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探讨：地铁通风空调系统的类型和设计优化

发布于：2024-06-26 13:49:26 来自：暖通空调/制冷技术

来源：制冷空调换热器

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地铁通风空调系统是地铁综合自动化系统的一部分，在地铁运营中起着重要的作用。地铁通风空调系统可以根据地铁内部环境的变化自动调节温度、湿度和风量，为乘客创造一个舒适、舒适的环境。本期我们就来探讨下地铁通风空调系统的类型和设计优化。

地铁通风包含哪些部分？

地铁的环境控制系统分为车站通风空调系统以及隧道通风系统。车站通风空调系统分为车站公共区通风空调系统、车站设备管理用房通风空调系统以及车站空调水系统。隧道通风系统分为车站隧道通风系统以及区间隧道通风系统。

1.车站通风空调系统

地铁的通风和空调系统要最先采取通风方式。当夏季的时候平均温度超过25℃，且地铁高峰时间内每个小时的行车对数以及每列车车辆数的乘积要超过180时，车站采取空调系统。

车站公共区的通风和空调系统要依据车站热源构成特点，合理布置车站送排风系统，有效排除温湿以及余热，减少活塞风对站台的颤动。 车站的环境控制系统分为闭式系统、开式系统以及屏蔽门系统。（后文详细讲解）

2.隧道通风系统设计

列车在隧道内行驶时消耗的能量转变为热量散发在隧道中。当行车密度很大时可以让隧道内的温度升高。列车辅助设备和隧道内设备的运行都可以让隧道内的空气温度升高。为保持隧道内正常的卫生条件，就要对隧道进行通风来降低隧道内温度，并向隧道内输送新鲜空气以足够隧道工作人员和车上乘客的生理需要。隧道通风通常设置轨顶排风以及轨底排风。列车产生的大部分热量都分布在站台层，所以设置轨顶排风以及轨底排风，能够有效排除列车进站时带入的热量，然而降低车站空调冷负荷。

3.排烟系统通风设计

（1）设备管理用房的排烟设计 是依据管理用房的要求设置的，要依据相同的使用要求划分在一个系统中，最好和平时排风系统兼用。

（2）站厅以及站台的排烟系统 。通常是正常通风的排风系统兼用的。这系统要满足正常排风和火灾时排烟的要求。

（3）区间隧道的排烟系统 适合用纵向一送一排的推拉式系统。排烟设施最好和平时的隧道通风兼顾。通常在车站的两个端部各设机房，一台风机对一孔隧道，二台风机互为备用，就可以并联运行。

轨道交通通风空调系统特点和现状

1、城市轨道交通通风空调系统的特点
城市轨道交通的通风空调系统具有以下显著特点：
1）城市轨道交通的地下部分犹如一个庞大的横置于地下的狭长箱形建筑物，其内部空间相对闭塞，与外界的空气交换只能通过车站的出入口和有限的隧道、车站通风亭口部来进行。
2）具有显著的内热源和污染源，包括列车牵引系统、车站照明及其他设备产生的巨大热量，列车刹车闸瓦产生的大量粉尘，乘客和工作人员的新陈代谢产生的大量的热湿负荷和CO2气体等污染物。
3）由于土壤的蓄放热特性，地下部分的建筑具有热壑效应显著、冬暖夏凉的特点。
4）列车运行产生巨大的活塞通风效应。

2、城市轨道交通通风空调系统的现状
国外城市轨道交通通风空调系统是随着工程建设不断发展的，从最初完全采用自然通风到后来设置机械通风，再发展到空调降温，基本上与地面建筑设备技术是同步前行的。目前城市轨道交通通风空调系统已经能够满足功能需求，技术比较成熟和可靠。
目前城市轨道交通通风空调系统广泛采用的系统形式如下。
1）通风系统（含自然通风、活塞通风和机械通风）。
2）站台不设屏蔽门的通风空调系统。
3）站台设置屏蔽门的通风空调系统。
笔者在多年的工程实践中发现，城市轨道交通通风空调系统存在诸多问题，其中最主要的问题包括：
1）系统设置构成复杂，控制运行不便；
2）占用面积和空间巨大，地下机房面积一般在1 200～2 500 m2左右，占地下车站总面积的12％～30％；
3）系统运行能耗巨大；
4）系统优化和技术创新，以及新产品、新技术、新工艺的应用进展缓慢。

