大连地铁车站风道风井设置简介
2012-08-09 21:28
大连地铁车站风道风井设置简介
摘 要:地铁车站风道风井的合理设置对于车站施工工法、地面风井规划、车站规模及工程造价都有很大的影响，详细介绍了大连地铁风道风井设置及环控系统的组成。
关键词:地铁车站; 风道; 风井; 环控系统
大连市地铁 1、2 号线于 2009 年 7 月正式开工建设，大连市地铁 1、2 号线工程的地下车站通风空调方案采用机械通风系统，车站机械通风采用开闭式运行相结合的方式。
1 地下车站通风空调系统的组成
1． 1 地铁通风空调系统的特点
一般民用地下建筑通常设置一个送风井、一个排风井，通过送风道和排风道与相应风井连通进行通风。地铁与一般地下建筑的不同在于地铁列车在隧道内高速运行时会产生活塞效应，据资料分析，当系统布置合理时，每列车产生的活塞风风量约为1500 ～ 1700m3。从节能的角度出发，这部分自然风量( 活塞风) 应充分利用，最直接的办法就是通过在车站两端设置活塞风道，利用活塞风量对隧道进行自然通风，减少机械通风的运行能耗。
南方地铁一般采用的是屏蔽门通风空调系统，车站公共区采用空调系统，隧道采用机械和自然通风系统，车站两端设置一条或两条活塞风道; 东北地区地铁车站一般采用开式通风系统，车站公共区和隧道均采用通风系统，车站两端设置一条活塞风道，过渡季节和冬季均采用自然通风，只有最热月时采用机械通风，大连地铁就属于这种系统; 北京地铁和天津一号线地铁采用了闭式通风空调系统，没有单独设置活塞风道，而是在车站两端或者区间设置了相当于活塞风道断面面积的迂回风道，车站公共区和隧道在空调季节采用空调系统，非空调季节大部分时间采用机械通风。活塞风道的设置有一定的原则: 长度一般控制在 25m 以内，弯头小于二个，以便于减少阻力，使活塞风从风井能顺畅的进、出隧道，达到通风换气的目的; 活塞风道的断面面积是根据通风空调系统热模拟计算得来的，一般为 20～25m2。
1． 2 地下车站通风空调系统的组成
车站由以下五个系统组成:
( 1) 公共区通风系统: 包括送风系统和排风系统( 兼排烟) ;
( 2) 设备管理用房通风空调系统: 包括送风系统、排风系统( 排烟系统) ;
( 3) 隧道通风及防排烟系统: 包括活塞风系统、区间通风系统;
( 4) 车站隧道通风排烟系统: 轨顶排热( 排烟)系统、轨底排热( 排烟) 系统;
( 5) 空调水系统: 设备管理用房空调水系统。
2 车站风道的设置
典型车站每端设置 3 个风道，分别为活塞风道、车站排风道、车站送风道，车站公共区和设备管理用房合用送风道和排风道。
( 1) 活塞风道
东北地区地铁车站通常选择单活塞风道系统，沈阳地铁活塞风道面积不小于 16m3，哈尔滨地铁活塞风道面积不小于 25m2。经过系统单位计算，目前大连 1、2 号线活塞风道面积要求为不小于 16m3，基本是国内单活塞风道系统中面积最小的。
( 2) 送风道和排风道
典型车站每端设置一条送风道和一条排风道，分别容纳公共区、设备管理用房以及隧道的通风量。车站每端风道内设置 2 台机械( 轴流) 风机( 兼做区间事故风机) ，其中一台机械( 轴流) 风机负责车站公共区送风，设置在车站送风道内，另一台负责车站公共区排风，设置在车站排风道内。两台风机同时还承担区间通风和排烟任务。当车站公共区、区间隧道发生火灾时，系统转换为排烟工况，通过风阀切换，给车站公共区、区间隧道排烟。
地铁规范 19． 1． 40“区间隧道火灾的排烟量，按单洞区间隧道断面的排烟流速不小于 2m/s 计算，但排烟流速不得大于 11m/s”，根据通风空调系统文件，目前车站配备的区间事故风机计算风量为60m3/ s( 18#风机) ，经过模拟计算，可以满足区间事故时候的风速要求。根据系统文件论述，以典型车站为例，正常情况下，站厅最大送风量为 30m3/ s，最大排风量为 30m3/ s; 站台最大送风量为 30m3/ s，最大排风量为 90m3/ s; 区间通风量为 60m3/ s; 设备集中端设备管理用房的送、排风量在 10m3/ s 左右，非设备集中端设备管理用房的送、排风量在 3． 5m3/ s左右。规范要求土建风道的风速标准为不大于5m / s，则根据风道的风量和风速，确定了送风道和排风道的断面。详见表 1。
在土建送风道和排风道内需穿越一些风管和空调水管以及其他专业的管线，并考虑到施工时的误差，故在确定风道断面时预留了 1． 1 的安全系数。
3 平面布置
根据系统单位提供的典型车站平面布置图，各车站根据具体情况确定风道的断面面积，布置通风空调机房和风道，同时还应考虑以下几点:
( 1) 土建送风道和排风道既是风道也是通风机房，应考虑设备的检修空间;
( 2) 扣除设备管理用房总送风管和排风管占用的空间;
( 3) 配合车站的结构施工工法，实现合理的风道布置。
3． 1 典型明挖车站平面布置
如图 1 所示，明挖车站风道一般为单层布置，即活塞风道、送风道、排风道和车站风机都布置在站厅层，单层风道的高度一般同站厅层净高 4． 85m。经过布置可以计算出主体与风道接口处的宽度，这个宽度决定了风道的开挖面积。图1 所示宽度为15m。
3． 2 典型暗挖车站平面布置
如图 2 所示，暗挖车站风道一般为双层布置，即活塞风道、送风道、排风道和车站风机分布在站厅层和站台层。由于风道部分亦为暗挖，施工时一次衬砌形成外轮廓，然后再隔成双层风道。风道和车站主体衔接的宽度和高度不仅要满足通风专业需求，同时还要兼顾结构专业的实施方案。
4 风道和风井的优化
( 1) 与其它城市地铁对比
以东北地铁线路为例，对大连、沈阳和哈尔滨地铁地下车站通风系统进行分析比较，以明挖车站为例。三个城市的地铁地下车站均采用开式通风空调系统。大连地铁 1、2 号线风道土建规模最小，风机数量最少，大连 1、2 号线地铁地下车站通风系统设备利用率较高，风道设置基本合理可行，但仍有可优化的余地。
( 2) 优化建议
经过对系统提供的典型车站的平面布置图分析，结合具体车站的方案以及目前的施工进度，对一些尚未施工的车站风道和风井提出一些建议。
①设备管理用房的总送排风管布置在土建风道内，设备集中端比非设备集中端所占用的风道断面积多 1． 5m2左右，这样在车站风道布置时，非设备集中端的送风道和排风道面积可以相应减少，具体体现在风道的宽度或者高度减少，具体车站可以根据结构工法、车站地质情况配合实施。
②在地面风井规划协调困难的时候，可以减少非设备集中端的送风井和排风井面积。
③对于暗挖车站双层风道内，部分非风道空间在保证设备检修空间后可以考虑其他合理化应用。
参考文献
［1］建标 104 －2008，城市快速轨道工程项目建设标准［S］．
［2］GB －50490 －2009，城市轨道交通技术规范［S］．
［3］GB 50157 －2003，地铁设计规范［S］．
