摘    要： 以郑州某换乘车站为例，阐述风系统设计中的公共区负荷计算、空气处理始湿图、设备选型及系 统运行模式，水系统设计的原理等。 对空气 水系统和全空气系统的能耗进行对比和分析，得出公共区通 风空调系统无论采用空气 水系统，还是全空气系统，冷冻水系统都没有受到影响，但空气  水系统的总耗 电量约为全空气系统的 89 %，大大减少了输送能耗， 节能效果显著。 对空气  水系统和全空气系统的技 术经济进行对比，得出空气 水系统能有效减少地下车站机房和风道面积，压缩土建规模， 并能降低运行 能耗，从而大幅度降低车站规模和造价；但空气 水系统对于运行时间较长的地下车站来说， 其末端设备 多且分散，运行维护工作量大，检修较为困难，因此对于土建规模受限的车站来说，空气 水系统是一个较 好的选择。
关键词： 轨道交通； 空气 水系统； 全空气系统； 公共区通风空调系统； 风系统； 水系统
中图分类号： U231.5   文献标志码： A     文章编号： 1672-6073(2017)01-0098-04

Abstract： Atransferstation in Zhengzhou iscited asan exampIeto describetheIoad caIcuIation in thepubIicarea， theairtreat- mententhaIpy diagram， equipmentseIection and systemoperation mode， watersystemdesign， principIesand so on.Theenergy consumption oftheair-watersystem and theair-airsystemiscompared and anaIyzed.ResuItsshowthatthechiIIed watersystem isnotaffected by eithertheair-watersystem ortheair-airsystem， butthetotaIair-watersystem powerconsumption isabout 89% oftheair-airsystem， which greatIy reduced theenergy consumption during transmission and wasremarkabIy energy effi- cientcompared with thetechnicaIeconomy ofair-watersystem and air-airsystem.ItisconcIuded thatair-watersystem can ef- fectiveIy reducetheroom and airductareaofunderground station， thescaIeofciviIconstruction， theenergy consumption， and thestation spaceand cost.However， fortheIong-running underground station， theterminaIequipmentofair-watersystem was too much and scattered， Which increased thedifficuIty ofserviceand maintenance.Therefore， theequipmentshouId beused in underground stationsin which thearchitecturespaceisextremeIy Iimited.
Keywords： raiItransit； air-watersystem； air-airsystem； ventiIation and air-conditioning system ofpubIicarea； air-distribution system； watersystem


1   研究背景
       近年来，城市轨道交通作为低能耗的交通方式，得 到了国家的大力扶持。 在同等运量条件下，城市轨道 交通能耗相当于小汽车的 1 I9，公 交车的 1 I2，且 占地 小，成本低，节能减排效果明显。 但城市轨道交通系统 组成复杂、设备数量众多，在运营过程中的能源消耗量也大。 据调查，通风空调 系 统 用 电 量占轨道交通能耗 的 30% ～40%，因此采用节能 的 通 风 空 调系统，对于 实现轨道交通的节能运行具有举足轻重的作用［1J 。
       目前，地下车站中通风空调系统主要分为公共区 通风空调系统（ 大系统) 和设备用房通风空调系统（ 小 系统)。 若采用全空气系统，风管、空调机房占用大量 地下空间，导致土建成本增加；若采用空气长距离输送 冷量，效率低，导致运行能耗巨大。 文献［2 J 对国内外 地下 车 站 大 系 统 采 用 的 全 空 气 系 统、 空 气  水 系 统、VRV( var ah1erefr gerantvo1ume，变冷媒流量多联） 系统 等几类空调系统进行了调研和比较，文献［3］ 对地下车 站采用空气 水系统进行可行性分析，都认为空气  水系 统能够大大减少机房和风道面积，从而压缩土建规模， 并能在车站运营后大大节省运行成本，因此对于土建 规模受限的车站，采用空气  水系统具有较大的优势， 建议推广使用。 广州市轨道交通 2 号线的暗挖地下车 站采用了空气 水系统［4］ ，其主要方式为将风机盘管布 置在车站的非有效利用空间内，新风通过专用风管送 人车站公共区，在空调季新风与回风混合后经过处理 再送出。 这种空气  水系统很好地解决了暗挖车站的 通风问题，但对于车站公共区来说， 占用吊顶空间较 多，风口布置也较复杂。 本文以郑州某明挖地下换乘 车站为例，介绍空气  水系统在地下车站大系统中的实 际应用。

2   车站概况
       本工程全线采用全封闭型站台门系统，隧道通风 采用双活塞风道通风模式。 该站为地下 1 层、地上2 层 的双岛四线车站，换乘方式为同台换乘。 其中地下1 层 为站台层，地上 1 层为站厅层，地上 2 层为设备层，车站工法为明挖法。 设计伊始，考虑按照常规换乘车站的设计思路，车站两端设置大系统机房和活塞 I事故风道，大、小系统均采用全空气系统；然而，通过现场调查和踏勘发现受地面条件限制，无法布置活塞 I事故风道 和全空气系统的环控机房。 经研究和论证决定大系统 采用空气 水系统，小系统采用全空气系统，在地下1 层 两端设置活塞 I事故风道以及风机房，从而大大压缩了 地面的土建规模，减小协调用地难度。
 

