吴 进

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014)

0 引言

地铁车站通风空调系统一般包括区间隧道通风兼排烟系统(简称“区间隧道通风系统”)、车站隧道通风兼排烟系统(简称“车站隧道通风系统”)、车站公共区通风空调兼防排烟系统(简称“大系统”)、车站设备区及管理用房通风空调兼防排烟系统(简称“小系统”)以及车站水系统。隧道通风及大、小系统设备均独立配置。运营过程中，各系统服务区域不同，相互独立运行，也可相互联动。

根据地铁工程实际运营情况及理论分析研究，业界对车站隧道通风系统设置的必要性提出了异议，本文基于业内研究及工程实际情况，提出排热风机替代大系统排烟风机的方案，供大家探讨。

1 隧道通风系统

地下车站隧道通风系统分为车站隧道通风系统和区间隧道通风系统，车站隧道通风服务范围为车站屏蔽门外列车停车隧道区域，站台列车停车范围以外隧道部分为区间隧道通风系统服务范围。

区间隧道通风系统主要在列车正常、阻塞、火灾运行工况下，区间内的温度、风速、烟气流向及气压变化满足规范及技术要求，地铁车站一般采用双活塞隧道通风系统，车站两端分别设置两组活塞风井、两台隧道风机及配套风阀、消声器等，隧道风机互为备用，也可并联运行。

车站隧道通风系统主要满足列车到站后排除列车散热以及火灾工况下排烟需求，系统由排热风机、消声器、风阀、土建风道及风口组成，以车站中心里程为界，分为左右两端，每端设置一台排热风机及相应风阀、消声器等，采用变频控制。

图1为某地铁车站隧道通风系统原理图，图中，车站隧道通风系统TEF为排热风机，DZ，DT，DTH为电动风阀，FD，FDH为防火阀，XSQ为消声器。区间隧道通风系统不在本文重点讨论范围，故，相关设备未标记符号。

国内地铁车站排热风机(TEF-A1，B1)风量一般根据客流量和行车对数等数据，采用软件模拟计算分析，取值40 m3/s～50 m3/s，风压600 Pa～800 Pa。本站排热风机参数为40 m3/s,800 Pa。

正常运营时，TEF,DTH,DT为开启状态，轨顶与轨底排风道风量比例为6∶4，由电动风阀调节，防火阀为常开状态，具体控制策略不赘述。

车站隧道火灾工况时，TEF-A1,B1开启，根据着火的区域选择性开启DTH，同时关闭DT，防火阀根据温度自动熔断关闭，排热风机控制策略为：

1)当下行线车站隧道着火时，开启TEF-A1,B1，开启DTH-A1,B1，关闭DTH-A2,B2，关闭DT-A1,A2,B1,B2，区间隧道通风系统辅助排烟。

2)当上行线车站隧道着火时，开启TEF-A1，B1，开启DTH-A2，B2，关闭DTH-A1，B1，关闭DT-A1，A2，B1，B2，区间隧道通风系统辅助排烟。

地铁车站其他紧急情况下全通风模式，排热风机控制策略为：TEF-A1，B1开启，工频运行；DTH，DT开启，且轨顶与轨底排风道风量按6∶4比例调节DTH和DT的状态。

国内关于设置排热风机必要性的讨论主要有以下观点：

1)从排热的角度分析，当地下车站公共区设置了空调系统，室外温度<车站公共区温度<轨行区温度，排热风机有利；车站公共区温度<轨行区温度<室外温度，排热风机不利；车站公共区温度<室外温度<轨行区温度，排热风机利弊需定量分析。

2)从排烟的角度分析，因其功能可由隧道风机替代，故设置的必要性很弱。

3)从工程建设角度分析，因其对土建方案、车站规模、建设工期均有不利影响，设置的必要性也大打折扣。

2 大系统

地铁车站大系统设备集中布置在车站左右两端通风空调机房内，原则上每端设置1台组合式空调机组、1台回排风机、1台排烟风机，以及风管、风阀、消声器、风口等组成。

本文重点讨论地铁车站排烟系统情况，车站A端大系统排烟风机及车站隧道通风系统排热风机机房布置图详见图2，车站大系统原理图详见图3。

本站站厅层公共区面积为2 550 m2，站台公共区面积为1 500 m2。按照《地铁设计规范》中“站厅与站台的公共区每个防烟分区的建筑面积不宜超过2 000 m2”的要求[1]，站厅、站台公共区分别划分两个防烟分区，分别为防烟分区一～防烟分区四，排烟风机PY-A1,B1分别担负防烟分区一、三和防烟分区二、四的排烟量。

按照“地下车站站台、站厅火灾时的排烟量，应根据一个防烟分区的建筑面积1 m3/(m2·min)计算，当排烟设备需要同时排除两个或两个以上防烟分区的烟量时，其设备能力应按排除所负责的防烟分区中最大的两个防烟分区的烟量配置”的原则[2]，排烟风机的计算风量为120 000 m3/h，选型风量一般按计算风量乘以1.2的安全系数，即PY-A1,B1选型风量为40 m3/s。对排烟系统最不利管路进行水力计算，系统阻力损失约为800 Pa。

