王勇
中铁科学研究院有限公司设计院四川成都610000
摘要：异形地铁车站的通风空调系统设计对管线布置要求更加严格，专业化水平较高。本文将结合某异形地铁车站工程案例，研究其通风空调系统的设计方法。主要包括区间隧道系统设计、公共区域系统设计、设备管理用房系统设计、空调水系统设计等，以期为相关工程设计活动提供参考。
关键字：异形地铁车站；通风空调系统；设计方法
前言：城市地面交通压力越来越紧张，地铁交通逐渐成为人们日常出行的首选方式。在此情况下，地铁工程建设活动越来越多，受施工环境限制，也出现许多异型地铁车站。在其设计和施工过程中，需要充分考虑作业面施工需求，并对设备管线等进行合理布置。其中，通风空调系统设计是一个重点内容，也受异型地铁车站场地影响较大，有必要对其具体设计方法进行研究，从而满足城市地铁建设发展需求。
一、异形地铁车站工程概况
某城市地铁工程分段呈南北走向，本站站台中心里程为K10+208.667，总长度为145.5m，建筑总面积为11840m2。其中，外挂设备用房设置在车站南端的地下一层和地下二层。在地下一层中设置环控机房和新排风通道，为地铁车站的设备用房提供通风空调。在地下二层中的部分外挂设备设计有冷水机房，主要为地铁车站提供冷量。在地铁车站的站厅夹层中，两端分别设计有新排风通道，为隧道区域提供新排风。该车站整体为分离岛式车站，属于异型地铁车站工程。其中，地下一层的外挂设备用房平面图如图1所示。
图1地下一层的外挂设备用房平面图
二、异形地铁车站通风系统设计要点
（一）做好通风空调系统整体结构设计
通风空调系统设计是地铁车站设计中的一个重点环节，对地铁车站的实际使用性能有直接影响。在整体结构设计过程中，需要充分考虑通风空调的使用需求，保持地铁车站内空气流通良好，避免因人流量过大，引发地铁车站空气不流通等问题。同时也需要满足特殊情况下的排风排烟需求，提升地铁车站的安全储备。地铁车站通风空调系统总体可分为三个系统，即大系统、小系统、水系统，只有三个系统协同工作，才能保证地铁车站通风正常。其中，大系统和小系统主要负责对车站内部环境的温湿度指标进行调节，以环境参数作为输入参数，采用变频控制技术等实现通风空调设备控制。水系统则负责制冷，根据车站内部环境，控制制冷效果，为车站内的乘客提供舒适的环境[1]。
（二）合理选择通风空调系统类型
在地铁通风空调系统设计过程中，合理选择系统布置形式十分重要，具体包括开式系统、闭式系统、屏蔽门式系统等。其中，开式系统是早期地铁车站使用的通风空调系统，优点是能耗较低，但空气流通控制效果较差，目前已经被其他形式系统所取代。闭式系统与开式系统完全不同，将车站环境与外界空气完全隔断，全部依靠通风空调设备和管道进行通风、排放。虽然运行能耗较高，但空气环境调节能力突出，不过也具有一定的技术难度。屏蔽门式通风空调系统可以看作闭式系统与开闭式运行方式的结合，利用屏蔽门分隔车站和隧道，安全性高，可操作性强，通风控制效果良好，而且工艺技术成本较低，是目前地铁车站建设普遍采用的新型通风空调系统形式[2]。
（三）充分考虑各方面影响因素
针对上述异形地铁车站通风空调系统设计的特殊情况，需要综合考虑各方面影响因素，合理设计系统组成结构，确保工程施工能够顺利实施。在通风空调系统类型选择上，则应选择先进的技术形式，在满足系统实际使用需求的前提下，尽可能降低工程建设成本。在整个工程设计和施工过程中，都需要做好现场勘察和测量工作，确保施工设计方案符合现场限制条件，为地铁车站通风空调系统运行安全性和可靠性提供保障。在此情况下，完成各个系统的详细设计工作，并在施工过程中严格执行施工设计方案，保证工程建设效益[3]。
三、异形地铁车站通风空调系统的设计方法
（一）车站区间隧道系统设计
该地铁车站的区间隧道通风系统采用闭式系统和开闭式运行方式，在车站两端进行暗挖施工，如图2所示。其中，A端的风道设计为单层风道，为送风道，排风道则采用双层风道设计方式。在该车站的南北两端，各设计有隧道风机房，在风机房内安装两台轴流风机。采用的大型轴流风机耐温250℃，配置有变频器，可以对其进行变频调速，也可以进行逆转运行。此外，在隧道风机房内还配置有机械风阀、活塞风阀等，通过对其进行调节，各端风机房内的两台轴流风机可并联运行，也可以互为备用，能够满足隧道通风系统的稳定运行要求。此外，在地铁车站的南段站台层，还设置有迂回风道，并在迂回风道内设计立式转门。隧道风机同时承担着排热风机的任务，车站两端的风机房，以有效站台中心线作为分界线，各负责一半排热风量。同时，排风风道也具有回排风道、排烟风道的作用。在隧道轨行区的上方，设置有排热风道，考虑到改地铁车站的特殊性，排热风道也采用风管进行排热。这样可以有效节省土建排热风道的空间占用，同时有利于减少土建施工成本。但在该设计方案下，由于列车行进影响，容易导致风管排热保温层发生脱落，因此需要加强保温层设计，采取内保温形式，降低安全隐患。
