陕西城际铁路有限公司 陕西西安 710000
摘要：为缓解我国城市近年来突出的交通拥堵问题，顺应城市现代化发展步伐，减少交通设施的城市占地面积，地铁逐渐成为了城市公共交通的重要工具。为了给乘客营造舒适、便捷、安全的地铁乘车环境，就必须确保地铁暖通空调系统设计的科学性和适宜性，确保其在满足地铁空间环境协调管理的基础上，尽量降低其运行能耗。本文对地铁暖通空调系统设计环节的关键问题进行了研究，以供参考。
关键词：地铁工程；通风空调；设计措施
1地铁通风空调系统设计中制式及参数的确定问题
1.1系统制式的确定
地铁车站通风空调系统主要包括开式系统、闭式系统、屏蔽门系统三种制式。采用不同的系统制式，会使地铁车站站台以及区间隧道的空气质量、温度等环境条件产生很大的差异。开式、闭式的通风空调系统：地铁车站与区间保持相通，系统运行过程会呈现出较显著的季节性特征；屏蔽门制式的通风空调系统：应用屏蔽门隔断地铁车站站台与区间，使二者形成独立的区域，分别设置独立的通风空调系统。在设计地铁通风空调系统过程中，如果在非空调季节，相应的暖通空调系统适宜采取开、闭式制式，但是在空调季，则适宜应用屏蔽门制式。因此，系统制式的选择应根据地理环境因素、能耗因素、安全因素等综合考虑确定。
1.2系统参数的确定
在地铁车站或区间隧道内存在多种影响其环境的因素，其中最为常见的一个干扰源就是列车。列车在运行过程中，列车闸瓦摩擦以及空调运行过程中所产生的热量为地铁运行的主要热量来源，这使得列车在地铁车站站台往返期间会周期性地改变其热环境。在设计地铁通风空调系统时，如果仅依照平均负荷值进行设计，那么很难满足相关设计规范与要求。同时，由于隧道周围土壤不断蓄热，到远期时，其环境温度不断升高，可能超出允许范围。因此，为了通风空调设计效果符合实际的温度分布与变化情况，需要全面掌握相应的动态变化过程，同时配合隧道风模拟以及仿真计算等为地铁通风空调系统设计提供设计选型的相关数据，这是隧道通风系统设计的关键所在。
2地铁通风空调系统的设计问题
2.1车站公共区通风空调系统设计
地铁车站公共区通风空调系统设计主要包括地铁车站的站台与站厅的通风空调设计；根据隧道风制式的不同，地铁车站通风空调系统有许多可供选择的布置形式，如利用屏蔽门将区间隧道与车站公共区域连通或者设置成两个独立的通风系统。如果是闭式系统则需有效组合大型表冷器、空气过滤器以及挡水板等相关通风空调设备，且需要将它们布置在送风风道中，这样能够有效完成车站排风与通风工作。为了满足地铁车站的环控需求，需科学设计通风空调系统。屏蔽门系统制式下公共区通风空调系统方案可从以下两个方面入手：一是立足于地下空间空气品质，从运维方便等角度出发，采用组合式空气处理全空气空调系统。该种系统设计方案可以有效提升地下空气品质，可实现过渡季节的全新风运行，设备集中在机房可有效减少运维管理难度，是目前普遍使用的公共区通风空调系统形式。二是立足于减小地铁车站公共区通风空调系统的风机电耗，满足末端调控需求视角，采取风机盘管系统将制冷剂输送到末端来达到降低风机输送能耗，改善末端调节性能的目的，同时可大幅度减少机房面积，降低投资造价。
2.2车站空调循环水系统设计
空调循环水系统也是地铁车站通风空调系统涉及到的重要组成部分，需要结合车站的负荷值等实际情况来选择相应规格型号的冷水机组。
