王继坡

（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300308）

0 引言

近些年，我国城市轨道交通发展迅速，新建地铁城市越来越多。在地铁车站的很多专业中，通风空调专业占有举足轻重的地位。对公共区域的通风空调设计方案，在设计中普遍采用两台空调器分设两端，分别负担一半公共区冷负荷。该文将探讨另一种空调器设置方法，即两台空调器均设置于单端，为公共区送风。并通过两种方案的对比，对公共区的空调设计提供一些新建议。

1 项目概况

牡丹桥站位于洛阳市九都西路与解放路交叉口，为地下两层（局部三层）车站，车站长度189米，宽度21.1米。地下一层为站厅层，面积约1800m，地下二层为站台层，面积约1350m。车站共设置四个出入口，其中三个出入口长度均超过60米，需要考虑设置防排烟和空调措施。公共区通风空调方案采用变风量全空气一次回风，过度季节采用通风模式。出入口设置多联机制冷。站厅层的布置图如图1所示。

图1主要表达了小端通风空调机房和车站公共区的位置关系、小端机房的开间进深要求和大致面积需求。左端环控机房布置与站厅层上方（图1中未显示），而右端环控机房布置紧挨站厅公共区，有利于通风空调设备布置。

图1 站厅层布置图

2 单端送风系统布置

2.1 通风空调设备布置

牡丹桥站公共区冷负荷562.9kW，站厅冷负荷302.3kW，站台冷负荷260.6kW，设计两台水冷直接制冷式空调机组（单台风量46100m/h，制冷量281.5kW，风压500Pa），两台机组均设置于右端环控机房，左端不再设置空调机组。右端环控机房内，设置一排风机，用于过度季节通风换气。左右端环控机房内各设置一台排烟风机，满足消防要求。

2.2 设备运营策略

根据运营节能需求，公共区设一集中回风口，混风箱至混风室设连通管，空调季运营时，连通管打开，通过集中回风口进行回风，不再开启排风机，新风量由新风阀连续调节进行补充；过度季节时，打开排风机，关闭集中回风口，由空调机组和排风机进行通风换气。同时，两台机组之间设置旁通管，互为备用。环控机房设备布置如图2所示。

图2表示了单端送风方案时通风空调设备位置的布置。较为细致地表达了两台空调器的连接设置、排风机的设置和排烟风机的设置等问题，同时表达了公共区集中回风口的设置，为单独送风提供了一个可参考的机房布置。

图2 单端送风机组方案布置

3 单端送风系统分析研

3.1 单端送风系统建筑方案

对一个标准地铁车站而言，公共区通风空调设备一般设置于车站两端通风空调机房内，通风空调设备中组合式空调器的设备尺寸最大，通常可达到6米~7米，甚至部分设备长度可达到8米以上。考虑机组前后侧接管、设备检修和人员通行要求，两端环控机房进深一般均要求在15米以上。对地铁车站而言，两端环控机房均为最大的设备用房，优化其布置，对车站规模影响很大。

采用单端送风之后，最大的两端组合式空调器均设置于小端机房内，小端机房满足组合式空调器进深要求即可，大端机房内仅设置通风系统，机房进深仅7米~8米即可满足要求，可直接节约一跨长度，有效地缩减了车站规模。

大端通风空调机房内，仅设置为小系统服务的风机，不再考虑落地的冷水机组、水泵等水系统，设备布置更加规整。可考虑将机房分为多个小机房，分开设置，更加有利于走管线。

对标准地铁车站而言，车站小端一般设置环控机房、环控电控室、照明配电室、配电间和强弱电电井等房间。各个房间单独设置，环控电控室、照明配电室等设置气体灭火系统。小端房间一般较为富裕，会设置备品库、备用间等小房间。

当把两台组合式空调器均设置与一端后，通风空调机房直接由原来的约200平方米，增加至约380平方米，而直接将原来的环控电控柜，放置于环控机房内，强弱电井等小房间也尽量通过夹层设置于机房内。将面积规模较小的照明配电室、配线间等单独设置。两台空调器集中设置在一端机房内，更加有利于运营管理，且机房面积较大，空调器的运输检修更加方便。

房间调整后，环控电控室、照明配电室将不再设置气体灭火系统，环控电控室的散热量可以直接通过环控机房的通风系统进行排出。而其他小房间仅通过一台单独的小排风机即可满足通风要求。对环控机房，紧挨公共区，有利于集中回风、缩短送风距离。小端通风空调机房内，落地设备除两台空调器外，水系统仅有两台冷却水泵和水处理仪，其余设备均为吊装风机，机房更加整齐美观。

对标准车站而言，为了地面美观需求，一般情况下小端新排风井面积基本和大端相当，即使车站小端，新风井一般面积在12㎡左右，排风井面积在16㎡左右。而实际运营中，小端的风量是远小于大端的，风道内风速很小，这就造成了小端土建风井的浪费。

采用单端送风后，左右两端送排风总量基本相当，左右端风井面积相差不大，可同时缩减两端新排风井面积，两端新风井面积要求10㎡、排风井面积14㎡即可满足要求，更加合理充分的利用土建风井。

3.2 单端送风系统通风空调研究

采用单端送风后，大系统两台空调器紧挨公共区，通过连通管，在紧挨机房隔墙处公共区设置集中回风口，在空调季节，可直接关闭回排风机，通过两台水冷直接制冷机组的负压即可实现公共区的回风，与标准车站相比，一端一台的回排风机（功率约15kW）直接减少了两台风机的运行。

