中铁西安勘察设计研究院有限责任公司 西安市 710054
摘要：随着社会的不断发展进步, 也由于我国是一个人口大国, 所以, 在交通方面的压力也越来越大。因而在很多经济发展较好的城市, 在面临交通压力大的情况下, 都会选择建设轨道交通, 可以有效缓解交通堵塞的问题。在地铁工程建设中，暖通空调设计是非常重要一部分。本文主要对西安地铁六号线暖通设计的关键问题进行了阐述，以供参考。
关键词: 地铁;暖通;空调设计; 问题
近年来，为了缓解我国城市交通拥堵问题，顺应城市现代化发展步伐，减少占城市建设面积的用量，地铁逐渐成为了城市交通重要的工具。为了给乘客营造一个舒适、便捷、安全的地铁乘坐环境，就必须确保地铁暖通空调系统设计的科学性和适宜性，确保其在满足地铁空间环境协调管理的基础上，尽量降低其运行能耗。
1.地铁暖通空调系统设计中制式及参数的确定问题
1.1 系统制式的确定
地铁车站中设计暖通空调过程中，主要包括开闭式系统与屏蔽门系统两种制式。而采用不同的系统制式，会使地铁车站站台以及区间隧道间的空气质量、温度等环境条件产生很大的差异。开闭式制式的通风空调系统：地铁车站与区间是保持相通，相应的系统运行中会呈现出比较显著的季节性特征；屏蔽门制式的暖通空调系统：会应用屏蔽门来隔断地铁车站与区间，使二者成为独立的区域，各自形成了独立的通风空调系统。在设计地铁暖通空调系统的过程中，如果在非空调季节，相应的暖通空调系统适宜采取开闭式制式，但是在空调季，则适宜应用屏蔽门制式。因此，系统制式的选择应根据地理环境因素、能耗因素、安全因素等综合考虑确定。采用闭式系统或屏蔽门系统方案，都可以使车站公共区的温、湿度达到所需要的标准。采用屏蔽门系统时，由于屏蔽门将公共区和轨道区的空气环境分隔开，车站公共区处于一个封闭的环境内，基本消除了活塞风带来的吹风感以及隧道的灰尘和异味；并且由于屏蔽门具有一定的隔声作用，公共区的噪声比闭式系统有所下降。所以，屏蔽门系统公共区的舒适性要好于闭式系统，故西安地铁六号线采用屏蔽门系统。
1.2 系统参数的确定
在地铁车站或区间隧道当中，存在许多影响其环境的因素，其中最为常见的一个干扰源就是列车。列车在运行过程中，列车闸瓦摩擦以及空调运行过程中所产生的热量为地铁运行的主要热量来源，这使得列车在地铁车站站台往返期间会周期性地改变其热环境。在设计地铁暖通空调系统期间，如果仅仅依照平均负荷值进行设计，那么很难满足相关设计规定与要求。同时，由于隧道周围土壤的不断蓄热，到远期时，其环境温度会不断升高到一定程度，有可能超出允许范围。因此，为了暖通空调设计效果符合实际的温度分布与变化情况，需要全面掌握相应的动态变化过程，同时配合隧道风模拟以及仿真计算等为地铁暖通空调系统设计提供设计选型的相关数据，这是隧道风系统设计的关键所在。
西安地铁六号线隧道夏季通风室外计算干球温度取值：30.7℃。结合六号线期的站间距、车站配线形式等因素，开展单活塞风井的隧道通风系统与双活塞风井的隧道通风系统的SES模拟计算及分析，单双活塞风井的隧道通风系统其阻塞或火灾时隧道风机的运行及其作用是完全一致的，只是切换阀门的设置不同。但是由于活塞风井的减少会降低正常运营时隧道内外的热湿交换量，因而会对隧道环境控制造成不利影响。
通过目前不同城市多条地铁线的研究成果和SES模拟计算，单活塞风道系统对隧道控制的平均温度要高于双活塞风道约0.5～1℃左右；在全线均采用双活塞风道，且初期不运行排热风机的情况下，通过列车的活塞风效应就可使区间平均换气次数达3.1～3.5次/h，满足人员新风量30m3/h的要求；远期在运行排热风机和活塞风的综合作用下，区间换气次数可达5次/h以上，均大于规范要求。
出现上述现象的原因是：双活塞风道分布在进出入车站两端，活塞风能够充分的与外界大气进行热量交换，并补充隧道新风，因此可以有效的控制隧道内部温度。对于单活塞风道，在无配线车站活塞风能够较好地排出车站区域的热量，但是对于带有配线和联络线的车站，左右线隧道气流会在配线处交汇，引起短路，如果隧道间隔墙效果不理想还会引起活塞风在隧道间的乱流，这样热量长时间得不到有效的排除，远期就会引起温度超标。因此，车站采用标准双活塞模式，以加强隧道内的气流交换，系统效果最理想性。
