地铁通风空调系统

专业术语：

活塞通风：当列车的正面与隧道断面面积之比（称为阻塞比）大于0.4时，由于列车在隧道中高速行驶，如同活塞作用，使列车正面的空气受压，形成正压，列车后面的空气稀薄，形成负压，由此产生空气流动。利用这种原理通风，称之为活塞效应通风。

活塞风量的大小与列车在隧道内的阻塞比、列车行驶速度、列车行驶空气阻力系数、空气流经隧道的阻力等因素有关。利用活塞风来冷却隧道，需要与外界有效交换空气，因此对于全部应用活塞风来冷却隧道的系统来说，应计算活塞风井的间距及风赶时井断面授尺寸，使有效换气量达到设计要求。实验表明：当风井间距小于300m、风道的长度在25m以内、风道面积大于10㎡时，有效换气量较大。在隧道顶上设风口效果更好。由于设置许多活塞风井对大多数城市来说都是很难实现的，因此全“活塞通风系统”只有早期地铁应用，现今建设的地铁多设置活塞通风与机械通风的联合系统。

小里程端：

大系统：车站公共区通风空调和防排烟系统。

小系统：车站设备及管理用房的通风空调和防排烟系统。

水系统：车站空调冷冻水系统。

地铁通风空调系统制式：

根据城市轨道交通隧道通风换气的形式以及隧道与车站站台层的分隔关系，城市轨道交通通风空调系统一般划分为三种制式：开式系统，闭式系统，屏蔽门系统。

1、开式系统：

开式系统是应用机械或“活塞效应”的方法使地铁内部与外界交换空气，利用外界空气冷却车站和隧道。这种系统多用于当地最热月的月平均温度低于25℃且运量较少的地铁系统。

2、闭式系统：

闭式系统是一种地下车站内空气与室外空气基本不相连通的方式，即城市轨道交通车站内所有与室外连通的通风井及风门均关闭，夏季车站内采用空调，仅通过风机从室外向车站提供所需空调最小新风量或空调全新风。区间隧道则借助于列车行驶时的活塞效应将车站空调风携带入区间，由此冷却区间隧道内温度，并在车站两端部设置迂回风通道，以满足闭式运行活塞风泄压要求，线路露出地面的洞口则采用空气幕隔离，防止洞口空气热湿交换。

在闭式系统的城市轨道交通线中，为了增加旅客的安全性，许多车站在站台边缘设置了安全门，但其并没有将隧道和车站的空气隔离开来。

3、屏蔽门系统：

屏蔽门安装在站台边缘，是一道修建在站台边沿的带门的透明屏障，将站台公共区与隧道轨行区完全屏蔽，屏蔽门上各扇门上活动门之间的间隔距离与列车上的车门距相对应．看上去就像是一排电梯的门，列车到站时，列车车门正好对着屏蔽门上的活动门，乘客可自由上下列车，关上屏蔽门后，所形成的一道隔墙可有效阻止隧道内热流、气压波动和灰尘等进入车站，有效地减少了空调负荷，为车站创造了较为舒适的环境。另外屏蔽门系统的设置可以有效防止乘客有意或无意跌入轨道，减小噪声及活塞风对站台候车乘客的影响，改善了乘客候车环境的舒适度，为轨道交通实现无人驾驶奠定了技术基础，但屏蔽门的初投资费用较高，对列车停靠位置的可靠性要求很高。

4、各系统应用的效果评价：

屏蔽门系统优点是由于屏蔽门的存在创造了一道安全屏障，可防止乘客无意或有意跌入轨道；屏蔽门可隔断列车噪声对站台的影响；此外同等规模的车站加装屏蔽门系统的冷量约为未加装屏蔽门系统冷量2/5左右，相应的环控机房面积可减少1/3左右，这样年运行费用仅是闭式系统的一半。但是安装屏蔽门需要较大投资，并随之增加了屏蔽门的维修保养工作量和费用，且屏蔽门的存在将影响站台层车行道壁面广告效应，站台有狭窄感，对于侧式站台这种感觉尤甚。

