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复合式通风空调系统在太原地铁2号线中的应用

2024-08-29 来源:步旅网
第41卷第9期 ・l26・ 2 0 1 5年3月 山 西 建 .筑 SHANXI ARCHITECTURE Vo1.41 No.9 Mar. 2015 文章编号:1009・6825(2015)09-0126-03 复合式通风空调系统在太原地铁2号线中的应用 李德辉摘邓保顺郭永桢黎元龙 710043) (中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安要:对太原市地铁2号线工程概况进行了介绍,结合太原市气候特点,确定了公共区室内外设计参数,并通过对通风空调系统 形式的比较分析,采用全空气新风冷却空调系统,指出该系统设计方案安全、合理,可显著提高车站环境的舒适性。 关键词:地铁,空调系统,设计参数,气候 中图分类号:U231.5 文献标识码:A 其变化幅度与大连市、天津市、兰州市比较接近,比沈阳市、北京 1 工程概况 均大于其他城市。 太原市地铁2号线线路总长37.2 km,共设30座车站。2号 市和哈尔滨市的变化幅度小外,3)夏暖冬冷、夏季空气相对干燥。太原市最热月平均温度 线分两期建设,一期工程南起人民南路站,北至西涧河站,全长 23.7 km,共设2l座地下车站(5座换乘站),平均站间距1 213 m。 24.58℃,且6月,7月,8月,三个月的月平均温度均在22 左 设车辆段及综合维修基地1座、主变电站2座,与1号,3号,4号, 5号线共用一个控制中心。车辆采用A型车,4动2拖6节编组; 右;最冷月平均温度为一4.3℃,1月,2月,12月,三个月的月平 均温度均低于0 oC。具有明显的夏暖冬冷特点,且各季节温度变 远景年限最大行车密度30 Xff/h;最高运行速度80 km/h。设计年 度:初期2020年、近期2027年、远期2042年。 化比较明显。太原市极端最高温度为37.4 oC,与成都市接近,略 高于大连市和沈阳市外,均低于其他城市;太原市没有日最高气 温不小于35℃的天数,典型年份日最高温度为34.2 oC;夏季最 于2013年1月23日~25日,完成《太原市城市轨道交通2 热月月平均相对湿度为70.4%,全年平均相对湿度为55.7%,低 号线一期工程(小店南~西涧河)可行性研究报告》评审,2014年 于除兰州市外的其他城市。因此,具有全年四季比较分明、夏暖 1月15日一17日,完成《太原市城市轨道交通2号线一期工程 冬冷、气候干燥的特点。 (人民南路一西涧河)初步设计》评审。 通风空调系统设计主要包括全部地下车站通风空调防排烟系 统设计和全线地下区间隧道通风防排烟系统设计,其中公共区室内 4)夏季空调室外计算焓值低。太原市夏季空调计算干球温 度为31.1 oC,与沈阳市、成都市接近,高于大连市、哈尔滨市外, 均低于其他城市。夏季空调室外计算焓值为77.50 kJ/kg,与站厅 外设计参数的确定、通风空调系统形式确定是工程设计的重难点。 2公共区室内外设计参数的确定 站台室内平均计算焓值69.75 kJ/kg(站厅、站台室内设计标准的 确定详见2.3节)相差较小,室外焓值高于室内焓值的时段较短, 2.1 太原市与国内其他城市气象资料对比 约为16 d。 5)夏季空调时间较短。太原市日最高温度超过30℃的年平 利用《中国建筑热环境分析专用气象数据集》(1984年一 北京为67 d,天津为60 d,沈阳为33 d,哈尔滨为 2003年近2O年)及太原市气象部门提供的气象参数(2001年一 均天数为33 d,兰州为35 d,在夏季有约一个月的高温天气,且室外焓值高 2011年近11年),对太原市气象资料的分析、整理和汇总,经研究 26 d,于室内焓值的时段约为16 d,即夏季需要开启空调的时间较短。 分析,太原市气候有如下特点: 1)年平均温度低。太原市的年平均温度为10.8 oC,年平均 综上,太原市全年温度变化大、夏暖冬冷、早晚温差大、全年 通风空调系统的设置应充分考 温度除比沈阳市、哈尔滨市和兰州市高外,均低于其他城市的年 空气相对湿度低、空气比较干燥,虑气候特点,其气候特点与哈尔滨、大连市、兰州市较为接近,地 平均温度,与大连市接近。 