摘  要　为了提高东北地区地铁车站公共区乘客舒适度，在分析沈阳地铁１号线目前采用的地铁车站公共区通风系统的基础上，设计出一种改进型通风系统。对比分析了两种通风系统模拟计算结果、综合能耗以及工程投资等，从舒适度、节能效果、经济性等方面对改进型通风系统作出评价。

关键词　地铁车站　公共区　设计与研究

 

      随着我国经济社会的快速发展，城市化进程以前所未有的速度加快，作为一种有效解决大城市交通难题的交通方式———地铁也在全国范围内如火如荼地进行着规划和建设。东北地区沈阳、长春、哈尔滨、大连等城市均有在建地铁项目，这些城市气候有一个共同特点，即夏季最热月月平均温度均低于２５℃，不满足ＧＢ　５０１５７—２００３《地铁设计规范》中地下车站公共区设置空调系统需高于２５ ℃的条文要求，因此车站公共区采用通风系统^［１］。

      鉴于沈阳地铁１号线目前已建成通车，而东北其他城市地铁项目正处于设计或在建阶段，因此，对沈阳地铁１号线车站公共区通风系统进行分析，以此为基础进行的设计与研究具有代表性和借鉴性。

 

      沈阳地铁１号线典型地下车站公共区通风系统，采用机械通风结合活塞风道和出入口自然通风的车站公共区通风方式，车站夏季通风量为１２０ｍ^３／ｓ，其中站厅风量为１２ｍ^３／ｓ，站台层风量为１０８ｍ^３／ｓ。车站冬季通风量为４０ｍ^３／ｓ。

      在车站的两端各设置一条通风道和一条活塞风道，每条通风道内并联设置２台计算风量为３０ｍ^３／ｓ的车站通风机（设备编号为ＳＶＦ），这２台通风机为可逆、变频风机，同时兼作车站公共区排烟风机和区间隧道事故风机；每条活塞风道内各设置１台计算风量为６０ ｍ^３／ｓ的通风机（设备编号为ＴＶＦ），区间事故时使用。整个车站共设置ＴＶＦ风机２台，ＳＶＦ风机４台。

      在站台设置列车顶部通风道和站台板下通风道。其中，列车顶部风口正对列车空调冷凝器，站台板下风口均布以排除刹车热量，列车顶通风道兼作站台层排烟风道。在站厅沿车站纵向设置站厅层通风兼排烟风管。

      该通风系统原理及机房、风道布置如图１，２所示。

      结合图１，２以及上述公共区通风系统介绍，通过分析环控系统通风模式^［２］发现：

      １）沈阳地铁１号线公共区通风系统由于共用一个通风井，因此其通风模式只能是单送或单排。

      ２）夏季，车站开启４台ＳＶＦ风机进行排风，可根据室外温度变频调节排风量，最不利工况需１２０ｍ^３／ｓ排风量，出入口、活塞风道自然进新风；该模式下通过分析气流走向，可以得出车站出入口附近、活塞风道连接站台处（图２中ＤＭ／Ａ３，Ａ４附近）空气质量、舒适度最高，车站内新风分布不太均匀。

      ３）冬季，车站两端各开启１台ＳＶＦ风机变频送风，出入口、活塞风道自然排风；该模式下，通过开启通风道和活塞风道之间的连通阀，乘客所需新风直接从室外引入与一部分区间内空气及活塞风混合后送入车站公共区。由于地铁内部设备及人员发热量大，且主要集中在公共区，因此，冬季区间空气及活塞风温度较车站公共区低，其温度一般达不到１２℃，混风后要想达到较高送风温度，则需要的通风量大。同时，由于室外温度非常低，虽然和部分区间内的热活塞风进行混合，但是送风温度一般低于１２℃，该温度下乘客有吹冷风的感觉，舒适度降低。

      通过上述分析可以知道，沈阳地铁１号线通风系统从设计温度、人员新风量等方面均能满足设计要求，但是从气流组织、舒适度、冬季充分利用地铁内部热量方面考虑，还存在一定的优化空间。

