調(diào)器和回排風機設(shè)置變頻器,可進一步降低運行費用。
根據(jù)本線線路、站位情況,地面用地限制條件較少,且站間距較大,所以,推薦采用分站供冷方式。根據(jù)車站大小系統(tǒng)負荷的不同冷水機組的配置有如下兩個方案:1、主機采用兩大一小配置:運營時間內(nèi)由兩臺大的冷水機組負擔大小系統(tǒng)負荷,夜間小系統(tǒng)運行時單獨開啟小的一臺冷水機組提供冷源;2、采用兩臺等冷量冷水機組配置,總冷量按大小系統(tǒng)負荷確定,夜間單獨開啟其中一臺為小系統(tǒng)提供冷源。
螺桿式冷水機組一般冷量可調(diào)節(jié)范圍在25%~100%之間,其各部分負荷下的能效比(COP)值如圖14-7:
圖14-7 螺桿式冷水機組能效比
根據(jù)上圖顯示,冷水機組在50%~80%的部分負荷的COP值是最高的,而在40%以下部分負荷的COP值將會急劇下降。所以,對于車站是采用兩臺等冷量冷水機組還是采用兩大一小冷水機組并聯(lián)運行需作綜合經(jīng)濟性比較,如表14-3:
方案描述 | 兩大一小共三臺冷水機組 | 兩臺等冷量冷水機組 | |
土建初投資差額(萬元) | +30 | 0 | |
設(shè)備初投資差額(萬元) | +20 | 0 | |
年運行費用差額(元) | 0 | >+6 | |
系統(tǒng)優(yōu)點 | 1、各冷水機組間相對獨立,系統(tǒng)運行靈活性強; 2、機組運行效率高。 | 1、設(shè)備數(shù)量較少; 2、初投資較?。?/p> 3、環(huán)控機房面積較小。 | |
系統(tǒng)缺點 | 1、設(shè)備數(shù)量較多,初投資大; 2、冷卻塔占地較大,影響地面景觀; 3、環(huán)控機房面積較大。 | 1、機組運行效率較低,運行費用高; 2、系統(tǒng)運行靈活性弱; 3、在夜間及過渡季節(jié)低負荷運行時機組容易頻繁啟停,影響機組壽命。 | |
備注 | 1、車站總冷負荷為1200kW,小系統(tǒng)冷負荷為300kW; 2、冷水機組運行總時間為9個月,冷水機組在總負荷40%以下的部分負荷運行時間為3個月,且低于40%運行時均按40%時的能效比計算; 3、電費按0.6元/kWh計算; 4、差額中“+”代表增加的費用。 | ||
從以上經(jīng)濟分析可以得出,在小系統(tǒng)冷負荷占車站總冷負荷為25%時,冷水機組兩大一小的設(shè)置方案較設(shè)置兩臺冷水機組的方案初投資增加約500000元,年運行費用減少60000元,靜態(tài)回收周期8.4年,回收周期較長,當小系統(tǒng)冷負荷所占比例越小,其年運行費用的差額就越大,回收周期就越短。同時,兩大一小冷水機組的配置可減少過渡季節(jié)、夜間等低負荷情況下冷水機組頻繁啟停的現(xiàn)象,增加了冷水機組的壽命。所以,各車站應(yīng)根據(jù)冷負荷計算具體情況來確定冷水機的配置。
另外,由于小系統(tǒng)在非空調(diào)季非運營時間的負荷比較小,冷源的選擇應(yīng)考慮在15%小系統(tǒng)負荷情況下的穩(wěn)定運行。推薦選用多機頭的螺桿冷水機。
兩中方案冷水系統(tǒng)配置詳見圖14-8及圖14-9所示:
圖14-8 冷水機組兩大一小配置
圖14-9 兩臺等冷量冷水機組配置
1) 正常運行
(1) 早晚運行
清晨運營前半小時、夜晚收車后半小時,應(yīng)根據(jù)實際需要,進行排熱、機械冷卻通風。
(2) 正常運行
列車正常運行時,車站隧道通風系統(tǒng)投入運行而區(qū)間隧道通風系統(tǒng)停止運行。在一般區(qū)間隧道內(nèi)利用活塞作用、通過車站兩端的活塞風井進行通風換氣排除區(qū)間隧道的余熱余濕;在設(shè)有中間風井的區(qū)間隧道,開啟區(qū)間隧道中間風井,利用列車活塞作用,通過車站兩端的活塞風井和區(qū)間隧道中間風井進行通風換氣排除區(qū)間隧道的余熱余濕。