一2)全年气温变化幅度较大。太原市一月份的平均温度为 铁工程通风空调系统的设计可借鉴哈尔滨市、大连市、兰州市地  4.3 oC,七月份的平均温度为24.58℃,变化幅度为28.88℃, 铁设计经验。[1] 崔玉川,刘振江,张绍怡.城市污水厂处理设施设计计算 [M].第2版.北京:化学工业出版社,2003. 计算[M].北京:化学工业出版社,2003. [3] 尤会春.改良A /O工艺用于大连开发区污水二厂提标改造 [2] 崔玉川,杨崇豪,张东伟.城市污水回用深度处理设施设计 Wang Xiao [J].中国给水排水,2014(12):145—147. The upgraa ̄ag and reconstruction engineering design 0f 4O 000 tons sewage treatment#ant (Taiyuan Hongyuan Environmental Engineering Limited Company,Taiyuan 030012,China) Abstract:Combining with the actual situation of a sewage treatment facilities,through the analysis on influent water quali ̄characteristics,used the process scheme of“pretreatment+secondary Mochemical treatment+deep bed filter”.and analyzed systematically the speciifc process and design main points of transformation process,through the practice showed that the transformation process was feasible,could be used in other sim— ilar projectfor reference. Key words:sewage treatment plaIlt,water quali ̄,water quantity,trnsaformation process 收稿日期:2015-01.13 作者简介:李德辉(1968-),男,教授级高级工程师;邓保顺(1970.),男,教授级高级工程师;郭永桢(1978一),男,高级工程师 黎元龙(1976一),男,工程师 爹 拳荦;背 2.2室外设计参数 李德辉等:复合式通风空调系统在太原地铁2号线中的应用 ・l27・ 地铁通风与空调系统主要功能是为其运营创造一个与之相 保证其内部环境的空气质量、温度、湿度、气流组织 地铁车站公共区由于高峰客流时段不同于地面建筑设计负 适应的环境,荷最大时段,所以GB 50157--2003地铁设计规范 中对于地下 以及气流速度、噪声等满足人员的生理及心理条件要求,为人员 为列车及设备的正常运转和事故工况 车站通风空调设计参数的规定为:“地下车站公共区夏季空调室 提供必须的安全卫生条件,外计算干、湿球温度,采用近2O年夏季地铁晚高峰负荷时平均每 运行提供必要的条件。地铁工程中通风与空调系统形式通常有 通风系统、站台设置安全门或不设门的通风与空调系统(简 年不保证30 h的干、湿球温度”“计算隧道和地下车站公共区通 三种:风风量时,夏季通风室外计算温度为近20年最热月月平均温度 称闭式系统)和站台设置屏蔽门的通风与空调系统(简称屏蔽门  的平均值”。而GB 50019--2003采暖通风与空气调节设计规 系统)。国内地铁工程的通风空调系统设置情况如表2所示。范‘2 对室外设计参数规定为:“夏季空调室外计算干湿球温度,采 用历年平均不保证50 h的干湿球温度”“夏季通风室外计算温 系统形式 表2地铁工程通风空调系统设置情况表 线路名称 备注 度,采用历年最热月14时的月平均温度的平均值”。 