3   风系统设计
3.1  公共区负荷计算及空气处理始湿图
       站厅层为地面 1 层，采用自然通风，不设置空调。 站台层为地下 1 层，设置空调通风，为避免站厅层自然 风侵人站台造成结露，站厅层通往站台层的所有楼扶 梯口处均设置空气幕。
       两个 站 台 公 共 区 面 积 均 为  952  m2 ， 总 面 积 为 1 904  m2 。 根据远期晚 高 峰 小 时 客 流 量 以 及 各 专 业 提供的发热量计算空调负荷， 同 时 按 照 远 期 早 高 峰 小时客流量计算车站公共区新 风 量， 对 公 共 区 人 员 冷负荷、围护结构冷负荷、 照明冷负荷、 渗 透 冷 负 荷 等进行计算［ 5 ］ ，得到公共区冷负荷为 767  kW， 风量 为 113 800  m3  Ih，新风量为 16 363 m3 Ih。 公共区空气处理焰湿图见图 1，各状态点参数见表 1。

3.2  设备选型
       根据冷负荷计算结果，同时为了避免末端设备过 多增加检修难度，本工程选用 12 台风机盘管，冷量为 74.6  kW，风量为 10 000  m3 Ih，布置在站台层公共区吊 顶内以处理室内负荷， 机组避开楼扶梯口及站台门。 送风管、回风管均设消声器，并做好柜体本身的隔声、 减振处理，机组噪声按 65  dU( A） 标准控制［6］ 。
       为改善站台公共区空气品质，同时减少站台层风 机盘管的新风冷负荷，在车站两端分别设置 2 台柜式 空调器作为新风处理机组，在进口处设空气净化除尘 装置，并设置 1 台回排风机和 1 台排炯风机。 新风机 组将新风处理至室内状态等焰点后送至站台层风机盘 管， 与 送 风 混 合 后 送 至 公 共 区。 新 风 机 组 冷 量 为 202  kW，风量为 18 000  m3 Ih，根据公共区 CO2 浓度进 行变频控制。


3.3  系统运行模式
       公共区大系统通风原理如图 2 所示。 空气 水系统按空调、通风两种工况运行，工况转换采用焰值控制。

       当室外新风焰值大于车站回风空气焰值时，空调系统采 用小新风一次回风运行。  经过处理后的新风通过电动 风量调节阀接入静压箱，与风机盘管送风泪合后进入车 站公共区；回风静压箱上分为两个支路，一个支路直接 回风，另一个支路接入排风机排出室外。  新风处理机组 根据公共区 CO2 浓度实现变频控制，可根据车站负荷情 况自行决定开启机组台数，以达到节能运行的目的。
       当室外空气焰值小于空调送风焰值时，大系统停 止运行，关闭站台层风机盘管前后的电动风量调节阀， 采用全新风运行模式。
       车站大系统气流组织方式采用上送上回方式，按均 匀送风设计，回排风管兼作排炯风管。  一旦站台层发生 火灾，关闭站台层风机盘管及相应风阀，开启排炯风机 及相应阀门，进入排炯模式，通过楼扶梯口自然补风。

4   水系统设计
       空调冷源采用水冷冷水机组，车站大、小系统合用 冷源，冷却塔设置于车站地面层， 冷冻机房位于站台 层。  经负荷计算，设置 3 台冷量为 340  kW 的螺杆式冷 水机组，白天并联运行，互为备用，为车站大、小系统提 供 7 ～12℃冷水，配置 3 台冷冻水泵及 3 台冷却水泵。
       冷水机房内设分、集水器，大、小系统的冷水机组支 管均由分、集水器接出。  在各柜式风机盘管末端回水管 上设电动二通调节阀，经流通能力计算确定其口径，使 其工作特性满足负荷调节要求。  此外，在分、集水器问设 压差旁通装置，为进一步减少水力输送系统的能耗，采 用一次泵变频水系统，同时水泵出水侧止回阀采用限 流止回阀。  冷凝水管按照不低于 5o的坡度坡向站台 层公共区卫生问地漏。  空调冷冻水系统原理见图 3。

5    空气 水系统的能就分析及技术经济对比
       采用全空气系统和空气   水系统的能耗分析对比见表 2。由表2可以看出，大系统无论是采用空气  水 系统还是采用全空气系统，冷冻水系统都没有受到影响，两系统设备配置完全相同，主要区别在于组合式空 调机组 和 风 机 盘 管。  空 气  水 系 统 的 空 调 耗 电 量 为 162  kW，总耗电量为 441  kW；全空气系统的空调耗电 量为216  kW，总耗电量为 495  kW，前者总耗电量约为 后者的 89%，大大减少了输送能耗，节能效果显著。  采 用全空气系统和空气 水系统的技术经济对比见表 3。

 

       在上述对比表中，由于空气  水系统和全空气系统 采用的风机及水系统设备完全相同，故不列入比较范 围内；运行维护费用按设备初投资的 5%计算，空气 水 系统由于末端设备较多， 运行维护费用按初投资的 10%计算； 年运行费用按照一个制冷季运行时 间 为120  d，每天运行 18  h 计算；土建投资按照 1  万元 Im2估算，电费按照 0.8 元 IkWh 计算，水费按照 3 元 It计 算。  可以看出，空气  水系统相比全空气系统来说，设 备初投资节省 28 万元，土建投资节省约 570 万元，共 节省 598 万元，大大降低了车站规模和造价；同时，年 运行费用节省 8.9 万元，经济效益明显。
       由于空气 水系统采用风机盘管安装于公共区吊顶 上方，末端设备多且分散，运行维护工作量大，对于运行 时间较长的地下车站来说检修较为困难，因此对于土建 规模受限的车站来说，空气 水系统是一个较好的选择。

 

6   结语
       空气 水系统在地下车站中的应用可以有效压缩 车站规模，减少运行成本，然而由于末端设备较多且分 散，检修较为困难。  因此，在车站土建规模受限的情况 下，可推广使用空气 水系统。
 

收稿日期， 2016 02 15 修回日期， 2016 03 16
作者简介， 徐虹玲，女，高级工程师，从事轨道交通暖通设计 XUhOn- gling@bjUcd cOm