带上盖开发地铁车辆段运用库通风系统探讨

曾雯

中铁第四勘察设计院集团有限公司

截止2019 年底，我国已有40 多个城市开通城市轨道交通运营线路，已运营车辆段和停车场达到300座以上。单座车辆段和停车场一般占地面积约5～10万m2，占地规模较大，为有效利用城市有限的土地资源，地铁设计人员提出在车辆段和停车场上部增加盖板进行上盖物业开发，盖板上修建住宅，商场，学校，公园及其他公用设施。运用库一般为车辆段内最大的单体建筑，增加上盖物业开发后运用库无法利用屋顶天窗自然通风，国内尚无对带上盖物业开发运用库统一通风系统设计标准。基于上述问题，笔者结合近年来设计及实践经验，对带上盖物业开发运用库多种通风系统方案进行探讨分析。

1 带上盖物业开发运用库概况

带上盖物业开发车辆段一般设置两层盖板：第一层盖板设置在9 m 高度，盖上为物业开发配套汽车库，盖下为车辆段。第二层盖板设置在15 m 左右高度，盖上为住宅、商场、学校等物业开发项目（图1）。

图1 典型带上盖物业开发车辆段运用库剖面图

地铁车辆段运用库临近咽喉区设置，包含停车场列检库、双周/三月检库、附属用房，承担地铁列车的日常停车，维修及保养等（图2）。运用库设置在9 m 盖板以下，运用库火灾危险类别为戊类厂房，建筑面积2～6 万m2，库区建筑层数一层。运用库靠咽喉区库前端每个列位设置一处敞开门洞，其余各侧设置固定或可开启门窗。

图2 某车辆段总平面示意图

2 带上盖物业开发运用库通风系统方案的介绍

运用库面积较大，层高较高，属于高大空间建筑。带上盖物业开发的运用库由于设置上盖，但四周敞开，故一般采用机械排风，侧墙外窗和靠咽喉区门洞自然进风通风系统。运用库可按下列工业厂房热平衡方程式[1]计算机械通风量：

式中：ΣQb为围护结构、材料吸收的总失热量，kW；ΣQf为生产设备、产品及采暖散热设备的总放热量，kW；Lp为局部和全面排风风量，m3/s；Ljj为机械进风量，m3/s；Lzj为自然进风量，m3/s；Lhx为再循环空气量，m3/s；ρn为室内空气密度，kg/m3；ρw为室外空气密度，kg/m3；tn为室内排出空气温度，℃；tw为室外空气计算温度，℃；tjj为机械进风温度，℃；ts为再循环送风温度，℃；c 为空气的质量比热，其值为1.01 kJ/(kg·℃)。

运用库虽然体积很大，但内部发热量及人员密度很小，采用较大的换气次数不利于运行节能，按《城市轨道交通通风空气调节与供暖设计标准》GB/T 51357-2019 第3.1.20 条[2]：当车辆综合基地的停车库，列检库，洗车库，月检库等运用和检修生产设施库室夏季采用机械通风时，换气次数不宜小于1 次/h。当房间高度大于6 m 时，机械通风量可按6 m3/(h·m2)计算。故当缺少相关计算参数时，也可按不小于1 次/h计算机械通风量。

目前带上盖物业开发运用库主要采用如下四种通风系统：

1）方案一：机械排烟兼机械通风系统（共用风机和风管）+壁挂式风扇

带上盖物业开发的运用库不满足自然排烟条件，需设置机械排烟系统。鉴于运用库内已设置机械排烟系统，为节省投资，武汉[3]、徐州、郑州等地车辆段在运用库内设置机械排烟兼机械通风系统（共用风机和风管），风机采用双速风机，低速用于平时通风换气，高速用于火灾时排烟。

该系统属于横向通风系统，运用库空间较高，且为避免与库内接触网安装位置冲突，排风口安装高度一般在6 m 以上，造成库内工作人员作业区域风速极低。尤其在库房中部区域，由于离进风口较远且无搅动气流，该区域空气品质较差、温度较高。为满足库内各工位局部降温需求，该方案需设置壁挂式强力风扇及移动式工业冷气机辅助通风降温。

2）方案二：机械排烟兼机械通风系统（共用风机和风管）+大型工业吊扇

为解决方案一人员作业区无搅动气流的问题，温州市域铁路车辆段及部分高速铁路车辆段运用库设置大型工业吊扇增强库内气流运动。大型工业吊扇直径5～7 m，搅动风量单台可达60 万m3/h 左右，超大的覆盖半径和风量可以有效带动运用库内气流的有序运动和混合，结合库内的机械通风和自然进风系统，可改善库内的空气品质，做到全覆盖无死角通风。但大型工业吊扇应避开运用库内接触网安装区域、上方开孔区域、柱子设置，以避免对周围设施运行造成影响。由于带上盖物业开发运用库内柱子布置较密，故大型工业吊扇适合采用接触轨供电的运用库。

