徐向前
中铁第六勘察设计院集团有限公司电气化设计院分公司 天津市 300000
摘要:现代化进程在加速发展,人们的出行越来越依赖于地铁,地铁给人们的生活带来了极大的便捷,提高车站通风空调系统的设计水平对于加强地铁车站的通风效果具有积极的作用。故此,本篇文章对地铁车站通风空调系统设计进行了深入的分析与研究,希望可以推动地铁更好地发展。
关键词:地铁;通风空调;设计
引言
在日常实际运行中,地铁通风与空调系统是耗电大户,为了提高车站内部的舒适性和尽可能降低运营成本,应根据各地的客流量和气候条件的不同采用相对合适的通风与空调系统。
1系统的设计方案
地铁车站通风空调系统主要由隧道通风系统、大系统、小系统、水系统和备用多联机系统组成。
在地铁运行中,区间隧道通风系统主要对区间进行通风换气及事故工况时排烟补风。大、小系统负责保持车站内良好的热湿环境;大系统负责站厅、站台层公共区的通风空调及防排烟;小系统负责车站设备管理用房和环控机房的通风空调、防排烟及楼梯间的加压送风。水系统主要负责为地铁车站空调系统供给冷量或热量,协助空调机组完成工作。备用多联机系统给车站重要的设备管理房间提供备用冷源,在过渡季节或正常的通风空调系统失效时启用,保证设备正常的运行温度及环境要求,保障运营的可靠性。
不同于普通通风空调系统,地铁车站通风空调技术有其独有的特点:系统操作复杂、繁琐,控制运行不便;系统庞大,设备众多;机房占用面积过大;控制区域环境受室外和隧道的影响较大。综上所述,地铁车站通风空调系统的运行原理为:地铁运行时,经空调新风机向站内输送充足新风,同时经排风机把站内空气排出站外;地铁进出站或停站时,经站台层顶部的排热风口把车顶冷凝热排出站外,以保证地铁安全运行。
2系统的设计分析
以某地铁站为例,车站为地下二层岛式车站,地下一层为站厅层,地下二层为站台层。设备及管理用房分设于车站下一层、下二层左、右端。在车站左、右端地面上分设有2座活塞/机械通风亭、1座新风亭和1座排风亭,车站冷却塔和膨胀水箱分别设在车站左端地面上。多联机室外机设置在左端排风亭内。
(1)隧道通风系统
设备组成主要包括:隧道风机、排热风机、消声器及电动组合风阀。
正常运行工况时,充分利用列车行驶产生的活塞效应,吸入地面的新鲜空气对区间隧道进行通风换气,排除列车产生的余热、余湿,保证区间隧道内夏季日最高平均温度不得高于40℃,冬季平均温度不应高于地层的自然温度,但最低不低于5℃,为乘客提供较舒适的乘车环境。
当列车阻塞在区间隧道内时,通过开启相关的隧道风机、相应的风阀及射流风机,合理组织气流,向阻塞区间提供一定的风量,保证列车通风与空调设备正常运行,维持列车内部乘客能接受的热环境条件。
当区间隧道内发生火灾事故时,通过开启相关的隧道风机、相应的风阀及射流风机,合理组织气流,形成一定的断面风速,向乘客、工作人员提供必要的新风量,并有效防止烟气逆流,迅速排除烟气,以利于人员疏散和消防员灭火救灾。
(2)车站公共区通风空调及防排烟系统
设备组成主要包括:空调机组、轴流风机、防火阀、风阀及消声器等。
该站通风空调采用(全空气一次回风系统)及防排烟系统,主要功能是排除公共区的余热和余湿、降低空气含尘量,保证地铁空气环境质量,以满足人员“过渡性舒适”的要求,并兼作公共区的事故排烟系统。
站厅、站台层的公共区是乘客主要活动场所,也是环控系统、通风系统的主要控制区,该区域的通风空调系统称为大系统。该车站的大系统设备分别设置在车站站厅层两端的环控机房,基本上各负担半个车站的负荷。气流形式为站厅公共区两送两排,站台公共区单送单排,送风口布置在人流密集处。气流组织均为上送上排、均匀布置。
站厅火灾时,关闭站台转换风阀,通过大系统排烟风机排烟,出入口补风。站台发生火灾时,关闭站厅转换风阀,大系统排烟风机与集中排烟风机同时打开(或者通过开屏蔽门进行排烟),从厅台扶梯口进行补风。
(3)车站设备及管理用房通风空调及防排烟系统
设备组成主要包括:空调机组、轴流风机、防火阀、风阀及消声器等。
1)根据房间的用途,小系统还可作以下细分:小系统空调系统、小系统通风系统。
(1)小系统空调系统可细分为:弱电、人员、变电系统