2.西安地铁六号线暖通设计的关键问题
2.1 区间通风系统的设计
区间通风难点在于有配线区间的通风设计，地下线各种配线的设置（包括停车线、渡线、联络线、折返线和车辆段出入段线等），造成上、下行隧道在辅助线区间连通或与大气相通。
列车在特殊区段发生阻塞或火灾情况时，由于配线将左、右线隧道连通，当空气流经以上辅助线区间时，大量的空气旁通到另一隧道或通向大气，造成事故隧道内的空气流量不足，不能有效地达到阻塞降温或火灾排烟的要求。
经综合比较，采用射流风机方案。在配线区间设置一定数量的射流风机或喷嘴，以保证在阻塞、火灾工况下，能有效组织气流，保证事故区间的风量和断面风速。
经模拟计算，采用以下方案，通过隧道风机、站内隧道排风机、射流风机等联合运行的形式，基本可保证配线相邻的正线区间通风、排烟要求：
单渡线：根据建筑布置的实际情况，贡院门站、公园南路站、纺南路站经过系统模拟可不设置射流风机辅助，可满足正常、阻塞、火灾等工况的要求。
停车线：大差市路站设置双停车线，在车站物业端头设置双活塞机械风井及相应相应的事故风机，车站主体在物业与设备用房之间设置单独的机械风井、相应的事故风机及喷嘴用于联络线辅助排烟。
东盛北路站设置有单停车线，根据该站的建筑布置情况，利用该站大里程端隧道风机对此处进行排烟，并设置两组射流风机保证正常、阻塞、火灾等工况的要求。
联络线：大差市站6号线与4号线设有联络线，为保证联络线的各种工况的要求，设置喷嘴辅助联络线的火灾工况排烟。万寿南路设有与8号线的联络线，因8号线远期运营，此部分设计由8号线来设计。
停车场出入段线：纺织城设置停车场出入段线，该出入段线处需在该处设置4台射流风机，单渡线需设置4台耐高温可逆转射流风机。
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2.2循环水系统设计
循环水系统是地铁暖通空调系统中重要的组成部分，关系到整体空调系统能否正常工作。在对其设计期间，设计人员必须要结合地铁所配的空调型号以及相应的负荷值，科学地选择和配置适合类型的冷水机。在目前大部分的设计中，冷水机组均是根据大小系统的负荷值按照两台具备相同制冷能力的设计来选择的，这样有互为备用的好处，但是在实际运行中是非常不节能的，更何况在重要房间还再次增加备用多联机系统，重复设计增加投资。在实际的设计中，特别是当大系统冷负荷偏小时，六号线采用的是大小系统分别设置冷水机组的形式，这样可以根据实际运营时间灵活开启冷水机组，保证系统节能。在设备实际的运行期间，需要结合地铁车站中内部空间的负荷值变化情况来选择功能大小的机组作为供冷能源。在车站空调系统冷循环中，可以采用系统运行中单台及双台运行相结合的方式，以及借助变流量控制法来确保水泵运行中流量值可以维持在稳定状态。注意的是如果负荷值出现改变时，需要借助负荷变化和冷冻水的回水温度进行匹配。
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2.3车站管理部门的通风系统设计
六号线车站管理部门与设备房通风空调系统均为独立区分。一般会设置在地铁车站内部的两端, 依照功能和使用类别进行分类,主要分为灭火保护、空调设备、非空调设备三个类别空调通风系统依照设备基本位置进行设计。每个站空调通风的整体容量不大, 但是内部的系统较多, 结构复杂。在设计过程中, 需要结合实际设计需求, 对实际的通风和排烟空调系统进行风机设计, 确定空调系统的功能设计需求, 确定通风空调的机组位置和功能效用。
3.总结
综上所述, 通过西安地铁六号线通风空调系统的设计, 总结出地铁通风空调设计需要重点对地铁内部施工、设计和运营进行综合分析,通过暖通系统的布置,运行方式、节能方法、安全防护管理办法等多项问题的合理分析, 确保地铁的合理运行, 为日常生活的人们提供安全舒适的便利交通, 提高社会公共事业的快速稳定发展。我国的地铁暖通空调系统随着我国地铁建设和发展仍需要不断改建, 未来我国的地铁暖通空调系统将为乘客提供舒适、安全的乘车环境。
参考文献
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