浅谈地铁车站通风空调系统的优化设计

梁志恒

（无锡地铁集团有限公司，江苏 无锡 214231）

浅谈地铁车站通风空调系统的优化设计

梁志恒

（无锡地铁集团有限公司，江苏 无锡 214231）

摘 要：随着社会经济水平的提高，城市建设速度的加快，地铁逐渐成为城市主要的交通工具之一。地铁车站是一个特殊的场所，每天有大量的乘客进出，这就对车站环境提出了很高的要求。本文结合实际案例重点分析了常见的地铁通风空调系统的优化设计，同时也对地铁空调通风系统的噪声控制进行了相关的探讨。

关键词：地铁车站；通风空调系统；噪声控制；优化设计

1 地铁空调通风系统概述

地铁车站内的通风空调系统的主要作用是对车站环境的温度、湿度以及风速等进行调节，从而提高车站环境质量，使乘客感觉舒适。然而，通风空调系统在创造舒适环境的同时也在消耗着大量的电能。据统计，地铁运行所消耗的电能有接近一半是由空调系统消耗的，甚至超过了列车驱动消耗的电能。因此，为减少地铁能源消耗，提高地铁运行的经济效益，需要对地铁现有的空调系统进行优化设计。在此之前，我们要了解当前地铁空调系统的构成以及工作原理。

整个车站的空调系统由两个分系统组成，其中一个系统又分为空调大系统与小系统，因此车站空调系统是由大系统、小系统以及水系统组成的。车站大、小系统负责控制车站内环境温度、湿度等参数，实现车站的通风以及排风；而水系统主要负责对空气进行制冷。

车站空调系统在工作时，空调新风机将车站外的新风送入站内，同时组合空调机组对新风进行冷却处理，从而使新风温度达到要求。组合空调机组与水系统通过冷却水回路相连，在机组内完成冷热交换的带有热负荷的冷却水循环回水系统，通过冷却塔将热量排放到外界环境中。同时，冷水机将未经冷热交换的冷却水循环到空调机组内，从而实现冷却水的循环利用。另外，回排风机会将隧道内由于车辆运行而产生的热量排到室外。

2 常见的地铁车站空调系统分析

2.1 闭式系统

闭式系统是指将送风管沿着车站长度方向布置在站台两侧，向下输送新风的通风系统，其排风系统设置在轨道顶端或者站台顶端。闭式系统之所以被称为“闭式”，是因为采用这一系统的车站与外部空气基本处于断绝状态。该系统的工作状态受到室外空气焓值与空调回风焓值的影响。例如：室外空气温度大于空调回风温度，且室外空气焓值小于回风焓值时，空调系统会采用全新风系统，否则只会向站内提供最小新风。一般情况下，闭式系统多用在夏季月平均气温在25℃以上，且运量交大的地铁系统。另外，该系统还可以满足车站运行的消防要求。

2.2 开式系统

开式系统是一种将车站与隧道联系在一起进行通风的系统。开式系统一般存在带空调以及不带空调两种形式。所谓带空调系统就是在车站内设置空调，通过空调与车站内的通风井实现站内与站外的空气交流；而不带空调系统是指车站没有空调，只在隧道内设置多座竖向通风井，并通过机械动力实现隧道内与外界空气的交流，同时利用列车行驶产生的“活塞效应”将隧道内的新风带到车站内，从而降低车站内的温度。

开式系统大多运用在夏季平均温度在25℃以下，且客流量较小的地铁系统中。然而，早期的地铁系统大多都使用开式空调系统，但是随着地铁建设规模的扩大，开式空调系统已经无法适应人们的要求，从而开始被闭式系统以及屏蔽门式系统取代。

2.3 屏蔽门式系统

所谓屏蔽门系统就是在车站与隧道之间安装屏蔽门，隔断车站与隧道环境，同时在车站内安装空调系统，并且采用机械通风井的方式对隧道进行通风。屏蔽门系统不但能够达到车站环境的通风制冷要求，而且屏蔽门还会减少列车行驶对车站造成的气流噪音影响，避免跌落站台等危险事故的发生，给旅客提供更加舒适安全的候车环境。

采用屏蔽门系统后，车站空调制冷负责的范围大大减少，从而降低空调负荷，减少电能消耗，具有良好的节能效果。正是出于这一考虑，在我国南方城市地铁线路改造以及新建工程中，屏蔽门系统得到了十分广泛的应用。

3 工程案例分析——无锡地铁车站通风空调系统优化设计

3.1 通风空调系统优化设计

3.1.1 采用大小系统分设冷源，小系统采用变频多联机

无锡地铁通风空调系统模式为，大系统采用空调水系统，白天为公共区服务，夜间空调水系统停止运行，降低了冷却塔夜间运行带来的扰民隐患，同时，提高了设备的使用寿命，整个系统简单、调试方便，后期维护量小。

设备及人员管理房间采用变频多联机+小新风模式，系统高度集成，运行调试简单，因该系统完全独立于大系统，因此在无锡2号线5月份开始冷滑、热滑以及空载运行时，变频多联机先于空调水系统实施完成，有效的保证了在炎热夏季重要设备用房、管理用房人员进驻的室内工作环境。