3）方案三：机械排烟、机械通风系统（分设风机和风管）+壁挂式风扇

考虑运用库平时通风的风量比较小，机械排烟和机械排风的风量比值可达10:1，共用风机和风管存在风量不匹配、排风不均匀问题，而且风机噪声比较大，对上盖物业开发会造成噪声污染，为解决上述问题，南昌、东莞等地车辆段在运用库内设置与机械排烟系统分设风机和风管的机械通风系统。

4）方案四：诱导通风系统+壁式强力排风机

该方案从靠近咽喉区的运用库库前端门洞引进室外新鲜空气，沿列位设置的诱导推射风机搅动周围的静止空气，同时带动周围空气沿列位纵向接力传送，最终通过库尾端的壁式强力排风机排出（图3），从而使运用库内气流形成连续的纵向流动，属于典型的纵向通风系统，该方案已应用于杭州、上海、金华、洛阳等地带上盖物业开发的运用库通风设计。

区别于传统的横向通风系统，纵向通风系统属于无风管通风系统。诱导推射风机的风口为变风量风口，可以上下左右调节送风角度。风机自带过滤段，具有自动过滤除尘的功能。可高效改善运用库内工作人员作业区域的通风效果和空气品质，工作区断面平均风速一般可达1.5 m/s 左右，空气龄时间最长不超过1000 s。诱导通风系统可以根据设定的温湿度、二氧化碳、PM2.5 等参数要求控制运行台数和调节单台风机运行速度，也可以按股道分组运行控制。

图3 带上盖物业开发的运用库诱导风机系统示意图

3 各通风系统方案探讨分析

从经济性方面分析：初期投资方案四＞方案三＞方案二＞方案一。诱导通风系统由于200～300 m2需要设置一台诱导推射风机，且还需设置壁式强力排风机以及单独的控制系统，而目前市面上用于高大空间的诱导推射风机售价约5 万元/台（含控制系统），故相较于传统的横向通风系统，该系统初期投资最高。但由于诱导通风系统控制比较灵活，可以按股道分组运行控制，也可以调节单台风机运行速度，故该系统运行费用最低，一般10 年之内可回收相对于横向通风系统增加的初期投资费用。

从舒适性方面分析：工作人员舒适性方案四＞方案二＞方案三＞方案一。方案一和方案三工作人员活动区域气流扰动极小，长期直吹壁挂式风扇会带来风扇病等健康问题，且壁挂式风扇覆盖面积有限，需设置移动式工业冷气机辅助通风降温，方案三由于排风口可以均匀布置，故舒适性方面优于方案一。方案二和方案四工作人员活动区域气流扰动极大，方案四基本可做到无死角通风、模拟自然风的均匀风速场，故舒适性方面优于方案二。

从土建设计方面分析：对土建的影响方案四＜方案一＜方案二＜方案三。方案三相较于其他三个方案，需要增加通风机房、风管穿墙或楼板的开孔，且该方案运用库内同时存在排烟风管和排风管，将大大降低库内的净高。

从上盖物业开发方面分析：目前运用库方案一～方案三通风机房一般设置在上盖物业开发汽车库或库外白地。若通风机房设置在上盖物业开发汽车库内：一方面影响后期的运营维护，上盖物业开发和盖下车辆段属于两个不同的单位运营，通风机房内设备附件等需要检修维护时需要经过上盖物业开发单位同意后方可进入，增加了检修难度。另一方面影响上盖物业开发区域的环境品质，由于通风风机需要长时间开启，产生的噪声不可避免对汽车库造成噪音污染，且通过风井排出的运用库污浊空气将降低上盖物业开发区域的空气品质。再者通风机房将占用汽车库有限的使用面积，通风机房顶部的排风井将影响上盖物业开发的整体布局和美观。故笔者认为运用库若采用方案一～方案三通风系统，通风和排烟机房建议设置在库外白地。

4 结语

本文对目前常用的带上盖物业开发运用库通风系统方案进行了探讨和分析，结合笔者近年来的设计及实践过程中总结的经验，提出如下建议和思考：

1）应从经济性、舒适性、对上盖物业开发的影响、对土建的影响等其他受限条件综合考虑后选择带上盖物业开发运用库通风系统方案。在经济条件允许的情况下，建议考虑设置舒适性和空气品质最高的纵向通风系统。横向通风系统应设置有效的辅助降温措施。

2）横向通风系统尽量在库外白地外挂通风和排烟机房，以减少对上盖物业开发的影响。如确需将机房设置在上盖汽车库内，应做好风机降噪措施，且机房上部的通风井应远离上盖物业开发建筑，并与景观绿地结合设置，尽可能减少对上盖物业建筑品质的影响。

3）北方地区运用库目前一般采用高大空间供暖设备采暖（垂直送风型），该设备吊装在运用库上部空间，采用旋流风口送风，将处理后的空气，通过自上而下的强制空气对流送至地面工作区，用于满足高大空间供暖需求。该设备也可在夏季和过渡季节用做送风机（空气未经处理）搅动库内的气流，结合库内横向排风系统，对库内进行通风降温。在今后的北方地区带上盖物业开发运用库通风设计中，笔者认为可考虑该方案的可行性。