      对比图１～４可以发现，２种系统主要有以下几点区别：

      １）改进型通风系统比沈阳地铁１号线通风系统一端增加１个风井、２个电动组合风阀，减少１台过滤器；由于新系统拥有独立的送、排风井及相应风道，因此该系统具备对车站公共区同时进行送、排风的工作模式。

      ２）新系统风阀、过滤器等设备的布置位置有所不同，在站厅、站台均设置了送风管道。

      ３）冬季，沈阳地铁

      １号线通风系统通过调节风阀，可以实现室外新风和部分区间内空气以及活塞风混合后对公共区送风，该部分风量不经过过滤器，空气品质不能很好地保证。改进型通风系统通过调节阀门，可以将室外新风和通过站台排风管收集的站台公共区空气混合后送入公共区，送风温度比较适宜，舒适性较高。由于排风管直接布置在轨顶，可以很好地收集列车及站台其他热源产生的热量，回风温度比区间空气高，因此，在满足新风量的前提下，所需回风量比沈阳地铁１号线通风系统少。

 

      选用沈阳地铁１号线典型地下车站及区间为模拟对象，其内外部初始输入参数（室外空气通风计算温度、地铁内部发热量、车站建筑规模等）均一样，采用地铁模拟计算软件（ＳＥＳ）对两种系统分别建模并对夏季最不利工况进行模拟计算，计算模型及结果如下。

      １）沈阳地铁１号线通风系统模拟

      夏季最不利通风工况时开启车站４台ＳＶＦ风机进行排风，站厅排风量１２ｍ^３／ｓ，站台排风量１０８ｍ^３／ｓ。车站公共区温度模拟结果如图５所示。

      ２）改进型通风系统模拟

      夏季最不利通风工况时变频开启２台ＳＶＦ风机进行送风，２台ＴＵＯ风机进行排风，站厅送风量为１５ｍ^３／ｓ，站台送风量为２５ｍ^３／ｓ，站厅排风量为２０ｍ^３／ｓ，站台排风量为９０ｍ^３／ｓ。车站公共区温度模拟结果如图６所示。

      ３）模拟结果分析

      通过对比图５，６可以发现，当两个通风系统按照上述通风量进行通风时，均能满足公共区整体设计平均温度低于２９．５ ℃的要求。但是沈阳地铁１号线通风系统公共区平均温度区域温差最大１．４℃左右，而新系统为０．６℃左右，同时，改进型通风系统根据乘客客流分布布置风管，对乘客密集区进行针对性送风，因此在舒适度方面有一定优势。

      １）两种通风系统综合能耗对比

      要达到一致的温度控制要求，对于沈阳地铁１号线通风系统而言，夏季最不利通风工况需１２０ｍ^３／ｓ的通风量，冬季需４０ｍ^３／ｓ通风量；对于改进型通风系统而言，夏季最不利通风工况需１１０ｍ^３／ｓ的排风量、４０ｍ^３／ｓ的送风量，冬季需２８ｍ^３／ｓ的送风量。其综合能耗对比见表１。

　   通过表１可以看出，沈阳地铁１号线通风系统较新系统而言，夏季能耗较低、冬季能耗较高，综合能耗相差不多。

      ２）工程初投资对比

      对比两种公共区通风系统可以得出：改进型通风系统由于增加一个风井，相应风道也有所增加，共计增加土建面积约６０ｍ^２，土建初投资增加５４万元。设备及风管安装方面，两种通风系统由于风机均需兼作隧道通风、排烟用，因此风机配置一样，除风机外，改进型通风系统多了两个电动组合风阀、少了一台过滤器、增加了送风管，初投资增加４．２万元。两者共计增加初投资５８．２万元。

      改进型公共区通风系统与沈阳地铁１号线公共区通风系统相比，土建投资增加比例大，但是，对于典型车站的９５０万元／站的总投资而言，所占比例仅为５％左右。