运营模式上，车站大系统分正常运行的空调和通风模式，以及火灾情况下的排烟模式。正常运行时根据需求不同，在空调季分小新风、全新风、节能工况以及通风季机械送、自然排，机械排、自然送的模式[3-4]，具体控制策略此处不作赘述。

对于排烟模式，根据区域及防烟分区的不同，制定不同的控制策略。所有控制策略均通过启、停相关设备以及各区域、各分区风管的电动风阀完成模式转换。

当A端站厅公共区(防烟分区一)着火时，启动A端大系统排烟风机，开启A端站厅层公共区回排风支管上电动风阀，关闭大系统组空、回排风机以及送风管上电动风阀，关闭站台层公共区排风管上电动风阀；当B端站厅公共区(防烟分区二)着火时，启动B端大系统排烟风机，开启B端站厅层公共区回排风支管上电动风阀，关闭大系统组空、回排风机以及送风管上电动风阀，关闭站台层公共区排风管上电动风阀。

当站台公共区着火时，除满足以面积计算的排烟量外，还应满足站厅到站台楼梯和扶梯口处具有能够有效阻止烟气向上蔓延的气流，且向下气流速度不应小于1.5 m/s，因此对于地铁车站站台公共区着火时，除了启动大系统A，B端排烟风机，开启站台层公共区排风管上电动风阀，关闭其他无关设备及站厅层排风管上电动风阀外，同时都会开启隧道通风系统辅助排烟。

3 方案分析

基于以上对车站隧道通风系统及大系统的分析，本文提出由排热风机替代排烟风机的方案，方案机房布置详如图4所示。

本方案相比原方案(见图2)，取消了原系统中排烟风机PY-A1、止回阀，将PY-A1正压端排烟风管路径改接到排热风机TEF-A1负压段风道内，并在新的排烟风管上设置电动风阀DTH-A3，系统原理详见图1，图3。图3左端中，取消排烟风机PY-A1和止回阀，取消b-c段排烟风管，从b点接出一段新排烟风管b-a，并在b-a上增加电动风阀DTH-A3，图3中a点与图1中a点对应。

对于排热风机替代排烟风机的方案，主要从以下几个方面分析方案可行性：

1)设备参数及方案布置。

当排热风机选型参数与车站大系统排烟风机选型参数相同，或排热风机各项参数大于大系统排烟系统需求，且排热风机的布置满足大系统排烟需求时，理论上，排热风机可替代大系统排烟风机[5-6]。

以本站为例，车站大系统排烟风机选型参数：风量40 m3/s、风压800 Pa，而本站排热风机设备参数：风量40 m3/s，风压800 Pa，两者参数相同；另外根据规范要求，排烟风机宜设置在排烟区的同层或上层，本站排热风机设置在站厅层，满足规范要求。对于其他地铁工程，只要排热风机风量、风压与大系统排烟风机风量、风压相近或者略大，且排热风机设置在排烟区的同层或上层，均可考虑排热风机替代大系统排烟风机。

2)功能使用及系统控制。

a.正常运营。关闭大系统排烟风管上电动风阀，即图3左端中DTH-A3，则车站区间隧道通风系统和大系统两个系统完全隔断，互不干扰，可各自行使其职能，运行策略同2，3章节分析。b.火灾工况。地铁规范对地铁火灾的原则是“预防为主、防消结合”的方针，且一条线、一座换乘车站及其相邻区间的防火设计按同一时间发生一次火灾计，车站公共区和车站隧道区域不考虑同时着火的情况。

车站隧道火灾时，关闭大系统排烟风管上的电动风阀DTH-A3，车站隧道通风系统与大系统为两个独立的系统，车站隧道区域按照章节2中火灾工况根据需求执行相应的模式。

车站公共区火灾时，关闭车站隧道通风系统轨顶、轨底上的电动风阀DTH-A1，A2，DT-A1，A2，切断轨顶、轨底风道，打开车站大系统排烟总管上电动风阀DTH-A3，根据车站公共区火灾发生区域，分别执行各区域排烟模式，控制策略同章节3中排烟模式的分析。

对于隧道通风辅助车站站台公共区排烟的情况，有试验表明，开启4台隧道风机辅助排烟，楼扶梯口部风速为4.1 m/s～6.7 m/s，开启2台排热风机辅助排烟时，楼扶梯口部风速为1.3 m/s～1.9 m/s，可以看出，排热风机辅助站台层公共区排烟的效果不佳，且仅开启隧道风机辅助排烟即可满足要求。

因此由排热风机替代大系统排烟风机对大系统及车站隧道通风系统均影响不大。

3)工程建设及投资。

从建筑布置而言，替代方案，减少了专用排烟机房的设置，可取消此部分土建初投资。另外，每个地铁车站减少2台大系统排烟风机，可相应减少了动力配电、供电系统以及综合监控等专业的相关配置，也可以节省一部分设备初投资，并优化运营维护管理成本。因此，排热风机替代大系统排烟风机有一定的经济价值。

4 结语

目前，国内地铁工程建设过程中，暂未有城市完全取消排热风机的设置。

基于业内对排热风机设置必要性存有异议，为充分利用排热风机，结合以上方案分析及工程实际情况，认为在符合设计条件的情况下，用排热风机替代大系统排烟风机有一定的可行性及利用价值。

因此，建议有条件的地铁车站可考虑由排热风机替代大系统排烟风机的设计方案。