严寒地区地铁区间和车站冬季新风研究

2020-10-25陈克松

工程技术研究 2020年18期

陈克松

（大连轨道交通设计院，辽宁大连 116021）

严寒地区地铁包括沈阳、长春、哈尔滨、呼和浩特以及乌鲁木齐地铁，均设置了开式通风系统，冬季均执行闭式运行，且设置了机械送新风系统，其目的是解决冬季闭式运行阶段人员新风量不足问题。目前对新风量的设置缺少统一定义和算法，实际工程设计中，设计人员很难对其精准把握。基于此，文章主要研究地下车站冬季新风相关问题。

1 人员新风量

1.1 规范规定

《地铁设计规范》（GB 50157-2013）和《城市轨道交通通风空气调节与供暖设计标准》（GB/T 51357-2019）对区间隧道和车站公共区空气质量规定为运营期间的CO2日均浓度小于1500mg/L，每个乘客每小时需供应的新鲜空气量不应少于12.6m3。

1.2 车站及区间隧道新风途径

地铁地下车站和区间隧道联通，形成一个纵向狭长的地下空间，如图1所示。图1中的红色箭头表示列车运行活塞风引起的新风进入车站和区间隧道的流动方向。

1.3 新风量概念

规范上从人均体积量和CO2日均浓度两个方面规定新风量，这两者关系规范上并没有说明，不过却给了研究新风的思路。

人均体积量比较直观，但是定量研究很困难，这是因为站外新风经过图1中的A、B、C、D途径到达区间隧道的过程中，不断地与车站和区间隧道内既有空气进行混合，很难确定沿途不同位置的新风体积占比。国内一些研究机构采用模拟和复杂的测试来探索新风的混合比例问题，但结论并没有推广。

图1 严寒地区冬季闭式运行时段地下车站和区间新风途径示意图

CO2日均浓度概念可以理解成只要CO2日均浓度不超标，即可视为“新风”，这样可通过站厅、站台、区间隧道各处CO2日均浓度测量和客流数据推算其是否是“新风”。

2 客流

地铁地下线工程中，新风量是为人员服务的，讨论新风量之前必须认识各区域人员分布规律（客流）。客流可以分配到站厅、站台和区间三个区域，又分初、近、远期全日客流和高峰小时客流，图1标注的客流是远期高峰小时客流，为工程最大客流量，实际测量的客流均小于图中数值。

3 CO2浓度测量

冬季闭式运行时段某站及其同侧两端区间隧道CO2全天数据如图2所示。

4 测量结果分析

由图2可得出以下信息：

（1）各区域CO2浓度接近、区间隧道纵向浓度差别很小，说明列车活塞风与闭式运行时的地下空间空气“混合”剧烈，区间隧道纵向浓度差别很小。

（2）区间隧道CO2浓度小于站厅、站台，说明活塞风道漏风量比较大，但温度并不低（有实测数据），可见冬季活塞风道适当的漏风量有利于降低CO2浓度，对提高地下空间空气新鲜度有益。

（3）站厅、站台、区间隧道各区域CO2浓度曲线形状相似，且极值点位置近似、各区域浓度基本同步，运营时段浓度逐渐累积上升，至晚高峰结束后渐渐下降，各区域CO2浓度是累计效应，与高峰小时客流量关系不大，而与日客流量有关。曲线上升段说明出入口新风量和活塞风道漏风量之和小于客流新风需求量，曲线下降段则相反，说明在一定封闭条件下，维持浓度不变只和某一个客流量有关。

图2 某城市运营初期冬季闭式运行CO2浓度

（4）如果闭式运行条件不变，远期出入口活塞新风量变化不大，则24h内的CO2浓度曲线应该和图1是相似的，图中数据测试时处于运营近期，客流量约只有远期客流的1/6，图中CO2日均浓度约630mg/L（相对增加值约200mg/L），如果视出入口活塞新风量不变，则可推算远期CO2日均浓度约1630mg/L（相对增加值约1200mg/L），已经超出规范值。

（5）图2测量站是整条线路客流量较大的站，即使是远期CO2浓度也仅刚刚超标，相比其他客流量较小的站，远期CO2基本不会超标。

（6）图中的数值站与站之间是不同的，说明图形与客流和车站封闭程度有关。