由于地铁晚高峰一般出现在l7时一18时,而地面建筑设计 温度一般采用12时一l4时,此时并非地铁运营晚高峰,据北京、 上海、广州的地铁资料统计,12时一14时的客运负荷仅为晚高峰 负荷的50%一70%,如果按此时客流计算空调冷负荷很难满足地 铁晚高峰负荷的要求,若同时采用夏季不保证50 h干球温度与地 铁晚高峰客流负荷来计算空调冷负荷,就形成两个峰值的叠加, 系统负荷偏大,因此地铁室外设计参数不同于地面建筑设计参数 的选取,采用地铁晚高峰负荷出现时相对应的室外温度更合理。 所以对于太原的第一条地铁线路,室外设计参数需经过对近 20年气象数据分析计算确定。 利用《中国建筑热环境分析专用气象数据集》及太原市气象 部门提供的气象参数,进行设计参数的统计、分析处理,确定的太 原地铁车站公共区通风空调设计室外干、湿球温度如下: 夏季空调室外计算干球温度:31.1℃;夏季空调室外计算湿 球温度:24.1℃;夏季通风室外计算温度:24.58℃;冬季通风室 外计算温度:一4.3℃。 2.3室内设计参数 根据《地铁设计规范》规定:“当车站采用空调系统时,站厅中 公共区的空气计算温度应比空调室外空气计算干球温度低 2℃一3℃,且不应超过3O℃;站台公共区的空气计算温度比站 厅的空气计算温度低1 oc~2 oC,相对湿度均应在40%~70%之 间。”根据确定的夏季室外空调计算干球温度31.1℃低2℃一 3℃,最终确定站厅公共区室内设计温度30℃,站台公共区室内 设计温度比站厅低1℃~2 oC,为29℃。通风空调室内设计参数 如表1所示。 表1室内设计参数 区域 温度/℃ 相对湿度/% 新风量 夏季 冬季 夏季 冬季 in3/hp 站厅公共区 30 ≥12 40—70 12.6 站台公共区 29 ≥l2 40—70 12.6 区间隧道 ≤35 ≥5 3通风空调系统形式的选择 3.1 设计规范及标准的相关规定 《地铁设计规范》中设置空调系统的条件:“在夏季当地最热 月的平均温度超过25℃,且轨道交通高峰时间内每小时的行车 对数和每列车车辆数的乘积大于180时,可采用空气调节系统。” 建标104--2008城市轨道交通工程项目建设标准 中规定:“地 下车站设置空调必须符合下列条件:当车站采用机械通风时,站 内夏季的空气计算干球温度超过30℃时;当地夏季最热月平均 温度超过25℃。”可见,地铁工程是否设置空调系统,最主要的指 标是当地最热月的平均温度。 3.2国内常见通风空调系统 哈尔滨1号线;沈阳1号,2号线:兰州1号, 兰州1号线、乌鲁木齐 通风系统 2号线;大连1号,2号线;乌鲁木齐1号,2 1号线设置蒸发冷却通 号线 风降温系统;大连设置 小新风冷却除湿系统 不设门 广州1号线原设计为闭 闭式系统 上海2号线 广州1号线 南京1号线 式系统,已改造增设屏 蔽门 设安全门 南京2号线:北京4号,5号,l0号线;青岛 闭式系统 3号线 西安1号一6号线,临潼线,重庆,成都,深 圳,东莞,杭州,苏州,南宁的地铁线路;北京 机场线、奥运支线:线天津2号,3号,5号,6号 青岛地铁1号线;石家庄1号,2号线;南京4号,l0号线; 硅谷城际轨道交通、蓝色 屏蔽 上海1号,4号。6号,7号,8号,9号,10号, 线为节能型屏蔽门通风 、R3 门系统 11号,l2号线;杭州1号,2号线:广州2号, 空调系统(可转换式通 3号,4号,5号,6号,7,号,8号,9号,11号, 风空调系统) l3号线;青岛地铁2号线,1号线,蓝色硅谷 城际轨道交通、R3线;香港东涌线、机场快线 及其他新线 3.3通风空调系统形式选择 太原地铁2号线初、近、远期采用A型车6辆编组,远期列车 运行对数为30对/h。太原市年平均温度为10.8℃、最热月的平 均温度为24.58℃。从以上条件可以看出,虽然高峰时间内每小 时的行车对数和每列车车辆数的乘积等于180,但无论是最热月 平均温度还是全年平均气温,都没有达到《地铁设计规范》及《标 准》中设置空调系统需要达到的25℃和15℃的条件。 根据太原市的地理位置、气候特点,并参考与太原市气候相 近的其他正在建设轨道交通的城市,如大连市(最热月的平均温 度为24.6℃,全年平均温度为11℃)、哈尔滨市(最热月的平均 温度为22.9℃,全年平均温度为4℃)以及兰州市(最热月的平 均温度为22.4 qC,全年平均温度为10.2℃)、沈阳市(最热月的 平均温度为24.7℃,全年平均温度为8.5℃)均采用全高安全门 通风系统。