闭式系统的优点是车站和区间隧道内设计温度和气流速度在不同工况条件下符合设计要求，环控工况转换简明，站台视野开阔，广告效应良好，但其相对屏蔽门系统带来冷量大、所需环控机房面积大、耗能高，此外站台层环境受到列车噪声影响。

只采用通风的开式系统主要应用在我国的北方，在我国夏热冬冷和夏热冬暖地区是不适合采用的。闭式系统和屏蔽门系统在夏热冬冷和夏热冬暖地区应用较多。

通风空调设计标准：

1、室外空气计算参数：

大气压力：冬季：993.6 hPa；夏季：973.1 hPa。

公共区：（晚高峰）

夏季空调室外计算干球温度：33.8℃；

夏季通风室外计算干球温度：28.6℃；

冬季通风室外计算干球温度：7.0℃；

夏季空调室外计算湿球温度：31.5℃；

设备及管理用房：

夏季空调室外计算干球温度：36.3℃；

夏季通风室外计算干球温度：31.7℃；

冬季通风室外计算干球温度：5.2℃；

夏季空调室外计算湿球温度：27.3℃；

2、室内空气计算参数

车站公共区：

站厅夏季空调计算参数：干球温度≤29℃，相对湿度：40~65%

站台夏季空调计算参数：干球温度≤28℃，相对湿度：40~65%

车站设备管理用房：

车站设备管理用房设计参数按照《地铁设计规范》（GB50157-2003，新版2013）第12.2.35条的有关规定执行。

3、新风量标准：

车站公共区：空调季每位乘客新风量≥12.6m3/h，且总新风量不小于空调送风量的10%，通风季每位乘客新风量为30m3/h，且总通风量大于5次/h换气。

设备管理用房：空调季每人新风量为30m3/h（无人房间按不少于0.5次/h换气次数计算），且总新风量不小于空调送风量的10%，换气次数参照《地铁设计规范》（GB50157-2003）第12.2.35条的有关规定。

4、噪声标准：

通风空调设备传到站厅、站台公共区的噪声≤70dB(A)；

通风空调设备传到设备及管理用房的噪声≤60dB(A)；

通风空调机房的噪声≤90dB(A)；

通风空调设备传到地面风亭的噪声应符合《声环境质量标准》(GB3096-2008)及环评报告的要求。

5、防排烟设计标准：

按全线同一时间内一处发生一次火灾考虑（换乘车站按同一时间一处火灾考虑）。

地下车站公共区、长通道（公共区出入口通道、换乘通道等）、设备及管理用房，应划分防烟分区，且防烟分区不得跨越防火分区。站厅与站台公共区、长通道每个防烟分区的建筑面积不应超过2000m2，设备及管理用房每个防烟分区的建筑面积不应超过750m2。

地下车站站厅、站台火灾时的排烟量，应根据一个防烟分区的建筑面积按60m3/m2·h计算。当排烟设备负担两个防烟分区时，其设备能力应按同时排除2个防烟分区的烟量配置。当车站站台发生火灾时，应保证站厅到站台的楼梯和扶梯口处具有不小于1.5m/s的向下气流。

设备管理用房的排烟设备，在负担一个防烟分区的排烟时，按该部分总面积60m3/ m2·h计算排烟量；在负担两个或两个以上防烟分区时，按其中最大防烟分区面积120m3/m2·h的排烟量计算。排烟风机最小排烟量不应小于7200m3/h。

应设机械排烟设施的部位：同一个防火分区内的地下车站设备管理用房的总面积超过200m2，或面积超过50m2且经常有人停留的单个房间；最远点到地下车站公共区的直线距离超过20m的内走道；连续长度大于60m的地下通道或出入口通道。排烟口距最不利排烟点不超过30m。

