机房专用空调在地铁车站中的应用浅析
摘 要 设备及管理用房是地铁能够正常运营必要的场所，设备用房的温度控制直接影响到车站机电设备的正常运行。对地铁车站设备用房通风空调系统运行时间、负荷特点等进行分析，并与既有通风空调系统形式比较，提出一种更为合理的系统形式，同时对设计时需要注意的问题加以说明。
关键词 地铁车站 负荷计算 机房专用空调 焓差
1 引言
地铁具有运量大、快速、正点、低能耗、少污染、乘坐舒适方便等优点，被称为“绿色交通”。地铁的投资高和设备系统耗能大越来越受到轨道公司的重视，如何能减少投资，使各系统耗能降下来，成为我们设计者需要重点研究的方向。
在地铁车站设计中，通风空调系统在整个层高范围内占用空间是最大，通风空调系统风管占用的空间直接影响到车站的层高，继而影响到基坑开挖深度，层高的降低将有助于成本降低，因此合理的通风空调系统形式直接影响到地铁车站的造价。本文主要从设备用房空调系统的特点和采用的系统形式分析，给出一种较为合理的系统形式。
2 设备用房特点
2． 1 设备用房设计标准
一般地铁车站设备用房主要包括车站控制室、通信电源设备室、通信设备室、信号设备室、民用通信设备室、综合监控设备室、通风空调电控室、照明配电室兼蓄电池室、AFC 设备室等房间( 见图 1) 。各设备房间的温湿度要求见表 1。
2． 2 设备用房在车站的位置及房间特点
设备用房大多都集中布置在车站一端，一般都分布在靠近结构的两侧，房间内沿结构墙都设置了水沟，防止结构墙渗透水进入房间，每个房间均设置 350 mm 的静电夹层。
该部分房间为了满足工艺及运营的要求，设备需要 24 h 运行，也就是说，房间将会持续有发热量。
3 负荷计算及分析
3． 1 设备用房负荷计算
该系统的冷负荷构成主要有设备发热产生的冷负荷、人员散热产生的冷负荷、照明散热产生的冷负荷、高温壁面散热产生的冷负荷等。湿负荷构成主要为人员散湿、壁面散湿。设备用房基本按照2 人考虑。本文以某城市典型车站进行计算，其负荷计算见表 2。
3． 2 负荷计算分析
从负荷计算中发现以下一些特点。
( 1) 余热量大
设备用房的热量主要来源于设备的散热。
冷负荷密度是一般办公室的 6 ～8 倍。
室内的显热比可高达 90%。
需全年制冷。
通信、信号设备用房内的散热量平均为500 W/m2。
综合监控、屏蔽门设备用房内的散热量平均为200 W / m2。
( 2) 余湿量小
设备运行不产生湿负荷。
湿负荷主要来源于结构壁面散湿。
工作人员的散湿和新风带入的少量的湿负荷。
散湿量平均 8 ～ 16 g/m2。
( 3) 热湿比较大，基本在 10 000 ～ 150 000 之间，并且每个房间的热湿比相差较大。
( 4) 循环风量大。
机房内高显热负荷，必须有较大的空气循环量，在流动中与室内空气进行热湿交换。
没有合适的循环空气量，将造成机房内温度分布不均匀而出现局部过热以及温度波动过大。
只有保持比较大的循环空气量才能维持设备机组的高显热比。
4 系统形式分析
4． 1 目前设备用房通风空调系统
目前大多数城市地铁车站设备用房采用一次回风空调系统，冷源来自于冷水机房的冷冻水。有些城市的在设备用房设计了变频多联系统，用于过渡季节和空调机组维修时备用的系统。根据 3． 1 中负荷计算，绘制一次回风焓湿图( 见图 2) 。
从图 2 中可以看出热湿比线比较陡，余热主要为显热，潜热占的比例较小，显热比( 显热量与总热量的比值) 基本在 90%以上。一次回风系统应采用大风量小焓差空调系统排除余热。但地铁空间有限，层高增加将增加车站造价，一般都采用 10 ～12 ℃ 温差的一次回风空调系统 ( 大焓差) ，该系统在房间相对湿度大于 50%的时候很容易结露，相对湿度低于 30%时，房间容易产生静电。
送风方式大都采用上送上回式，很容易造成凝水滴到设备上方。
因施工图设计中，各弱电专业提资的设备发热量的不准确，有的偏大，有的偏小，甚至有些考虑了备用设备的发热量，造成系统空调机组选型过大，造成浪费，个别房间因为发热量提资偏小，造成房间温度过热，采取补救措施较为困难。