2) 阻塞運行
當列車因故障或其它原因而必須停在區(qū)間(由信號系統(tǒng)確認阻塞后)超過2分鐘時,按行車方向進行機械通風,保證列車空調(diào)器的運行。
3) 火災事故運行
當著火列車停在車站時,利用車站隧道通風系統(tǒng)進行排煙,相應(yīng)的根據(jù)情況可開啟布置在車站兩端的區(qū)間隧道風機輔助排煙;當著火列車停在區(qū)間隧道內(nèi)時,應(yīng)按預定隧道內(nèi)火災模式進行排煙,并送入新風誘導乘客疏散。
1) 正常運行
(1) 空調(diào)季節(jié)小新風工況
當站外空氣焓值大于車站內(nèi)空氣焓值時,空調(diào)系統(tǒng)采用小新風運行。清晨運營前可根據(jù)需要,執(zhí)行預冷模式。
(2) 空調(diào)季節(jié)全新風工況
當站外空氣焓值小于或等于車站內(nèi)空氣焓值且站外空氣溫度大于空調(diào)設(shè)計送風溫度時,采用全新風空調(diào)運行,空調(diào)器處理室外新風后送至空調(diào)區(qū)域,排風全部排至車站外。
(3) 非空調(diào)季節(jié)全通風工況
當站外空氣溫度小于空調(diào)設(shè)計送風溫度時,關(guān)閉水系統(tǒng)電動蝶閥,外界空氣不經(jīng)冷卻處理直接送至空調(diào)區(qū)域,排風則全部排出車站外。
(4) 夜間運行工況
夜間收車后停止車站空調(diào)大系統(tǒng)及其水系統(tǒng)的運行。
2) 車站乘客過度擁擠
當發(fā)生突發(fā)性客流、區(qū)間阻塞、線路故障及其它原因引起車站乘客過度擁擠時,大系統(tǒng)的組合式空調(diào)器、制冷機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等空調(diào)設(shè)備應(yīng)根據(jù)實際情況按當時季節(jié)正常運行的滿負荷狀態(tài)運行。
3) 火災事故運行
車站公共區(qū)發(fā)生火災時,立即停止車站空調(diào)水系統(tǒng)和小系統(tǒng),轉(zhuǎn)換到車站大系統(tǒng)火災模式運行。當站臺層發(fā)生火災時,利用站臺層排煙系統(tǒng)同時開啟隧道通風系統(tǒng)協(xié)助運行將煙氣經(jīng)排風井排至車站外,車站內(nèi)人員迎著新風方向從站臺經(jīng)站廳疏散至地面;當站廳層發(fā)生火災時,利用站廳層排風系統(tǒng)進行排煙,利用出入口自然補風,車站內(nèi)人員迎著新風方向從車站出入口向地面疏散。
1) 正常運行
設(shè)有通風空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備管理用房,當采用全空氣系統(tǒng)方式空調(diào)時,空調(diào)系統(tǒng)采用空調(diào)季節(jié)小新風、空調(diào)季節(jié)全新風和非空調(diào)季節(jié)全通風三種方式進行控制;當采用風機盤管加新風系統(tǒng)時,空調(diào)季節(jié)利用盤管加新風進行空調(diào),非空調(diào)季節(jié)只送新風和排風。對只設(shè)通風系統(tǒng)的設(shè)備、管理用房,全年按設(shè)定的通風模式進行。
2) 火災事故運行
當車站一端設(shè)備管理用房發(fā)生火災時,對應(yīng)區(qū)的小系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)入到設(shè)定的火災模式運行,同時其它小系統(tǒng)和車站大系統(tǒng)停止運行。根據(jù)小系統(tǒng)的形式立即排除煙氣或隔斷火源和煙氣,設(shè)有排煙系統(tǒng)的內(nèi)通道立即進行排煙,設(shè)有加壓送風的疏散樓梯立即進行加壓送風。