因此,在遵守国家现有地铁设计规范、规程的前提下, 从节约能源、节省投资、简化系统、减少运行维护费用等角度出 发,工可设计阶段太原地铁2号线地下车站公共区采用全高安全 门的通风系统。 4通风空调系统形式优化 4.1 优化的必要性 太原市最热月平均温度为24.58℃,气候条件十分接近国家 标准规定的应设置空调系统的指标(最热月平均气温25℃)。太 原是最近几年城市化发展较快的城市之一,大型商场和宾馆酒店 均设置空调系统,2号线列车车辆亦设置有空调系统;考虑到近年 来气候变暖、人们生活水平提高后对公交出行舒适性的要求逐步 提高、后期通过改造增设空调系统对运营的影响风险以及太原第 一条轨道交通线路客流发展的不确定性等因素,为了适应以后城 市发展的需要,作为城市窗口的地铁工程适当提高通风空调系统 设置标准,有利于提高城市服务水平,宣传城市品牌,增强城市活 力。因此,在初步设计阶段,结合太原市的气候条件,对土建规 模、征地拆迁、工程投资以及长期运营费用等方面综合考虑,对系 ・128・ 第41卷第9期 2 0 1 5年3月 山 西 建 筑 阀,利用活塞风对区间隧道和车站公共区进行通风换气。 统形式进行了优化改进。 4.2通风空调系统优化 对于单个典型地下车站而言,采用蒸发冷凝直膨式空调系 在通风系统的基础上机房面积增加约160 m ,土建及设备综 地铁工程中设置空调的系统形式通常有两种:闭式系统和屏 统,与传统闭式 蔽门系统。由于传统闭式系统和屏蔽门系统均需设置庞大的冷 合投资增加约300万元,年运行费用增加约15万元,机房面积分别减少约840 m ,290 m ,土 冻、冷却水系统,在通风系统的基础上需增设冷水机房、公共区通 系统和屏蔽门系统比较,200万元,年运行费用分 风空调机房,对于单个典型地下车站而言,机房面积分别要增加约 建及设备综合投资分别减少约900万元,1 000 m2450 m ,土建及设备综合投资分别要增加约1 200万元, ,别减少约75万元,85万元。在机房面积稍有增加、综合投资增加 运行费用较省的情况下,实现空调效果,可显著提高车站环 500万元,年运行费用分别要增加约90万元,100万元,采用传统 不大、境舒适性,满足了公交出行舒适性要求的不断提高,避免了后期 闭式系统和屏蔽门系统明显不合理,不推荐采用。 从近20年间气象参数分析可知,夏季太原地区有约一个月 改造增设空调系统对运营的影响风险,有利于提高城市服务水 适应城市长期发展的需要。 的高温天气,意味着夏季需要开启空调系统的时间较短。因此, 平,空调系统着重考虑在工可阶段选定的通风系统基础上如何实现 4。3 系统优化后关键问题的解决 采用全空气新风冷却空调系统,存在蒸发冷凝直膨式空调机 对土建方案影响较小、形式简单、控制灵活,适合短时间内开启空 调的系统形式,适合于地铁工程可供选择的有风机盘管加新风系 组在国内地铁工程中仅有部分城市的个别车站采用,生产供货厂 家相对较少,在整条线路大规模选用时,设备的生产供货能力是 统、多联机空调系统以及全空气新风冷却空调系统。 由于风机盘管加新风系统还需设置冷冻、冷却水系统,需增 否能满足工程建设进展要求,如何开展设备招标等尚无成功经验 设冷水机房、新风机房,也不适合于2号线工程。多联机空调系 可循;室外机设于室外地面,对城市景观的影响以及产生的噪声  统以及蒸发冷凝直膨式空调系统均不设置冷冻、冷却水系统,无 也是需要重点解决的问题。需设置冷水机房、公共区通风空调机房。多联机空调系统在公共 目前,工程正在开展用户需求书编制工作,参建各方正在积 区吊顶内设置室内机,在站外地面或建筑物上设置室外机,其缺 极进行设备调研、完善用户需求书的详细技术要求、落实招标采 点是:冷媒管道长度在120 m一200 m之间,系统运行效率较低,室 购方式。经对全线车站地面规划、环保要求及车站周边情况梳 21座车站中19座车站两端的风亭旁边场地开阔、无噪声敏感 外机数量多,室外占地面较大,影响城市景观,布置困难,因此也 理,点,满足设置风冷蒸发冷凝式制冷主机的条件,有2座车站室外 不推荐采用。 无条件布置风冷蒸发冷凝式制冷主机,可采用风冷蒸 全空气新风冷却空调系统是在通风系统基础上,增加蒸发冷 场地受限、凝直膨式空调机组,是一种通风系统与直膨式空调复合成的新型 发冷凝式制冷主机设置在排风井内的方案,关键问题正在有条不  地铁通风空调系统。