地鐵通風(fēng)空調(diào)體系研究

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根據(jù)昆明的特殊氣候條件，地下車(chē)站公共區(qū)夏季干球溫度小于28℃，冬季干球溫度為12～17.4℃，區(qū)間隧道正常運(yùn)行時(shí)最熱月日最高平均溫度不超過(guò)35℃，冬季平均溫度在5～17.4℃之間。公共區(qū)新風(fēng)量按30m3/h.人計(jì)，且換氣次數(shù)不小于5次/h。設(shè)備及管理用房按夏季空調(diào)干球溫度23℃設(shè)計(jì)，夏、冬季通風(fēng)分別按干球溫度23.1℃、9℃設(shè)計(jì)。當(dāng)隧道內(nèi)空氣壓力變化率大于410Pa/s時(shí)，空氣壓力變化值小于700Pa。

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成

昆明地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要由車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和隧道通風(fēng)系統(tǒng)組成。車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；隧道通風(fēng)系統(tǒng)包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車(chē)站軌行區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。以上各個(gè)區(qū)段排風(fēng)（熱）系統(tǒng)都兼作排煙系統(tǒng)使用。此外，為提升地下站公共區(qū)和設(shè)備管理用房的空氣質(zhì)量，相應(yīng)地設(shè)置了空氣凈化系統(tǒng)。

1車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

1.1車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)地下站采用機(jī)械通風(fēng)結(jié)合活塞通風(fēng)和出入口自然通風(fēng)的方式實(shí)現(xiàn)車(chē)站公共區(qū)的通風(fēng)。地下站公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)由車(chē)站送風(fēng)機(jī)、排熱風(fēng)機(jī)、空氣過(guò)濾器、消聲器及相應(yīng)的輔助設(shè)施組成，送風(fēng)量包含了排除車(chē)站余熱所需的通風(fēng)量和車(chē)站人員出入口活塞效應(yīng)引起的新風(fēng)量。站廳、站臺(tái)的送風(fēng)量比按3:4確定。地下站公共區(qū)通風(fēng)設(shè)備布置在車(chē)站兩端，各負(fù)擔(dān)一半的車(chē)站通風(fēng)負(fù)荷，每端通風(fēng)設(shè)備按不少于2臺(tái)設(shè)計(jì)，其中1臺(tái)變頻運(yùn)行，以便于低負(fù)荷時(shí)節(jié)能運(yùn)行。單機(jī)風(fēng)量不超過(guò)70000m3/h。高架、地面車(chē)站利用站廳、站臺(tái)側(cè)面和頂面的敞開(kāi)口自然通風(fēng)。

1.2設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)車(chē)站設(shè)備管理用房設(shè)置分體式多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，集中設(shè)置新風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)，并滿足非空調(diào)季節(jié)機(jī)械通風(fēng)節(jié)能運(yùn)行和火災(zāi)時(shí)50%的補(bǔ)風(fēng)要求。設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備房間的通風(fēng)量按室外溫度15℃、排除室內(nèi)余熱的所需風(fēng)量與滿足室內(nèi)3次/h換氣次數(shù)要求所需風(fēng)量的最大值計(jì)算。設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的管理人員用房的通風(fēng)量按5次/h換氣次數(shù)確定。地面變電所采用自然進(jìn)風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式，污水泵房設(shè)獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)。

2隧道通風(fēng)系統(tǒng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)的配置能滿足列車(chē)正常運(yùn)行、阻塞運(yùn)行、火災(zāi)事故運(yùn)行的溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、煙氣流向、空氣壓力變化等和早、晚隧道冷卻通風(fēng)的要求。車(chē)站站臺(tái)著火時(shí)隧道通風(fēng)系統(tǒng)也可以與站臺(tái)排煙模式協(xié)調(diào)工作。在地下區(qū)間內(nèi)停車(chē)線、出入線的部位設(shè)置射流風(fēng)機(jī)，以達(dá)到組織氣流、協(xié)助區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)通風(fēng)的目的。當(dāng)壓力變化不滿足壓力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采取隧道設(shè)泄壓孔口、橫斷面漸變等有效措施控制壓力變化。

