某高铁站空调通风及控制系统设计

0 引言

近年来，随着经济社会的飞速发展，尤其是国内高铁技术的飞跃进步；随着国家提出八横八纵的高铁策略，各省市为了竞争高铁在家门口的落地，分别使出了浑身解数，近来高铁站如雨后春笋般在各地争相落地；其候车厅舒适性问题也逐渐引起人们的关注。

本文以某高铁站为例，进行了站房的空调、通风及控制系统设计，以其可以给予参考。

1 工程概况及设计参数

图 1 高铁站的外观

站房为地上一层，中间部分主要为候车厅、售票厅、旅客服务等，左右两侧为卫生间、 VIP 候车室、进站厅、出站通道、设备用房、办公用房等；其建筑外观详见图 1 ，建筑立面剖面图详见图 2 ；室外计算参数详见表 1 （参考常州）；室内设计参数本工程所在区域为长江三角洲冲击平原江苏省镇江市镇新区，位于省道 s238 北侧，港中路与赵声路之间，距离新城区 5km ，距扬中市主城区 17km ；车站轨顶标高为 23.344m ，站房场地标高为 9.5m 左右，为线正下式站型；最高聚集人数为 500 人；站房面积为 6000m ² ，站房主体面宽 149m ，进深 67m ，站房建筑高度 29.2m ；详见表 2 。

2 空调冷热源

为了便于空调系统的分区控制，候车厅、旅客服务厅设置水系统中央空调，采用 2 台螺杆式风冷热泵机组，制冷剂为 R134a ，机组设置在室外地面，夏季为空调系统提供 7℃/12℃ 冷冻水，冬季为空调系统提供 45℃/40℃ 空调热水。经负荷计算，夏季空调冷负荷 453kW ；冬季空调热负荷 339kW 。空调水系统采用一次泵变流量两管制异程系统，冷热源侧采用定流量运行。

售票室，售票厅、办公、进款间、会议室、检票员室等区域，采用多联机空调系统或分体空调，室外机设置在外墙或屋面。

通信机械室、信息机房、信息配线间等采用机房专用空调，保证设备的安全稳定使用。通信机械室、信号机房、信息配线及设备间按 C 级数据中心要求执行，不考虑冗余。单台空调的制冷能力应有 15%~20% 的余量。

图 2 建筑立面图

表 1 室外计算参数

表 2 候车室内设计参数

3 空调系统设计

3.1 全空气空调系统

候车厅为大空间，按防火分区和功能分区夏季设置中央空调系统，采用可变新风比一次回风全空气系统，过渡季节采用全新风空调运行方式，充分利用室内外温差对室内尤其进深较大的内部区域进行降温和通风换气。对于空间较高的候车厅、旅客服务等采用大风量柜式空调机组 + 低速风道系统，球形喷口侧送风，下侧集中回风。空调新风取自站房室外，过渡季节全新风运行。

3.2 多联机空调系统

基于独立运行管理要求，辅助办公、会议室等区域使用时段与站房候车区不一致；为了方便独立控制，采用多联机空调系统或分体空调系统，多联机室内机采用四面吹出嵌入式或风管式，设置在吊顶内，各售票室，售票厅，办公、休息室、会议，检票员室等人员经常停留的区域设计新风换气机，满足室内的新风需求。

4 通风系统设计

消防水泵房等设备用房均设机械通风以排除余热余湿。通风换气次数见表 4 。

公共卫生间设置排风竖井，在屋顶设置集中排风机使卫生间形成负压，自然补风；局部小卫生间在设置排气扇或排风机排风至屋顶。

变配电所、通信设备、信息机房等电气用房根据电气要求，设置平时排风和火灾气体灭火后排风，即平时排风，发生火灾时电动阀和排风机关闭，待气体灭火后开启电动阀和排风机。排风机为应急电源，排风机在室内外便于操作的地点设置电气开关。

表 4 通风换气次数

5 防排烟系统设计

本工程所有楼梯间均为一层，且靠外墙，满足自然排烟要求。

候车厅面积 1650m ² ，考虑到候车大厅的美观性，以及防烟分区面积不宜超 500m ² 的要求，候车大厅均匀设置 4 个排烟口，分别由 4 台排烟风机控制，当候车大厅发生火灾时，任意排烟口可以同时联动 4 台排烟风机进行同时排烟。补风由候车厅的外门自然补风。