常见地铁车站空调系统

1、闭式系统
封闭式系统是在站台两侧沿站台的长度方向设置送风管，新风的通风系统向下，排气系统设置在轨道顶部或站台顶部。封闭式系统之所以被称为“封闭式”的原因，是因为该站与外部空气的系统基本上处于中断状态。该系统的运行状态由室外空气焓效应和返回空气焓。例如：室外空气温度大于返回的空气温度和室外空气的焓值小于返回空气焓值，空调系统采用新风系统，否则将只提供最小的新鲜空气到车站。在一般情况下，闭环系统是用于夏季的平均温度是25℃，与交通大学地铁系统的体积。此外，该系统还可以满足消防站运行的要求。

2、开式系统

开放系统是一个可以与隧道连接到车站的系统。有两种类型的开放式系统，有空调和无空调。空调系统安装在车站空调、车站和车站通过空气交换站外空调通风威尔斯；没有空调系统是指车站没有空调，只有设置在隧道多个垂直通风井，并通过机械力来实现在隧道外面的空气传播，同时，新的风在隧道将带来的“活塞效应”，这将减少在车站的温度。开放式系统大多采用夏季平均温度在25摄氏度以下，而在地铁系统中的客流较小。然而，地铁系统最开放的空调系统使用较早，但随着地铁建设规模的不断扩大，开放的空调系统已经不能适应人们的需求，它开始被关闭和PSD系统更换系统。

3、屏蔽门式系统
所谓屏蔽门系统安装在车站和隧道屏蔽门之间，切断车站和隧道环境，同时在车站安装空调系统，并利用机械通风进行隧道通风。通风和制冷要求屏蔽门系统不仅可以实现车站的环境，和屏蔽门会减少驾驶列车空气站噪声造成的影响，避免跌落站台等危险事故的发生，为旅客提供更加安全、舒适的候车环境。采用屏蔽门系后，大大降低了站的空调和制冷的范围，从而减少了空调负荷，降低了电能消耗，具有良好的节能效果。

地铁通风空调系统优化措施

1、采用冷水机组群控系统

冷水机组控制是指利用自动控制技术及相关设备的制冷站（内冷水机组、冷却塔、水泵、阀门等）进行监控，使制冷站设备达到最高效的运行。群控系统将收集和控制各种输入和输出信号，实现多机远程控制和管理，而且对冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔的联锁控制管理。集控制系统可以根据空调系统的监控和管理的需要自动调整，使系统工作在最佳状态和最小能耗。各地铁站冷水机组系统建立了一套独立的控制系统，实现了监控和联锁保护功能。

2、采用合适的空气净化器
在地铁站中，空气处理设备主要由主效过滤器、空气净化器、空气净化器、空气净化器、消声器和风管组成。当空气净化选择静电净化技术时，一般的静电净化器放置在主效过滤器、空气处理过程中的主要效果过滤器-静电净化器-冷却装置-风机-消声器-空气供应。也可以选择静电净化和紫外线技术，也就是说，第一个效果过滤器-静电净化器-紫外线消毒-表冷却器-风力涡轮机-消声器-空气供应。静电净化是科罗娜啤酒放电原理的运用，这样的指控在除尘设备的带电粒子捕获的库仑力，空气中的灰尘颗粒，实现污染物和空气流的分离通过气体电离、粉尘荷电，在四个阶段的尘埃，达到净化空气和灰尘的目的。

3、采用新型通风可调屏蔽门

屏蔽门系统，以适应地铁空调季节的干扰条件下的地铁活塞风速和温度区间的情况下，有效地降低空调的冷却负荷，空调系统的运行仍然是比较有利的。由于传统的系统模型将间隔分割，大面积，所以可以采取一种新型的通风可调的屏蔽门，隧道和站风机组合，以满足不同的风量和压力的需要，设备完全安装在风管内。

4、高效利用自然能源

根据当地实际天气情况，不同季节的冷源和热源应加强储存和利用。我们应该更加重视和利用这类天然气资源，不仅可以解决地铁系统温升的问题。如果寒冷的季节可以储存和使用在一个更炎热的季节，这无疑是一个自然的财富，可以大大降低电力消耗。当室内外的温差小，活塞可用于通风，既能降低噪声的效果，又能降低降噪设备的成本。它是一种天然的能源高效利用，可以降低地铁通风和空调系统的能耗。通过在隧道内运行的列车产生的空气流场，实现了车站和隧道的空气交换，减少了通风机的使用时间，最大限度地减少了能源消耗。

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