变频多联机系统充分利用该系统的变频特性、根据室内负荷自主调节的特点，有效弥补了设备房间发热量动态变化、发热量不准确带来运行能耗过大、设备及人员管理房间过冷的难题。

多联机室外机充分考虑与室外景观、构筑物的结合，保证了室外的景观效果。大、小系统分开后，减小了空调机房的占用面积，节省了土建投资。大、小系统分开后，有效的增加了日常设备的检修天窗时间，对于整个系统的检修、维护提供了便利，同时保证了整个系统的稳定、可靠，提升了系统的服务质量

3.1.2 屏蔽门转换装置

将梁溪大桥站进行试点，在其屏蔽门上方设置可开启的转换装置，可实现过渡季节利用活塞风对车站进行通风，减少空调系统的运行能耗。

3.1.3 采用自然通风/排烟

对高架车站团结路、纺织城站的地下附属用房，将原初步设计设计的机械通风、排烟系统设计为自然通风、排烟，即利用吊装孔、采光通风孔进行自然通风机自然排烟，减小了设备投资及后期设备的运行能耗及维护。

3.1.4 站台公共区排烟模式

针对屏蔽门系统，站台公共区排烟效果差的问题，提出并采取了开启屏蔽门首尾滑动门及中部滑动门、利用隧道风机、排热风机辅助排烟的模式，一次性通过了由中国安全生产科学研究院组织的热烟测试，取得了理想的测试效果，为后续线路的建设提供了重要的参考经验。

3.1.5 效益

采用屏蔽门系统，与闭式系统相比全线可节省初投资1148万元，年运行费用节省1086万元。采用双活塞通风模式，与单活塞模式相比年运行费用节省683万元。大、小系统冷源分开设置，提高了设备的使用寿命，节省投资及设备更新费用1500万元。大、小系统冷源分开设置，减小了空调机房的占用面积，节省了土建投资1100万元。采用大、小系统冷源分开设置及多种节能控制措施后，年运行费用可节省355万元。

3.2 空调系统噪声分析及优化设计

3.2.1 概述

冷却塔在循环水系统中的功能是将循环水系统工程带出的热水予以冷却，以供重复循环使用。目前，已广泛于楼宇、宾馆、商场、地铁工程空调系统中。

在空调工程中，应用最为广泛的是玻璃钢冷却塔，依靠机械通风冷却循环热水。用水泵将循环热水送至水分布器喷出，水沿着填料下淋至水池。由风机将冷空气引入与下淋热水接触，进行热交换，将水冷却。

3.2.2 冷却塔的噪声分析

据调查，冷却塔通常布置在楼宇的裙房上，又受市政规划的限制，很多机组布置在稠密的居民区或离民宅近在咫尺的地盘之中，成为一个拢民的噪声污染源，近年来，民民投诉事件已屡见不鲜。

冷却塔噪声声功率级Lw的估算

根据I·Dyer 等人研究提出了Lw的近似计算公式。

Lw=105+101gHP dB

式中：HP为风机马力（kW）。

对于玻璃钢冷却塔的噪声测量，最低限度是在塔顶四个侧向和顶部45方向距风机出风口1.5m处，测定其声压级再求出声功率级。若根据《玻璃纤维增强塑料冷却塔》（GB7190-88）规定。在测点取塔径一倍距离（Dm）处测得其声压级。

（2）冷水塔噪声源分析：内容述及噪声发生机理。包括风机噪声、机械噪声、电动机噪声、淋水噪声、水泵噪声等等。经噪声源分析及现场噪声测定，可以判断塔顶风机噪声是冷水塔最主要的噪声源。且其噪声频响的低、中频成份尤为突出，其次为淋水声。故隆噪治理应首先测重于控制上述两大声源的噪声。

（3）冷却塔噪声控制的优化措施

①控制声源噪声。可通过用大叶轮、阔叶孤形叶片、风机端平的平整度及动平衡低转速电动机，低噪声轴承等等措施，能有效地降低风机噪声。

②在风机顶端安装消声导流筒、ZP型阻性消声器、导流消声弯头等措施降低风机噪声，且能改变喷淋水、喷雾方向，即背离人群经过的场合。

③采用DZ型通风消声百叶屏，将塔体四侧或三侧向遮挡起来，以确保有足够的新风进入塔体内部，又能有效地降低淋水噪声以及从塔体侧壁传至外部的淋水噪声。

④在通风消声百叶屏顶端朝塔身方向伸展吸隔声防雨障板，能有效地控制塔体与消声百叶之间空间转至外界的噪声。

结语

地铁车站空调系统是确保车站环境质量的重要设备，直接影响到乘客的舒适度体验。然而，当前很多地铁车站空调系统都有能源消耗大、节能效果差、噪声污染等问题，这些问题既增加了地铁运营成本，也不利于地铁行业的发展。因此，文章结合某一工程实例对车站空调系统进行了优化设计的相关分析，有效的解决了以上问题，为地铁工程建设改造提供了理论和实践的参考。

参考文献

[1]杨长艳.地铁车站通风空调系统优化设计探讨[J].中国高新技术企业，2015 （07）.

中图分类号：U231

文献标识码：A