封闭空间排烟时应补风，补风风量不应小于排烟量的50%，但不得大于排烟量；当有较大面积的自然开口时，可采用自然补风，但补风阻力不应高于50Pa；

疏散通道的防烟楼梯间及其前室设置加压送风系统。

区间事故风机及烟气流经的辅助设备如风阀及消声器等，耐温要求为250℃条件下保证能连续工作1h。

车站公共区和设备管理用房排烟风机、轨行区排热风机以及烟气流经的辅助设备如风阀和消声器等，耐温要求为250℃条件下保证能连续工作1h。

排烟风管穿越防火分区、混合室、送风室、回/排风小室、走道的吊顶等有火灾危险的部位时采用不低于1小时耐火极限的材料制作。排烟风管穿越消防泵房、气瓶间、车控室等重要的消防设备用房和封闭式楼梯间时采用不低于2小时耐火极限的材料制作。

通风空调系统的组成：

城市轨道交通通风空调系统的组成实际上与各地下车站功能区的划分密切相关的，其中还必须兼顾到安全性考虑如防排烟系统的设置问题。不管是站台加装了屏蔽门的屏蔽门系统还是通常所说的闭式系统，车站内部的通风空调系统均可简化为五个子系统：公共区通风空调兼排烟系统（简称大系统）；设备管理用房通风空调兼排烟系统（简称小系统）；空调冷冻水系统（简称水系统）；车站轨行区排热系统；区间隧道通风兼排烟系统。另外，还有空调冷却循环系统。

1、大系统：

城市轨道交通车站的站厅、站台层公共区是乘客活动的主要场所，也是环控系统空调、通风的主要控制区。公共区的通风空调简称为大系统。车站站厅与站台公共区通风空调采用双风机全空气系统，小里程端站厅层的通风机房内设置一台组合式空调机组、一台相对应的回排风机以及一台小新风机，承担站厅公共区的通风空调负荷，小里程端站台层的通风机房内另设置一台组合式空调机组、一台相对应的回排风机以及一台小新风机，承担站台公共区的通风空调负荷，两套系统互为备用。组合式空调机组及回排风机均采用变频控制。

站厅、站台公共区的通风空调系统均为上送上回，送风均匀布置，站厅层回排风靠小里程端集中布置，站台层回排风均匀布置。

换乘大厅地下二层公共区通风空调采用双风机全空气系统，换乘大厅地下一层的通风机房内设置一台组合式空调机组、一台相对应的回排风机，承担换乘大厅公共区的通风空调负荷。通风空调系统为上送上回，送、回排风均匀布置。

2、小系统

车站的管理及设备用房区域内主要分布着各种运营管理用房和控制系统的设备用房，它的工作环境好坏将直接影响城市轨道交通能否安全、正点的运营，实际上它是城市轨道交通车站管理系统的核心地带，也是环控系统设计的重点地区，这类用房根据各站不同的需要而设置。车站设备用房通风空调系统又简称小系统。机房一般布置在车站两端的站厅、站台层，站厅层主要集中了通信、信号、环控电控室、低压供电、环控机房以及车站的管理用房，站台层主要布置的是高、中压供电用房。

由于各种用房的设备环境要求不同，温湿度要求也不同，根据各种用房的不同要求，小系统的空调、通风基本上根据以下4种形式分别设置独立的送风和（或）排风系统：

(1)需空调、通风的用房，例如通信、信号、车站控制、环控电控、会议等用房；

(2)只需通风的用房，例如高、低压，照明配电，环控机房等用房；

(3)只需排风的用房，例如洗手间、储藏间等；

(4)需气体灭火保护的用房，例如通信、信号设备室，环控电控室，高低压室等。

车站小系统的设备组成主要包括为车站的设备及管理用房服务的轴流风机，柜式、吊挂式空调机组及各种风阀，其作用是通过对各用房的温湿度等环境条件的控制，为管理、工作人员提供一个舒适的工作环境，为各种设备提供正常运行的环境。在火灾发生时，通过机械排风方式进行排烟，有利于工作人员撤离和消防人员灭火。在气体灭火的用房内关闭送、排风管进行密闭灭火。

3、水系统

车站空调冷冻水系统简称水系统，其作用是为车站内空调系统制造冷源并将其供给车站空调大、小系统中的空气处理设备。（组合式空气处理机组、柜式风机盘管）

车站公共区、换乘大厅及通道等空调系统设置一套空调水系统及其冷源，冷源设置两台容量相同的冷水机组，冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔与冷水机组一一对应，并互为备用。

