地铁通风空调及防排烟系统设计常见问题浅析.doc

1、地铁通风空调及防排烟系统设计常见问题浅析摘要：本文主要针对目前地铁通风空调及防排烟系统设计过程中存在的一些问题进行了分析讨论，并给出了笔者的一些建议。 关键字：单活塞、双活塞、管线综合、屏蔽门漏风。 中图分类号： TE684 文献标识码： A 由于屏蔽门系统相比于闭式系统具有诸多优势，目前国内轨道交通大都设置了屏蔽门，以下讨论将针对屏蔽门制式下的地铁通风空调系统展开。 1.地铁通风空调及防排烟系统组成 地铁的通风空调系统包括隧道通风系统和车站通风空调系统两大部分：隧道通风系统分为区间隧道通风系统和车站隧道通风系统两部分；车站通风空调系统又分为车站公共区通风空调及防排烟系统（简称大系统） 、车站

2、设备管理用房通风空调及防排烟系统（简称小系统）以及空调制冷水系统（简称水系统） 。 2.地铁通风空调及防排烟系统设计常见问题 1）问题一 区间隧道通风系统气流组织不顺畅 对于区间隧道通风系统，活塞风道的长度不应过长，面积应严格控制，且拐弯不宜过多，以便降低正常运营时区间活塞风释放时的阻力，实际实施过程当中，由于受工程条件的限制，部分设置于城市交通主干道下方的地铁车站，风亭要出地面需要经过较长的路径，这样导致部分车站活塞风道超长，有的长达 70-100m，对于这样的活塞风道，活塞效应几乎消失殆尽，如果这样的车站在一条线路中连续出现，则对区间隧道的温度及新风量控制极为不利，可采取加大排热风机风量的

3、办法增大区间的换气量，以实现系统控制目标。 对于设置双活塞风道的隧道通风系统，有两种做法,详见下图，以下两种系统原理要求实现的系统功能一致，即正常运营时排除区间隧道的余热余湿，事故时能合理组织气流，引导疏散。 图 1 双活塞系统形式一图 2 双活塞系统形式二 对于图 1 所示的系统形式而言，正常运营时，活塞风需经过两个活塞风阀，且一般情况下都有活塞风阀直接设置于轨行区正上方。该系统形式对活塞风的释放相对不利，另外也加大了运营风险，一个 20 平方的组合式风阀直接设置于轨行区正上方，对设备以及施工安装均提出了较高要求；此种系统形式两台隧道风机可以于附属风道内前后错开布置，特殊情况下可减少对土建风

4、道的宽度要求（详见附图 3） ，但同时容易产生隧道风机备用功能较弱的情况，隧道风机入口与机械风阀（活塞风阀）位置平齐，对隧道通风系统的气流组织不利。 图 3 双活塞系统平面布置 对于图 2 所示隧道通风系统原理，则能严格保证机械风口位于隧道风机入口以外，但其对附属风道的宽度提出了要求。由于没有指标性规定，当土建条件发生变化时，按图 1 所示原理，实施起来部分车站将难以满足系统要求。 2）问题二 通风空调系统设备检修维护空间预留不到位。 此问题产生的原因有两个：第一，土建空间受限，此为先天不足，虽然地下空间造价不菲，理应控制规模，但基本功能性需求应得到满足。第二，本专业设计过程中，忽略了各类设备

5、的检修运营维护需求，没有把设备专业对土建的要求落到实处，在专业设计过程中也未充分合理的分配有限空间，考虑设备可维护可操作，此为后天设计不足。此问题目前普遍存在于轨道交通领域，要解决此问题，应加强与土建专业的配合，把本专业需求准确及时的提出来，本专业设计时应精细化。 3）问题三 大系统新风取值标准中不再考虑屏蔽门漏风这一项 地铁相对于民用建筑之最大不同之一在于，民建空调环境均为微正压，这对于空调区域的温湿度控制是有利的，而对于地铁车站的公共区来讲，由于活塞效应及轨道排热效应的存在，列车进出站时屏蔽门的开启、关闭导致了站台公共区与车站隧道之间发生热质交换，车站隧道的压力在一个行车间隔内不断变化，站

6、台公共区的冷空气也将随之进出车站隧道。下图所示为某地铁车站站台屏蔽门漏风规律，图中横坐标是停站时间（每个红柱前的每个白柱代表一节车的门漏风情况，红柱是一列车的代数和） ，纵坐标是按一种计算工具分析计算的漏风量，从红色柱的趋势可以看出，列车停站的前 9 秒，由于活塞风的作用，是从区间隧道向站台公共区进风的，从 9 秒以后，由于活塞作用减弱，轨道排风的效应占主导地位，逐渐从站台公共区向区间隧道漏风。屏蔽门的漏风量与行车对数、每个车站的活动门数，车站轨道排风机的排风量，停站时间都密切相关。 图 4 车站屏蔽门漏风趋势 鉴于车站站台屏蔽门漏风是客观存在的实施，而且近远期漏风量值不一样，为满足车站公共区