4． 2 机房专用空调系统
4． 2． 1 机房专用空调系统优点
针对大温差一次回风系统的缺点以及设备房间的特点，加以对机房专用空调的分析发现，该设备具有以下优点:
( 1) 机房专用空调出风温度高( 13 ～ 15 ℃) 。设计上避免了“露点问题”，并通过大风量高风压( 换气次数最小设计为 30 次，即每 2 min 将机房空气有效过滤一次) 的设计解决了设备房间整体降温问题。
( 2) 温度调节精度高，温度可以保持恒定，机房专用空调温度调节精度为 1 ℃，温度基本无波动。
( 3) 有湿度控制功能，可以加湿，避免了过渡除湿产生的静电易产生设备故障。
( 4) 机房专用空调的设计能够适应室外温度变化的要求，在 －40 ～ +45 ℃区间保证空调24 h 正常工作，包括降温和升温。
( 5) 设计寿命长，机房专用空调的设计寿命为10 年，运行要求为全年 365 d，每天 24 h。目前已经有一些舒适性空调厂家标称设计寿命超过 5 年，然而其计算方法为每年应用 1 ～3 个季度，每天运行不超过8 h，根据机房专用空调设计寿命的计算方法要求，其设计寿命一般不超过 3 年。
( 6) 地铁车站设备房间一般都设有 300 ～350 mm高的静电地板，目前静电地板下只敷设弱电电缆线管。将地铁车站有架空地板的设备管理用房集中布置，或则出于设备布置需要，将个别不需设置架空地板的房间按架空地板设计，这样就为最大限度利用宝贵的地铁车站空间、减少车站站厅层高提供了可能。
采用地板送风方式可有效改善空调气流组织，提高通风效率和室内空气的品质。避免了送风管或送风风口布置上设备上方而出现冷凝水落在设备上造成设备短路烧毁的隐患。另外，架空地板下方同时可布置其他如通信、信号等弱电专业的管线，可减少吊顶上方的管线，有利于管线敷设及以后的检修维护。
( 7) 机房专用空调设备可以根据每个设备用房的发热量进行单独选型，可以灵活地调整设备选型，避免了选型过大的资源浪费，设置一台备用机组，保证了设备 24 h 运行的要求。
( 8) 冷源形式灵活，可以与大系统共用冷源，来源于冷水机组，也可以单独设置室外机提供冷源。根据大系统的运行时间，灵活切换冷源，保证了系统最大程度的节能和可靠。
4． 2． 2 机房专用空调系统缺点及措施
( 1) 机房专用空调机组是设置在设备用房内，冷冻水管需要穿过设备用房，有可能会有漏水，为避免此种情况，可以将冷冻水管设置在靠结构墙一侧，并设置漏水报警器，可以随时监测漏水。
冷凝水的排放可以直接接入靠结构墙的水沟。
( 2) 机房专用空调系统可以利用地板下的空间作为静压箱向机房直接送风。静压箱要保持各部位静压值均匀和一定的静压值，促使气流均匀地压向送风口，保证风口的出口气流速度均匀，满足房间的气流组织要求。
5 结束语
通过本文对设备用房的特点分析以及机房专用空调与一次回风空调系统的比较，笔者认为机房专用空调可以很好地排除设备的用房的余热，能够保证房间的湿度要求，同时降低了车站的层高，节省了通风空调机房面积，从而降低了车站造价，可以在今后的地铁车站设备用房选用机房专用空调。
参考文献 ＜资料 ＞
1 GB 50157 － 2003 地铁设计规范［S］
2 西安市地铁二号线铁路北客站至长延堡施工图设计技术要求［Z］． 西安: 中铁第一勘察设计院集团有限公司，2007
3 深圳地铁 5 号线工程施工设计技术要求［Z］． 天津: 铁道第三勘察设计院集团有限公司，2008
4 陆耀庆． 实用供热空调设计手册［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2008
5 王恕清． 机房专用恒温恒湿空调的基础设计［J］． 暖通空调，2008 ( 10)
6 王恕清． 机房专用恒温恒湿空调的优化设计［J］． 暖通空调，2008( 3)
( 9) 节省了通风空调机房面积大约 40 m2，在车站层高方面，可以使车站降低 300 ～400 mm。
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