冷冻水供水温度为7℃，回水温度为12℃；

设备管理用房空调系统独立设置一套空调水系统及其冷源，冷源设置一台冷水机组，冷冻水泵、冷却水泵与冷水机组一一对应，并与公共区冷水机组互为备用。冷却塔设置在风亭旁，空调水系统定压与补水采用膨胀水箱，设在冷却塔旁边。

空调水系统采用闭式两管制一级泵变流量系统（冷水机组、水泵定流量运行），分集水器之间设置压差式旁通阀，组合式空调箱及柜式空调器设置静态平衡阀+电动二通阀+压差控制器的水量控制方式，选用等百分比特性电动调节阀，调节阀规格应通过计算来确定。

4、车站轨行区排热系统（兼排烟）

在车站两端的排风道内各设置一台排热风机(OTE)，与列车顶排风道（土建风道）相连接，正常运行时对轨行区进行排热通风。在站台层设备小端和设备大端，从排热主风道接出金属风管至站台层公共区，通过控制电动风阀切换，在站台公共区发生火灾时，利用排热风机对站台层公共区辅助排烟。站台层轨行区火灾时，利用车站排热风机通过列车顶排风道对轨行区进行排烟。

单台排热风机设计风量为30m3/s，风压为900Pa，排热风机与出口端电动风阀联锁运行。

5、区间隧道通风系统（兼排烟）

在车站小里程端设置一条活塞风道，对应于下行区间隧道的出站端，在车站大里程端设置两条活塞风道，对应于上下行区间隧道的进、出站端，活塞风道、风井面积不小于20m2，车站两端各设置事故风机(TVF)两台，事故风机、事故风阀及活塞风阀的设置，可以实现活塞事故通风工况，列车在区间隧道发生火灾或者阻塞时，可以实现单台或两台风机对同一区间隧道进行通风或排烟的工况。

单台事故风机设计风量为60m3/s，风压为1000Pa，事故风机与紧临其设置的事故风阀联锁运行。

6、空调冷却循环系统

循环冷却水系统主要由冷水机组、冷却循环水泵、冷却塔、管道阀门及循环水处理装置、循环管道、放空装置、补水装置、温度计等设备组成。冷却泵与冷水机组一一对应设置，不设备用水泵。

循环冷却水系统不设调节水池，由冷却塔集水盘吸水，应适当加大冷却塔集水盘水深，并设液位显示和报警（高、低和溢流液位）装置。冷却塔不设调节水池。冷却水给水系统及补水装置需设置放水装置。冷却塔的进、出水温度为37℃~32℃。

通风空调系统运行模式：

正常运行工况：分为空调季小新风、空 调季全新风和非空调季三种情况。

事故工况：隧道火灾、站台层火灾、站厅层火灾、站台轨行区火灾、设备管理用房火灾、出入口通道火灾。

1、正常运行工况

空调季小新风运行：当室外空气焓值大于空调系统回风空气焓值时，采用小新风空调运行，一部分排风排出车站外，另一部分回风循环使用。

空调季全新风运行：当室外空气焓值小于或等于空调系统回风空气焓值，但高于空调送风焓值时，采用全新风空调运行，室外新风经空调机组处理后送至空调区域，排风则全部排至车站外。

非空调季节：当室外空气焓值小于空调送风焓值时，停止冷水机组运行，外界空气不经冷却处理直接送至空调区域，排风则全部排至车站外。

2、事故工况

隧道火灾：若火灾时列车停在区间隧道内，根据列车火灾部位及列车在区间的位置，确定乘客疏散方向，通过相关车站的隧道风机联合运行排除烟气，并为疏散乘客提供新风。

当站厅层发生火灾时，车站公共区通风空调系统进入火灾模式，站厅回排风系统进入排烟状态，同时站台送排风及站厅送风停止，出入口自然补风。

当站台层发生火灾时，站台回排风系统进入排烟状态，站厅排风及站台送风停止，排热风机辅助排烟，并打开屏蔽门端部侧门，开启事故风机辅助排烟，站厅机械补风；同时楼梯口两侧的挡烟垂帘下垂至地面，正面挡烟垂帘下垂至距地面2.2m处，使得经由楼梯口处的向下空气流速不小于1.5m/s，便于乘客安全疏散至站厅层。