車站及隧道通風空調(diào)系統(tǒng)的控制由中央控制、車站控制以及就地控制三級組成。
1) 中央控制
⑴ 對全線隧道通風系統(tǒng)的隧道風機(包括區(qū)間隧道風機和車站隧道排風機以及中間風機房的隧道風機)、射流風機、電動風閥進行監(jiān)控。
⑵ 對各站通風空調(diào)大系統(tǒng)的空調(diào)器、空調(diào)新風機、回/排風機、排煙風機、電動風閥進行監(jiān)視。
2) 車站控制
⑴ 對本站所管轄范圍內(nèi)的隧道通風系統(tǒng)的隧道風機(包括區(qū)間隧道風機和車站隧道排風機)、推力風機、射流風機、長區(qū)間隧道中間風機房的隧道風機、電動風閥。
⑵ 對設(shè)置在車站內(nèi)的溫、濕度監(jiān)測點進行監(jiān)視。
⑶ 對本站通風空調(diào)大系統(tǒng)的空調(diào)器、空調(diào)新風機、回/排風機、排煙風機、電動風閥、水管上電動二通閥等進行監(jiān)控。對本站冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、水管上電動碟閥、水處理設(shè)備等進行監(jiān)視。
⑷ 對本車站通風空調(diào)大系統(tǒng)上的防火閥進行監(jiān)視(由FAS實現(xiàn));對本站通風空調(diào)大、小系統(tǒng)上的防火閥、防煙防火閥進行監(jiān)控(監(jiān)視由FAS實現(xiàn))。
⑸ 對本站通風空調(diào)小系統(tǒng)的空調(diào)器、空調(diào)新風機、回/排風機、排煙風機、電動風閥、電動二通閥等進行監(jiān)控。
⑹ 對本站通風空調(diào)大系統(tǒng)空調(diào)器過濾器前后的壓差傳感器進行監(jiān)視。
⑺ 對小系統(tǒng)水系統(tǒng)的壓差傳感器、流量開關(guān)等進行監(jiān)視。
3) 就地控制
⑴ 對設(shè)置在車站內(nèi)的溫、濕度監(jiān)測點進行監(jiān)視。
⑵ 對本站通風空調(diào)大、小系統(tǒng)的空調(diào)器、空調(diào)新風機、回/排風機、排煙風機、電動風閥、水管上電動二通閥等進行監(jiān)控。對本站冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、水管上電動碟閥、水處理設(shè)備等進行監(jiān)視。
⑶ 冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、水管上電動碟閥、壓差旁通裝置由冷水機組群控系統(tǒng)控制。
1) 室外空氣計算參數(shù):
夏季空調(diào)室外空氣計算干球溫度:34.8℃
夏季空調(diào)室外空氣計算濕球溫度:28.1℃
夏季通風室外空氣計算干球溫度:30.6℃
冬季通風室外空氣計算干球溫度:-1.1℃
冬季采暖室外空氣計算干球溫度:-1.6℃
冬季室外空氣平均風速:2.5m/s
2) 室內(nèi)空氣計算參數(shù):
站廳夏季空調(diào)設(shè)計參數(shù):干球溫度不大于30℃
相對濕度45% ~ 65%
設(shè)備管理用房夏季空調(diào)室內(nèi)計算溫度,詳見表18-1。
3) 其他標準
新風量標準、空氣質(zhì)量標準、設(shè)備選型附加系數(shù)等均與地下車站相同。
1) 對于高架車站,站廳、站臺層公共區(qū)采用自然通風,由門窗、站廳與站臺的連通口自然流通換氣。
2) 各站有工藝要求的設(shè)備管理用房需設(shè)置空調(diào),采用變制冷劑流量分體式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如設(shè)備用房和管理、辦公用房區(qū)域內(nèi)需要設(shè)置空調(diào)的房間過少,則可采用單冷或冷、暖型分體式空調(diào)器(冬季室內(nèi)溫度要求為18℃的房間采用冷暖型空調(diào))。