图2隧道通风系统设计示意图
（二）公共区域系统设计
在地铁车站公共区域的通风空调设计过程中，需要满足降温除湿要求，上述工程采用双风机的全空气系统设计方案，在车站两端，分别设计一条送风通道、一条排风通道。其中，送风通道内的设备装置，按照空气流向，依次为进口消声器和新风阀、空气过滤器、大型表冷器、送风机和出口消声器。在排风通道内，安装进口消声器、排风机、排风阀。此外，在送风通道和排风通道之间设置有回风阀。在地铁车站大系统设计中，按照全空气的一次回风需求设计定风量系统，在送风机和回风机设计方面，同样由隧道风机统一承担，在变频控制技术的应用下，可以满足正常通风及事故通风中的风量、风压要求。在车站大系统中，共设计有全新风、小新风、全通风三种运行模式，进行工况转化时，采取焓值和温度控制方法。其中，车站公共区域的环境温度控制应用回风温度控制方式。在车站展厅的南端和北端，各设计有送风管和排风管。站台层是分离岛式结构，在公共区域设计风室，站厅的送风管和排风管经过风室后，与站台夹层的新风通道及排风通道相连接。在此情况下，新风通道可以通过站台层的开风孔连接送风管，负责对公共区域进行送风，然后由轨顶的排热风管承担排风任务。其中，站台夹层设计示意图如图3所示。
图3站台夹层设计示意图
（三）设备用房系统设计
考虑到地铁车站设备用房的降温除湿需求，在该工程车站通风空调系统设计过程中，需要根据设备用房的不同功能，合理设计通风空调系统。具体包括设备用房的空调系统设计、管理用房的空调系统设计、设备管理用房的排风系统设计、变电所空调系统设计、卫生间等其他房间排风系统设计等。在上述工程中，通风空调机房设置在地下一层的设备外挂区，对小系统设备进行集中布置，车站南端则为设备大端。小系统设备可以为地下一层、地下二层和站台层的设备用房提供通风空调。此外，在车站北端的站台层也设计有通风空调机房，布置该区域内的小系统设备。在设计过程中，长度大于20m的走道区域需要单独设置排烟风机，如果不具备设置条件，则由排风机充当排烟风机。在走廊与公共区域间设置连通管进行补风，并在管道上设计防烟防火阀，满足排烟需求。地下一层设置有设备外挂用房，因此走廊和公共区域不连通，不能采取上述补风方案。需要在地下一层的通风空调机房设计补风机，并在走廊中设计补风口，按照补走廊排烟量50%的最低标准设计补风量。地下二层走廊和站台层的公共区域连通，可采用连通管进行补风。
（四）空调水系统设计
冷水机房设置在地铁车站站厅层的南端，同时为两端公共区域及管理用房空调设备提供冷源。根据设施技术要求，需要在车站的公共区域设计两台制冷能力相同的水冷螺旋式冷水机组，满足调冷负荷需求。其他设备包括冷冻水泵、冷却塔、冷冻水泵等，都需要满足实际使用需求。设备管理用房需要设计一台冷水机组，冷却塔设置在A端的外挂设备屋顶，三台冷水机组对应三个冷却塔。此外，地下二层南段的冷水机房是与冷冻机房合用的，可以减少土建、冷冻机房电控室的空调风管安装等施工量。虽然这种设置方案导致水管管路较长，但是总体而言能够满足实际使用需求，而且成本更低。
结束语：综上所述，异形地铁车站的通风空调系统设计需要根据工程主体结构情况，对设备用房、管道线路等进行合理布置，在满足通风空调系统运行条件的同时，提升其运行安全性，同时降低工程建设成本。通过对各个通风空调系统的详细设计方案进行研究，可为类似工程提供参考，提升设计方案的合理性。
参考文献：
[1]张海尚.地铁车站通风空调智能控制系统的节能[J].城市轨道交通研究,2018,21(09):45-48.
[2]王彬,陈晓明.地铁轨道交通通风与空调工程质量控制与节能潜力分析[J].安徽建筑大学学报,2018,26(04):53-56.
[3]张婷婷.地铁车站通风空调系统设计方法[J].中国新技术新产品,2018(08):99-100.
作者简介：王勇，（1986.12.07），男，工程师，大学本科，从事地铁通风空调设计工作。