当站台轨行区列车发生火灾时，开启轨行区排热系统对轨行区排烟，并开启隧道风机辅助排烟，打开火灾侧屏蔽门，开启公共区回排风机对站台排烟, 同时站厅机械补风，楼梯口处的挡烟垂帘下垂，使得经由楼梯口处的向下空气流速不小于1.5m/s，便于乘客安全疏散至站厅层。

当站台或轨行区发生火灾时，若烟气蔓延至站厅，则打开站厅回排风管上的电动风阀，同时对站厅进行排烟。

设备管理用房火灾：当有排烟要求的设备管理用房及内走道发生火灾时，关闭无关通风空调系统，开启排烟风机，从公共区自然补风；当有气体灭火要求的设备及管理用房发生火灾时，房间进排风关闭，待灭火后开启排风系统排出废气。

出入口通道火灾：出入口通道火灾时，打开排烟风机排烟，地面出入口自然补风。

通风空调系统控制：

通风空调系统的控制由中央控制、车站控制和现场控制三级组成。

中央控制：根据系统的要求，通风空调系统中央控制设置在两路口控制中心，本站满足系统的控制要求。

车站控制：车站控制设置在车站控制室，对本车站和所管辖区的各种通风及空调设备进行监控，向中央控制系统传送信息，并执行中央控制室下达的各项命令。火灾发生和在控制中心授权的条件下，车站控制室作为车站指挥中心，根据实际情况将有关通风空调系统转入灾害模式运行。

现场控制：现场控制设置在车站环控电控室，具有单台设备就地控制和模式控制功能，便于各设备及子系统调试、检查和维修。就地控制具有优先权。

接口关系：

1、土建专业：

1）初步设计阶段：与建筑配合风道、风亭、冷却塔的布置，在建筑做好方案反馈给通风专业，由通风专业提出风道、风亭、风孔是否合理。反馈给建筑专业，以控制整个车站的规模。并提出通风机房，冷水机房的位置及大小是否合理。设备管理用房是否有利于管线布置（一般来说相同功能的房间尽量布置在一起）。

2）施工图阶段：根据建筑的施工图，向建筑反馈通风孔洞的位置，尺寸。提出车站梁的要求，及预提大风机的基础位置及尺寸，吊钩的位置及荷载。在通风专业设备招标完成后，向建筑反馈最终的风机基础位置及尺寸，各个设备的基础、空调箱、冷水机组及水泵的水沟的尺寸位置。

2、综合管线专业

待设备管线施工图完成后向综合管线专业提供完整的管线布置，并与其配合协调整个车站的综合管线的布置。

3、低压配电专业

1）初步设计阶段：向低压配电专业提供初步设计的每个设备的估算负荷。重点为等级负荷的分类。

2）施工图阶段：设备招标完成后，向低压配电专业提供最终的各个设备的用电负荷，及联动风阀的连锁关系。重点为风阀的连锁关系及等级负荷的分类。

4、给排水专业

1）初步设计阶段：提供冷却循环水的用水量。

2）施工图阶段：提供最终的冷却循环水的涌水量。

5、综合监控专业

施工图阶段：将FAS/BAS控制工艺图(包括空调风系统、空调水系统、通风系统、排烟系统、气灭系统、消防系统、排水系统、给水系统等)，车站环控平面布置图反馈给综合监控专业，配合其专业做控制模式表盘及程序。

6、通信、信号、变电所

初步设计阶段及施工图阶段要向环控专业提供准确的设备发热量，以便做负荷风量计算。

7、外部接口

1）市政给水管道位置、口径、压力等参数及给水接口数量。

2）市政排水管道位置、口径、压力等参数及排水接口数量。

3）市政燃气管道位置、口径、压力等参数及燃气接口数量。

本文来源于互联网，作者：原中国北车。暖通南社整理编辑。

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