3) 各站變配電室設(shè)機械排風、自然進風系統(tǒng)。排風機一般應(yīng)設(shè)于側(cè)墻,自然進風口應(yīng)設(shè)置防雨百葉及防蟲網(wǎng),避免飄雨或蚊蟲等進入房間。一般情況下不設(shè)置屋頂排風機。
4) 自然排煙的房間及車站公共區(qū),可開啟外窗面積應(yīng)不小于建筑面積的2%。
無自然通風條件的房間設(shè)機械通風。
5) 對無外窗的房間、走廊等根據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)置。
6) 高架車站的空調(diào)、機械排風、排煙設(shè)施,均為車站集中控制與就地控制。
城市軌道交通地下線的噪聲問題發(fā)生在通風井距噪聲敏感點太近的情況。
區(qū)間隧道、車站通風系統(tǒng)的隧道風機、車站隧道風機、各新風機、回/排風機的通風路徑與地面相通,其運行噪聲可通過活塞風亭、車站進風亭和車站排風亭向地面?zhèn)鞑?。目前常?guī)設(shè)計的進排風道上均設(shè)置了消聲器,其對環(huán)境的影響基本滿足國家有關(guān)標準要求?;钊L道則需根據(jù)風亭位置、噪聲等級要求等統(tǒng)籌考慮,妥善處理和解決噪聲污染問題。
活塞風道噪聲源主要有列車行駛時產(chǎn)生的噪聲、活塞風亭百葉氣流再生噪聲等。
根據(jù)風亭周邊的條件,通過分析風亭與周邊敏感點相對位置,首選在風亭周圍設(shè)置室外聲屏障的方案。
1) 當設(shè)置室外聲屏障條件不允許時,對處在“4類區(qū)”的車站,通過分析風亭與周邊敏感點相對位置,按計算需要考慮是否在活塞風亭內(nèi)設(shè)置消聲器。
2) 設(shè)置室外聲屏障條件不允許時,對處在“1類區(qū)”、“2類區(qū)”的車站,必須在活塞風亭(道)中增設(shè)消聲器,以滿足環(huán)保對噪聲的控制要求。
3) 百葉選型時需對氣流再生噪聲提出控制要求。
1) 通風機、空調(diào)器、制冷機、水泵、冷卻塔等設(shè)備是產(chǎn)生噪聲和振動的主要設(shè)備,在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)實際情況,優(yōu)先選擇噪聲小,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的產(chǎn)品。
2) 產(chǎn)生主要噪聲和振動的設(shè)備應(yīng)在建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計配合中考慮消聲和減振措施。
3) 車站通風空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)噪音計算結(jié)果確定是否采取消聲措施。
4) 風管、水管與設(shè)備連接處均應(yīng)設(shè)置減振措施。
1) 地面進風風亭應(yīng)設(shè)在空氣潔凈的地方,且應(yīng)布置在排風亭與活塞風亭的上風側(cè),任何建筑物距通風亭的口部直線距離不小于5 m。
2) 風亭不宜采用敞開式,同時應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)設(shè)計為建筑小品。如果風亭受條件限制采用敞開式設(shè)置形式時,新風亭與排風亭、活塞風亭間的距離不應(yīng)小于10m,同時各風井出地面高度不能小于1m并滿足防澇要求,四周作綠化遮擋,敞開風亭內(nèi)部應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施。