冷源及末端设备的选择。对标准车站，均会选择自建冷站，根据《地铁设计规范》GB50157-2013和《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012，冷冻机房应设置在靠近空调负荷中心的位置，在大端机房设置冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵及其配套设备，地面设置冷却塔，通过制备冷水来实现车站的大小系统制冷。

采用单端送风后，仅公共区采用水制冷，不再设置冷水机房。公共区通风空调设备选用两台水冷直接制冷式空调机组，分别服务站厅层和站台层，并在机房设置旁通管，可实现互为备用。两台机组直接实现冷水的制备和空气的处理，并能直接向公共区进行送风。环控机房内设置冷却水泵和冷却水系统，地面设置冷却塔。冷冻水系统已直接集成在机组内，通风空调机房内不设冷冻水泵及冷冻水系统。

由于不再自建冷站，车站小系统不再采用全空气一次回风系统。电气设备用房和管理用房采用多联机+送排风系统，过度季节和冬季，开启送排风降温，空调季节开启多联机系统，人员房间同时开启小新风。不利影响是设备用房采用多联机系统，多联机外机数量较多，需要在地面考虑多联机外机用地，会对地面景观造成影响。

对超长出入口等需要单独制冷的区域，由于不再设置冷水系统，因此只能选择多联机进行制冷。该站的1、3、4号出入口均单独设置多联机系统。多联机系统设备分布较为分散，对运营检修较为不利。

对标准车站，多联机外机较少，可直接考虑设置于排风井底部，室外仅设置冷却塔，对地面景观十分有利。标准车站的超长出入口等其他需要设置空调的区域，都可直接通过设置风机盘管处理，不必过多设置多联机系统。此处差异较大，选择方案时须分外重视。

水冷直接制冷式空调机组风压的选取是单端制冷方案选择的关键。对空调器而言，送风管需跨越整个公共区，最远端送风口距离达到130米，而最近的送风口距离仅20米左右，如何实现最远端送风口有风、如何实现送风口均匀送风是设计的关键。该文将以站厅层一送风管为例，说明设计思路。

选取风管长度92米，共设置方形散流器送风口16个，单个尺寸400mm×400mm。总送风量22144m³/h，单个风口送风量1384m³/h，风口平均风速=2.4m/s。

空气在流动时，静压p=½ρv，动压p=½ρv，孔口出流角tg=v/v，孔口平均速度：=μv（取0.239）。

V/V（风口静压流速/实际风管）应大于1.732，有难度时要保证不小于1.2。站厅风口布置图如图3所示。

图3 站厅风口布置图

站厅支管共设计16个送风口，将风管分为16个断面，逐一对断面风量、风速就行计算。对1断面处：

风口静压流速如式（1）所示。

风口平均流速的计算公式适用于方形散流器，如果采用矩形散流器，需要将公式中的6.2改为5.7。

风口静压如式（2）所示。

风管实际管内风速如式（3）所示。

管内动压如式（4）所示。

全压=P+P=74.75Pa。

计算结果见表1。

表1 单端送风风压计算表

从表1可以看出，可通过适当调整风管管径，实现两个风口之间压力降低约等于两个风口之间的压力损失，基本可实现所有风口风速在2.4m/s左右，即可实现均匀送风。而从第一个风口到最末端风口的压力损失约为75Pa左右。通过调整风管设计，可以实现在设备小风压的前提下满足通风效果。站台层共设置风口28个，采用同样的方法进行计算。然后综合确定设备风压。

消防系统的影响。对大端排烟系统，消防排烟风机需要单独设置，供消防专用，直接上IBP盘，更有利于控制；对小端，由于设置阀门较多，存在更多控制问题，因此需要多加注意。

3.3 单端送风系统对其他专业的影响

单端送风系统对其他专业的影响主要体现在以下4个方面。1） 有利于综合管线布置。对地铁车站而言，大端设备区是所有管线密集区域，管线布置异常困难。一般情况下，标准站内走道管线布置完成后，已无上人检修空间。采用单端送风后，穿越大端设备区的大系统管线的仅有排烟风管一根，非常有利于管线布置。根据2号线现场情况，基本可保证任何一处上人检修。小端公共区第一跨紧挨机房，为管线最复杂处，须与建筑认真配合，留好管线位置。2）有利于运营管理。公共区的设备集中放置，且紧挨公共区，更加方便运营管理。空调机房内，落地设备少，机房空间大，更有利于设备检修、维护。3） 设备运输路径更好设置。两台机组设置与小端，大端没有大型设备，仅考虑风机运输路径即可，一般情况下，仅需考虑2000mm×2500mm的运输路径即可满足要求。而小端一般设备较少，两台机组一起考虑运输路径，更好优化路径布置。4） 对给排水专业，落地空调器集中布置，补水及排水更加方便，可仅考虑在小端空调机房设置清洗水池。车站仅大系统采用冷水制冷，水容量较小。对FASBAS等专业，设备的集中布置也非常有利。

4 结语

该文将牡丹桥站单端送风方案与标准车站全空气送风进行了对比，从土建规模、设备布置、运营管理等多个方面，进行了全方位的比较。有利于对此方案有一个系统的了解。

地铁车站作为一种特殊的地下公共建筑，通风空调方案选择需要慎重。单端送风方案虽然目前并没有大规模采用，但是其作为一个选择，会被越来越多的城市考虑。在方案布置阶段，应结合车站实际情况进行考虑，将该方案作为一个参考选型。