7、近远期热环境的控制要求，车站大系统设计应考虑屏蔽门的漏风量问题，目前做法有两种，第一种：大系统新风量考虑屏蔽门漏风量，新风机的取值标准按以下三者最大值取：（1）每计算人员按 20m3/人h 计；（2）新风量不小于系统总送风量的10；（3）屏蔽门漏风量；屏蔽门漏风量值可取至 6-8 立方/秒，新风机一般按屏蔽门漏风量进行取值；第二种：大系统新风量不再考虑屏蔽门漏风量，新风机的取值标准按以下两者最大值取：（1）每计算人员按20m3/人h 计；（2）新风量不小于系统总送风量的 10；新风机的取值不再考虑屏蔽门漏风，但车站公共区需附加一部分热量。第二种做法完全是从节能的角度出发而提出的，而实际上，不考

8、虑实际使用效果，不考虑远期公共区的热环境，为节能而节能的做法，值得商榷。屏蔽门有漏风是不争的事实，车站公共区漏向区间隧道的风有两个途径补充，要么从出入口无组织的补入，要么通过新风机集中从大系统组合式柜机入口经过处理以后补入，显然，对空调系统而言，为避免过量热湿空气从出入口涌入站厅公共区，对公共区热环境造成较大冲击，后者处理方法更为合理。同时，由上图可以看出，一个行车间隔内，车站公共区不但有冷风渗漏至区间隧道，区间隧道也有热风渗透至站台公共区，为此站台公共区还应考虑一定量的附加冷负荷。 4）问题四 大系统站厅排烟效果较差 按目前常用大系统原理，地铁车站公共区的排烟风机与回排风机并联安装，共用负压

9、管路，为防止串烟的发生，正压管路通常分开设置。风机前后均装有风阀、静压箱、弯头等局部阻力构件，导致风机进出口局部阻力大幅度增加，尤其是在排烟风机运行时风速较大导致局部阻力陡增。另外大系统的排烟管路与空调回排风管路合用，一般为站厅和站台服务的空调回排风支管上均设置有电动风量调节阀，以满足站厅、站台火灾分区排烟的模式要求，由于站厅、站台支路上的电动风量调节阀是根据厅台空调送风量及管路设计进行开度调定的，站台送风量较大，管路较长，一般为最不利环路，因此站厅的电动风量调节阀应处于较小的开度，排烟风机压头设计时，仅根据站台最不利环路进行水利计算，一旦切换至站厅火灾模式时，站厅支路排烟阻力没有考虑相应电动

10、风量调节阀的半开阻力，导致风机压头不够，排烟量达不到设计值。今后设计中要注意避免风机前后的局部阻力构件离风机太近（原则上与风机口距离应不小于 2.5 倍的当量直径） ，风管的连接尽量顺畅，且宜适当降低机房内排烟管道的风速；避免并联的大风机前后设置静压箱，尽量该用“裤叉管”三通的连接方式，有效降低局部阻力。站厅排烟支路上设置的电动风量调节阀应在站厅排烟时处于全开工况，以降低站厅排烟支路的局部阻力。 8）问题五 地铁系统防火阀设置要求不尽相同，没有统一规则。 关于地铁防火阀的设置， 建筑设计防火规范 （GB 50016-2006） 、人民防空工程设计防火规范 （GB 50098-98） （2001

11、 年版）和地铁设计规范 （GB 50157-2003）三本规范中均有相应章节说明，综合以上各规范的要求，防火阀所“防”的对象为“火” ，包括风管内的“火” ，但更重要的是风管外的“火” ；“防”的目标是防止火势沿风管蔓延。 防火的目的，在于把火灾影响控制在最小范围内。对于那些“重要的” 、 “火灾危险程度高的”的设备用房，应采用具有一定耐火时限的分隔物（隔墙和楼板）与其它部位隔开。 建规第7.2.3、7.2.5、7.2.9， 高规第 5.2.7、5.2.8， 地铁规范第19.1.11 等条文均体现了这一思想。故，防火阀的基本作用为：风管破坏那些“重要的” 、 “火灾危险程度高的”的设备用房分隔物（墙体、楼板、卷帘）的耐火时限处，用防火阀“补强” 。即，有阀必有墙（板、卷帘） 。防火阀必须紧靠墙体设置。 结合地铁工程特点，应在以下位置设防火阀； 1风管穿越空调机房、冷水机房隔墙； 2风管穿越楼板处； 3风管穿越气体灭火防护区隔墙、气瓶间隔墙、消防泵房、车控室等重要房间隔墙处； 4风管穿越封闭楼梯间的隔墙处； 5风管穿越公共区与设备管理用房区隔墙处。 主要参考文献： 1.地铁设计规范 （GB 50157-2003） ； 2.建筑设计防火规范 （GB 50016-2006） ； 3. 人民防空工程设计防火规范 （GB 50098-98） （2001 年版） ；