蒸发冷凝直膨式空调机组实质是大型分体 紊的落实解决。式空调,由室内、外机组成,室外机为风(水)冷螺杆式制冷压缩冷 5结语 凝机组,室内机含直接蒸发式空气冷却器、节流降压机构、干燥过 2号线通风空调系统设计经过大量的气象数据处理,按照规 并根据当地气候特点对 滤器以及空气过滤器等。将室内机设置在车站两端的新风道内, 范确定了合理的室内、外设计气象参数,确定采用 室外机设置在对应的室外地面。其优点是制冷剂吸热蒸发直接 通风空调系统形式进行了充分的技术经济比较和优化,冷却空气,省去制备冷冻、冷却水的中间环节,制冷效率提高,操 全空气新风冷却空调系统。该系统设计方案技术先进、投资经济 合理、运行安全节能,是在机房面积稍有增加、综合投资增加不 作控制便捷。 运行费用较省的情况下,在通风系统基础上实现空调效果,可 在初、近期,根据客流、列车运行对数以及太原早晚温差大的 大、是在类似太原地区气候特点城 气候特点等实际情况,空调送风系统可不运行,大幅降低初、近期 显著提高车站环境舒适性的系统, 运行费用。在远期需要空调时,仅供给满足乘客所需的最小新 市地铁建设中一次大胆的通风空调系统设计的创新和尝试。2014年1月15日一17日,《太原市城市轨道交通2号线一期 风,区间隧道采用开式运行,开启车站排风系统及空调送风系统, 工程设计 将室外空气通过室内机组降温除湿后送人车站站厅、站台公共 工程(人民南路~西涧河)初步设计》完成评审。目前,区,与室内空气进行充分的热湿交换后经排风机排出室外,为乘 正在按计划工期稳步推进,相信在参建各方的共同努力下,新型 客提供较为舒适的过渡性乘车环境。春秋季节运行时,区间隧道 通风空调系统将在2号线的建设中顺利实施,为太原地铁提供一 安全节能的通风空调系统。 通风系统采用开式运行,车站关闭送风系统及室内机组、开启排 个经济合理、 风系统,采用机械通风进行通风换气的模式,当室外温度达到活 参考文献: GB 50157—20o3,地铁设计规范[S]. 塞风可满足地铁内部环境温度要求时,则关闭车站机械通风系 [1]50019--2003,采暖通风与空气调节设计规范[s]. 统,由活塞风进行自然通风换气。冬季运行时,采用闭式通风模 [2]GB  建标104--2008,城市轨道交通工程项目建设标准[S]. 式运行,关闭区间隧道通风系统及车站送、排风系统,开启迂回风 [3]On application of combined ventilation air-conditioning system in No.2 Line of Taiyuan Subway Li Dehui Deng Baoshun Guo Yongzhen Li Yuanlong (ChinaRailwayNo.1 Survey andDesignInstitute Group Co.,Ltd,X/’an 710043,Chia)n Abstract:The paper introduces the No。2 Subway in Taiyuan,identiife the indoor and outdoor design parameter in public areas by combining with the climate features in Taiyuan,undertakes the comparative analysis of the ventilation air—conditioning system,adopts the whole fresh air cooling air—conditioner system,points out the design scheme of the system is safe and reasonable,it can enhance the comfort of the station environment. Key words:subway,air-conditioner system,design parameter,climate 

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