(2)小系统通风系统可细分为:卫生间独立排风、机房通风排烟及设备管理用房走道排烟系统、楼梯间加压送风系统。
该地铁站的小系统风道布置空间较为狭小,风系统干管布置于走廊顶端,并允许部分分支管穿墙,在标高变化处设置阶梯式风管。在机房中,由于场地限制,风管穿过机房,设置在房间顶端以防其他管路布置受到干扰。送风口采用双层百叶风口、回风口采用单层百叶风口,同时风口带手动风量调节装置,可调节风口风量。
设备区发生火灾时,通过关闭非消防负荷风机,开启相对应排烟风机、补风机及楼梯间加压送风机,来进行排烟。
空调系统是否舒适主要是通过空气的温度、湿度,以及其对人体的辐射强度来体现。人体对空调的反应是通过这些环境因素共同作用的结果。
除了空调机组,其余机组均设置在环控机房中。空调机组负责处理系统进风,除去地铁站和功能房间的冷负荷,热量传给制冷机组,后经冷却水机组带到室外排出。空调机组进出口皆设置软连接,一是可以防震;二可方便装接。
3主要设备和阀门的选用分析
制冷循环采用螺杆式冷水机组,螺杆式冷水机组是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、油分离器以及相关仪表组成的制冷装置。为了适应空调系统负荷变化而机组出水温度仍需保持恒定的要求,螺杆式冷水机组是通过能量调节来完成这一任务的。与活塞式制冷压缩机一样,螺杆式冷水机组的能量调节也是通过调节排气量来调节制冷量的,主要由压缩机的能量调节机构来实现。压缩机内设有内压比可调装置,可使压缩机减少负荷运动和实现制冷量无级调节。
冷水进出口皆设置有分集水器,分集水器间设有平衡管和平衡阀,用于调节冷量供应。平衡阀为直流型阀体结构,具有更好的等百分比流量特性,能够合理地分配流量,有效地解决室温冷热不均问题。平衡阀一般安装在回水管上,安装了平衡阀的供回水管不必再设截止阀。通过对平衡阀的调节来改变系统管道阻力大小,从而达到设计要求。水系统调试合格后,应不存在水力失衡问题。
冷却水泵、冷冻水泵各设有2台,出水管路设有止回阀和过滤器,过滤器用于除去系统中的沉渣,止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣,用来防止介质倒流的阀门。止回阀的主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转,以及容器介质的泄放。
为了保证冷量在运送过程中损失减少,故对冷冻水管道做外保温,再去贴钉外保温,即在管道外部粘贴保温钉,将保温材料固定于外部。保温钉是一种专用的工程塑料膨胀钉。
保温钉是由三部分组成的:一是尼龙制成的套管;二是套管内的镀锌钢螺丝;三是套管前的尼龙圆盘即用以压盖保温板,它的长度根据保温板厚度而有所不同。
制冷机组中的冷凝器放出的热量由冷却水吸收,将余热带到地表的冷却塔中。冷却塔是用水作为循环冷却剂,利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽,蒸汽散发带走余热,以保证系统的正常运行。
该地铁站采取屏蔽门系统,在站与站间设置有风井和风亭。风井主要用于进风,上设置有消声器,风井入口设置防爆门,一般常开,战时状态关闭。作为人防工程,还应在地铁排热风道设置轴流式抽风机,定时抽吸。轴流风机的结构较简单但是需要较大的布置场所,并且轴流式风机工作时振动较大,故在前后设置有软连接,下垫设置减震器。
为控制进风量,风道设置可调节的风阀,风阀对外界新风进行无级调节,它是实现地铁多种通风形式转换的关键设备之一,其主要特点是运转方便,噪声低,工作温度区间大,结构坚固。
4结束语
为了保障车站环境整体的质量,提升地铁站空调系统的设计水平是重要的实现途径,能够为乘客在出行时提供良好的乘坐环境,推动地铁的整体建设与发展。地铁车站空调系统整体的能源消耗比较大,产生的噪音也比较大,不能够实现节能的效果,故此,相关工作人员需要对通风空调系统进行优化和完善,对相关的建设工作进行有效的构建。
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