其它面积大于 100m ² 且经常有人停留的房间均设机械排烟，排烟口距离房间最远点不超过 30m ；负担 2 个及 2 个以上防烟分区的排烟量按最大排烟分区的面积乘以 120m ³ /(h·m ² ) 确定。

公共建筑中长度大于 20m 的内走道设置排烟设施。空调通风系统按防火分区设置，风管穿越防火分区的隔墙或楼板处、变形缝的两侧等均设置防火阀（ 70℃ 熔断）。

6 自控设计要求

6.1 冷热源控制（见图 3 ）

图 3 冷热源控制原理图

风冷式制冷系统的电机、压缩机、蒸发器、冷凝器、风机等内部设备的自动控制和安全保护均由机组自带的控制系统监控。机组自带的控制器提供远程操作面板，设置在消防控制室内，可远程操作机组启停，显示运行状态和故障报警信号。

参数监测：冷媒管供、回压差测量，设置自动显示、超限报警；风过滤器堵塞报警。

多联机系统的电机、压缩机、蒸发器、冷凝器、风机等设备的自动控制和安全保护均由机组自带的控制系统监控。由机组自带的控制系统提供机组启停控制、运行状态和故障报警信号的无源接点，就近设置参数显示器及启停控制开关，故障状态显示。

机房专用空调设备自带的控制器，监控功能包括温度控制、湿度控制和机组连锁控制等功能。设备应满足 7×24 全年工况稳定运行。设备提供通信接口，用于远程控制。

图 4 单风机空调机组控制原理图

图 5 送排风机控制原理图

6.2 空调机组控制（见图 4 、图 5 ）

送风温度控制：根据回风风管温度与设定值比较，调节电动调节阀开度，使回风（或室内）温度维持在设定值范围内。

新风量控制：冬夏季工况按照 CO ₂ 浓度控制法（ CO ₂ 监测器设在回风箱内）控制新风、回风风阀和排风风阀开度；过渡季时（可选择），根据室内外焓值的比较，调节新风风阀、回风风阀和排风风阀开度，实现新风量的控制。

机组连锁控制：按照时间程序启停送风机；当送风机启动时，打开新风风阀、回风阀和排风风阀，当送风机停机时，关闭新风阀、回风阀和排风阀。

状态及参数监测：系统内冷媒流量及故障报警状态监测，（送）回风温、湿度监测和室外温、湿度测量，设置自动显示、超限报警，新风过滤器两侧压差监测、压差超限报警；（送、回或排风）风机两侧运行状态（压差）监测、故障报警状态。

图 6 事故排风机控制原理图

6.3 事故排风控制（见图 6 ）

火警时根据消防控制中心指令，在喷射气体灭火前，首先根据指令自动关闭送、排风管道上的电动风阀，并同时关闭所有排风扇、空调室内外机的运行。气体灭火后，手动开启事故排风机并联动电动风阀开启。事故排风机在室内、外便于操作的地点设置电气开关。

6.4 防排烟控制

机械排烟系统中的常闭排烟阀或排烟口应具有火灾自动报警系统自动开启、消防控制室手动开启和现场手动开启功能，其开启信号应与排烟风机联动。当火灾确认后，火灾自动报警系统应在 15s 内联动开启相应防排烟分区的全部排烟阀、排烟口、排烟风机和补风措施，并应在 30s 内自动关闭与排烟无关的通风、空调系统。

7 结语

（ 1 ）对于高铁站等高大空间，气流组织设计是关键，如果气流组织不合理，冬季很容易造成上热下冷的状况。

（ 2 ）高铁站房中信息机房、通信机械室等工艺用房较多，要与工艺专业密切配合，根据工艺提供的发热量计算通风量，空调装机容量。

（ 3 ）人员密集的场所应设 CO ₂ 检测器，并连锁调整新风，以及时降低室内 CO ₂ 浓度，提高室内舒适性。

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