3) 進風亭百葉底部距地面高度應(yīng)大于2 m,當布置在綠化地帶內(nèi)時,高度可因地制宜適當降低。
4) 當進風亭與排風亭合建時,進風口與排風口方向應(yīng)盡量錯開,進風口百葉應(yīng)面對主導風向,若進、排風口在同一方向時,排風口應(yīng)布置在進風口上方,兩種風口邊沿之間的距離一般應(yīng)≥5m,避免二次污染,當排風亭與出入口合建時,排風口百葉底部距地面高度一般應(yīng)≥5m,避免排煙倒灌進車站。
5) 各風道和風亭均應(yīng)作好防水和排水設(shè)計,防止外界水流入風道內(nèi)。
根據(jù)目前地鐵的建設(shè)經(jīng)驗,通風空調(diào)設(shè)備已能全部實現(xiàn)國產(chǎn)化,從目前各地地鐵線路實際運行情況來看,如廣州地鐵二、三、四、五號線以及深圳地鐵一、四號線,性能穩(wěn)定可靠,維護保證也比較好,國產(chǎn)化的設(shè)備是完全能夠滿足地鐵運營要求的,因此南京地鐵六號線機場段工程通風空調(diào)設(shè)備完全能夠全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。
1) 加強車站規(guī)??刂?、優(yōu)化車站內(nèi)部設(shè)備用房的合理布置與風道關(guān)系:
可以通過配合建筑設(shè)計盡量將車站中各區(qū)域使用功能、環(huán)境控制參數(shù)要求、運行時段要求及消防要求相同或相近的設(shè)備及管理用房相對集中布置,并按此分類設(shè)置通風或空調(diào)系統(tǒng)以簡化控制、實現(xiàn)節(jié)能運行;對于地下車站通風與空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備用房應(yīng)按照就近服務(wù)和臨近進、排風道的原則靈活布置,以盡量減小通風系統(tǒng)的管路長度和尺寸、減少運行費用。
建筑設(shè)計車站出入口時,盡量設(shè)置拐彎,并避免同一端的兩側(cè)出入口正對,增加室外空氣進入車站的阻力,從而減少由于屏蔽門打開時車站內(nèi)的負壓造成的室外空氣直接進入車站的風量。
2) 適當加大送風溫差,并在滿足國家節(jié)能標準和噪聲標準的前提下適當提高送風速度,以減少車站層高,降低土建造價:
通過采用加大送風溫差方式減少送風量、并保證送風溫度高于車站站廳露點溫度以防結(jié)露的前提下,實現(xiàn)風管高度等尺寸的減少來降低車站層高,節(jié)省土建造價,達到既滿足溫濕度要求、衛(wèi)生要求、又經(jīng)濟的最優(yōu)送風溫差(10~12℃)。
通過適當加大主風管流速并保證其在經(jīng)濟流速范圍內(nèi):現(xiàn)行國家標準GB 50019-2003《采暖、通風與空調(diào)設(shè)計規(guī)范》中相關(guān)條文認為8~10m/s均屬于經(jīng)濟流速范疇,而地鐵工程通常限制在8m/s以下,但只要通風空調(diào)系統(tǒng)的風機水泵滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》的要求:
單位風量消耗功率:Ws<0.42w/m3/h
水系統(tǒng)的輸送能效比:ER<0.0241
則可以減小主風管尺寸尤其是高度尺寸,并通過合理選擇風口類型,保證由于提高風速帶來的再生噪聲在車站公共區(qū)允許的范圍內(nèi)(≤70dB(A))。
3) 大系統(tǒng)組合空調(diào)器、回排風機采用變頻控制,在保證車站衛(wèi)生要求的前提下,設(shè)計有效的運行模式,分析計算能耗,實現(xiàn)綜合節(jié)能。
4) 車站隧道排風機結(jié)合隧道內(nèi)溫度進行變頻運行,在滿足隧道內(nèi)溫度的前提下,可減少空調(diào)季節(jié)屏蔽門漏風量,實現(xiàn)節(jié)能運行。