2.1區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)包括隧道活塞通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。車(chē)站兩端各設(shè)1處隧道風(fēng)機(jī)房，內(nèi)設(shè)1臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)和組合式風(fēng)閥，構(gòu)成單活塞機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，在線路中心線正上方設(shè)置活塞風(fēng)孔和組合式風(fēng)閥。隧道風(fēng)機(jī)風(fēng)量為66m3/s，耐高溫150℃/h，雙向可逆轉(zhuǎn)，車(chē)站風(fēng)機(jī)接噴嘴，噴嘴出口風(fēng)速為30m/s。活塞井的單孔面積為20m2，其組合式風(fēng)閥凈面積為16m2。活塞風(fēng)孔一般兼作機(jī)械風(fēng)孔。存車(chē)線、渡線、折返線等均結(jié)合車(chē)站設(shè)計(jì)在車(chē)站主體結(jié)構(gòu)范圍之內(nèi)。配線最主要的不利影響在于事故工況時(shí)對(duì)正線區(qū)間的氣流組織不利，正常運(yùn)行或事故通風(fēng)時(shí)在配線區(qū)域氣流混亂，容易造成氣流短路。因此，在配線區(qū)域設(shè)置了射流風(fēng)機(jī)，在列車(chē)非正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)多臺(tái)風(fēng)機(jī)的組合運(yùn)行，在隧道內(nèi)有效組織縱向氣流，滿足隧道內(nèi)溫度、風(fēng)速和壓力的要求。

2.2車(chē)站軌行區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)車(chē)站軌行區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)由站臺(tái)停車(chē)軌行區(qū)的軌頂排熱系統(tǒng)和站臺(tái)板下排熱系統(tǒng)組成，每個(gè)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)一半車(chē)站區(qū)間的排熱風(fēng)量。在車(chē)站每端各設(shè)2臺(tái)可變頻運(yùn)行的排熱風(fēng)機(jī)，以滿足不同季節(jié)、不同列車(chē)運(yùn)行條件下的通風(fēng)量。排熱風(fēng)機(jī)除特殊站點(diǎn)外均為雙向可逆轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量約24～30m3/s，耐高溫250℃/h。軌頂、軌底排熱風(fēng)道分別設(shè)在車(chē)站軌行區(qū)上部和站臺(tái)下部，均采用土建風(fēng)道。軌行區(qū)上部排熱風(fēng)道風(fēng)口正對(duì)列車(chē)空調(diào)冷凝散熱器，站臺(tái)下部排熱風(fēng)道風(fēng)口正對(duì)列車(chē)制動(dòng)電阻，有效排除列車(chē)停站時(shí)散發(fā)的熱量。軌頂與軌底排熱風(fēng)量比例為6:4。正常工況時(shí)，車(chē)站軌行區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)（排除列車(chē)停站產(chǎn)熱）與列車(chē)活塞通風(fēng)共同保證區(qū)間隧道風(fēng)量和溫度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并兼顧軌行區(qū)與車(chē)站公共區(qū)排煙。區(qū)間阻塞和發(fā)生火災(zāi)時(shí)，車(chē)站軌行區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)與事故風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行，保證區(qū)間的事故通風(fēng)要求。

3空氣凈化系統(tǒng)對(duì)有人員存在區(qū)域的空氣進(jìn)行凈化處理。車(chē)站送風(fēng)道內(nèi)設(shè)置采用電子增強(qiáng)介質(zhì)的極化纖維空氣凈化器，設(shè)備管理用房的空調(diào)使用電子空氣凈化器凈化空氣。

防排煙系統(tǒng)

