地下车站公共区空气处理过程的确定

2016-02-13杨宁

铁路技术创新 2016年6期

■ 杨宁

地下车站公共区空气处理过程的确定

■ 杨宁

近年来全国地铁建设蓬勃发展，但地铁暖通空调设计并没有形成完整的计算体系，造成地铁暖通设计水平参差不齐的粗放型现状。地铁车站通风空调系统与一般民用建筑的空调系统有所不同，其空气处理过程及室内参数的确定也有其自身特点。以深圳地铁11号线碧海站为例，对空气处理过程进行系统梳理，论述地下车站公共区通风空调系统空气处理过程的确定方法；采用循环迭代的方式确定空气状态参数、风量计算及确定空调的风量及冷量。

深圳地铁；地下车站；公共区；冷负荷；空气处理；焓湿图；送风温差；风机温升；管道温升

碧海站是深圳地铁11号线的第8座车站，为地下标准岛式车站。车站通风空调系统采用屏蔽门制式，站厅层设计温度为30 ℃，站台层设计温度为28 ℃，相对湿度40%～70%。

1 车站公共区冷负荷计算

在确定空气处理过程前，首先进行车站公共区冷负荷计算，确定站厅、站台层冷负荷、湿负荷，热湿比等。

地下车站的负荷不受外界环境的影响，不需要考虑建筑物围护结构对负荷的影响，其主要来源于车站的人员、设备、车站与隧道区间的热交换、车站与出入口之间的热交换等。关于冷负荷计算的内容在参考文献[1]中详细论述，不再赘述。

2 确定空调系统送风量

2.1 送风温差

根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[2]7．4．10规定：舒适性空调送风温差不宜大于10 ℃（送风口高度不大于5 m时），所以计算将送风温差设定为10 ℃。

设定厅台混合状态点为29 ℃，送风状态点为19 ℃，对于站厅层送风温差为11 ℃，站台层送风温差为9 ℃。

2.2 送风量

首先根据负荷计算及相关规范确定以下风量：G1——送风量，m3/s；

G2——自然进风风量，m3/s；G3——回风风量，m3/s；

G4——屏蔽门漏风量，m3/s；G5——空调新风量，m3/s。

2.2.1 送风量G1

利用显冷负荷及送风温差，分别计算站厅及站台层送风量：

式中：Q显为显冷负荷，kW；Δt为送风温差，℃。

2.2.2 空调新风量G5

确定空调新风量需要考虑3个因素。

（1）满足人员要求[3]：公共区空调季小新风量运行时，新风量每位乘客按≥20 m3/h计算；非空调季新风量每位乘客按≥30 m3/h计算，且换气次数≥5次/h。

（2）空调系统新风量不小于总风量10%[4]。

（3）屏蔽门漏风量。

一般新风量计算有2种，即在以上3者取最大值计算，或以（1）（2）项中取两者最大值计算。

由于屏蔽门漏风量随着行车间隔呈脉冲性变化，在其开启期间达到峰值，关闭后，漏风量趋近于零。新风机的风量是稳定的，无法随着这种波动而变化，所以车站内的压力变化无法避免。因此，建议新风量按照（1）（2）项中取两者最大值计算，而与屏蔽门漏风量的差值按照由出入口车站自然进风考虑，并将这部分负荷计入车站。

2.2.3 回风风量G3

回风风量=送风量G1-空调新风量G5。

2.2.4 屏蔽门漏风量G4

屏蔽门漏风量，一般可取7．5～10．0 m3/s[1]。

2.2.5 自然进风风量G2

自然进风风量G2=屏蔽门漏风量G4-空调新风量G5。

3 空气处理过程及处理状态参数

3.1 绘制焓湿图

根据车站空气处理过程，绘制焓湿图（见图1）。由于参数尚未确定，此时是根据已知的空气状态点温度及热湿比绘制的示意图，室内空气状态点湿度控制在40%～70%。

图1 焓湿图

站厅站台回风N经风机及管道温升达N'，与新风在H点混合后，经表冷器进行降温减湿处理至状态点S'，经风机及管道温升达到S，并由管道送至站厅及站台，送至站厅及站台的空气分别吸收余热余湿，并沿热湿比线ε1、ε2到达站厅及站台的设计参数N1、N2，站厅空气N1与站台空气N2混合后达到回风状态点N。空气处理过程状态点见表1，碧海站空气处理过程见表2。

3.2 空气处理过程的确定和校核

采用循环迭代的方式，确定送风状态点的参数，设定其相对湿度，由此计算出其他状态点参数；判别站厅和站台的相对湿度是否满足40%～70%的要求，同时表冷器出风状态点应尽量使接近机器露点（90%～95%）；如果满足，则计算结束，否则需要重新调整送风状态点参数计算。具体步骤如下：

表1 空气处理过程状态点

表2 碧海站空气处理过程

（1）确定站厅N1、站台N2、室外W、送风状态点S、表冷器出风状态点S'的温度。

（2）根据温度查表得到该温度下饱和分压力Pgb。

（3）试输入送风状态S点相对湿度φ为85%。

（4）计算送风状态点的焓湿量：

式中：B为标准大气压，101 300 Pa。

（5）计算站台站厅、空气状态点的焓湿量及相对湿度:

将式（5）代入式（4），可得到：

式中：站厅层送风温差Δt为11 ℃，站台层送风温差Δt为 9 ℃。

（6）计算表冷器出风状态点S'的温度及相对湿度。

风机和管道温升使表冷器出风状态点S'沿等湿线到达送风状态点S，确定S'点的状态，需要确定风机和送风管道产生温升。

①风机温升及由此产生的冷负荷[5]。

风机机械能转化成热能，造成空气温度升高（该温升并不是由电机散热产生，即使空气不流经电机，仍会使空气温度升高）。空气通过风机的温升计算可以参照《全国民用建筑工程设计技术措施：暖通空调：动力》5．2．5，记做Δt1：式中：QF为风机负荷，kW；H为风机风压，Pa；G1为风量，m3/s；η为电机安装位置系数，当电机安装在气流内时，η=1，否则η=η2；η1为风机效率；η2为电机效率，取0．8～0．9。