全線按同一時(shí)間只發(fā)生一起火災(zāi)設(shè)計(jì)。防排煙設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：每輛B型車(chē)火災(zāi)發(fā)熱量為5MW，考慮1.5倍的安全系數(shù)即按7.5MW設(shè)計(jì)。車(chē)站站廳、站臺(tái)公共區(qū)須劃分防煙分區(qū)，地下車(chē)站每個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積不超過(guò)2000m2，且防煙分區(qū)不得跨越防火分區(qū)。地下車(chē)站站臺(tái)、站廳火災(zāi)時(shí)的排煙量按每平方米不小于1m3/min計(jì)算。對(duì)地下車(chē)站同一防火分區(qū)內(nèi)總面積超過(guò)200m2的設(shè)備管理用房或面積大于50m2且經(jīng)常有人停留的單個(gè)房間設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施。排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需符合下列規(guī)定：擔(dān)負(fù)1個(gè)防煙分區(qū)排煙時(shí)，按每平方米不小于1m3/min計(jì)算；擔(dān)負(fù)2個(gè)或2個(gè)以上防煙分區(qū)排煙時(shí)，按最大防煙分區(qū)每平方米不小于2m3/min計(jì)算。對(duì)地下車(chē)站設(shè)備區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度大于20m的內(nèi)走道、連續(xù)長(zhǎng)度大于60m的地下通道和連續(xù)長(zhǎng)度大于100m的對(duì)外出入口通道設(shè)機(jī)械排煙設(shè)施。排煙口的設(shè)置距最不利排煙點(diǎn)不超過(guò)30m。

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制方式

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的控制方式由就地控制、車(chē)站控制和中央控制3級(jí)組成，隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置3級(jí)控制，車(chē)站大系統(tǒng)（站臺(tái)和站廳）、小系統(tǒng)（設(shè)備和設(shè)備管理用房）設(shè)置2級(jí)控制。BAS系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各個(gè)區(qū)域的溫度、濕度和二氧化碳的濃度檢測(cè)，來(lái)控制相應(yīng)設(shè)備的起停和運(yùn)行模式。

1就地控制就地控制系統(tǒng)設(shè)置在各車(chē)站環(huán)控電控室。在通風(fēng)空調(diào)設(shè)備附近設(shè)置電源控制開(kāi)關(guān)，對(duì)所在位置的各種設(shè)備進(jìn)行控制和顯示。就地操作時(shí)，就地控制具有優(yōu)先權(quán)。

2車(chē)站控制車(chē)站控制系統(tǒng)設(shè)置在車(chē)站控制室。在正常情況下對(duì)相關(guān)區(qū)間隧道通風(fēng)設(shè)備和大、小系統(tǒng)各種設(shè)備進(jìn)行顯示和控制。

3中央控制中央控制系統(tǒng)設(shè)置在控制中心。控制中心設(shè)遙信、遙測(cè)、遙控功能，各車(chē)站控制室設(shè)三遙分機(jī)，對(duì)全線的區(qū)間隧道通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制。在區(qū)間隧道發(fā)生阻塞或火災(zāi)時(shí)，通過(guò)隧道溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)一控制全線區(qū)間隧道的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備。

采用通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

昆明地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分考慮和利用了當(dāng)?shù)鬲?dú)特的氣候條件，有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。(1）節(jié)能減排。這是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。充分利用昆明天然的氣候條件，同時(shí)充分利用了全高安全門(mén)的作用，在車(chē)站公共區(qū)不設(shè)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省電能，減少排放二氧化碳。(2）節(jié)省投資。節(jié)省了空調(diào)設(shè)備投資、安裝和調(diào)試等的費(fèi)用。(3）節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗在運(yùn)營(yíng)總能耗中占50%～60%的比例。昆明地鐵公司充分考慮了氣候因素，為地鐵運(yùn)營(yíng)節(jié)省了大量用電支出、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用和人員開(kāi)支，減少勞動(dòng)力資源的消耗。

結(jié)論

昆明地鐵6號(hào)線一期于2012年6月28日開(kāi)通，截止2012年底，昆明地鐵6號(hào)線一期工程已經(jīng)試運(yùn)營(yíng)半年，經(jīng)歷了昆明最熱的季節(jié)，也經(jīng)歷了昆明的冬季，地鐵公司沒(méi)有接到任何關(guān)于車(chē)站站臺(tái)區(qū)空氣、溫度、舒適度等的投訴。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，6號(hào)線地下車(chē)站公共區(qū)夏季的平均溫度一般不超過(guò)20℃,最高溫度不超過(guò)24℃；全封閉地下車(chē)站公共區(qū)的冬季平均溫度不低于15℃，最低溫度不低于10℃，個(gè)別聯(lián)接隧道峒口的地下車(chē)站公共區(qū)的平均溫度不低于12℃,最低溫度不低于4℃。

作者：駱濱單位：昆明軌道交通有限公司