目前主要有两种设计方案：一是公共区与设备区通风空调系统共用冷源的方案，此系统方案采用两台相同能力的螺杆式冷水机组，系统管路简单，但夜间冷源效率较差。二是设备区通风空调系统单设冷源的方案，此系统方案采用两大一小的冷水机组，对夜间冷源效率较好，但是对机房面积及室外冷却塔占地面积要求较大，且系统水管管路较为复杂，投资较高。目前空调水系统节能控制系统的大力推广应用，采用方案一也能很好的实现系统节能。此外，地铁车站的供冷方案通常采用分站供冷和集中供冷两种形式。分站供冷方式即在全线每个地铁车站独立设置空调制冷机房，负责向本站通风空调系统末端提供所需的低温冷水。而集中供冷方式是在全线部分车站共用冷水机组，通过集中冷站向其他车站输送低温冷水。集中冷站方案可以减少车站空间，减低土建成本，具有节能、环保、集约等优点，但是管道延长的复杂性增加了输送损耗以及安全风险，对系统控制的策略也要求较高。
3供暖热源设计问题
3.1主要问题阐述
土壤的蓄热性能决定了地下车站平时温度比室外温度高，加之地下空间较为封闭，特别是在南方，地铁系统冬季供热基本不考虑，一般预留插座采用电辅热供暖。在北方供暖设计为地铁通风空调系统设计的重要部分，冬季时间长，气候寒冷，地下环境依旧寒冷，加上地铁运行新风的补入。目前我国地铁供暖热源主要采用两种形式，即：风冷热泵和多联机。
3.2地下车站供暖热源选择
风冷热泵因其技术成熟，目前是地下车站包括物业开发最常用的冷热源形式，与冷水机组加电辅热的形式相比，风冷热泵不仅能提高较好的热源，而且可以节省冷水机房面积。多联机系统简单方便，无需额外的机房，特别是变频技术的日益成熟，变频多联机系统目前大量的被使用在地铁通风空调系统中。与风冷热泵系统相比较，多联机系统可以大量减少机房面积，无需大型空调机组等，安装方便迅速，运营可根据需求随时调控启闭。当然，多联机系统也有自身的缺点：一是不能实现新风系统，需额外的新排风设备；二是系统作用半径偏小，需要多组多联机组；三是对于高寒地区其制热效率会很低；四是系统在吊顶上布置漏液检查及维修不便等。但是，地铁的规模及运营期的节能是地铁设计最重要也是最敏感的问题，而多联机系统正好拥有上述优势，加上技术越来越先进和成熟，变频多联机将会在地铁通风空调设计中越来越多的被推荐采用。
3.3车辆段与综合基地供暖热源选择
地铁车辆段与综合基地一般选址距离城市中心较远，场段内综合办公楼为其最重要的建筑，有时线路的控制中心也设置在其中。综合办公楼为地上多层建筑，一般包含办公室、公寓、食堂等功能房间。作为办公生活一体的多功能建筑，其暖通空调设计特别是冷热源的选择是十分重要的。目前大多数冷热源采用的还是风冷热泵机组，但是考虑到场段比较空旷，建议选择地源热泵系统。地源热泵系统主要由地埋管、地源热泵机组以及室内空调末端系统组成，由于其来源于全年温差稳定几乎不受外界环境影响的浅层地热资源，地源热泵系统已经广泛用于铁路建筑的采暖和供冷中。地铁车辆段综合办公楼与铁路建筑类似，而且面积及规模更大，采用地源热泵可以更好发挥其效能。
结束语
总之，暖通空调系统设计是整个地铁设计的重要环节，而其自身系统的复杂性和空间的占有性决定了设计及协调难度较大。为了确保暖通空调系统设计的科学性和合理性，必须要对地铁三大系统、供暖热源问题等关键设计问题进行认真分析和对比选择，确保可以为地铁乘客提供一个舒适、安全的出行环境，不断推动我国地铁事业的建设和发展。
参考文献：
[1]地铁设计规范（GB50157-2013）.中华人民共和国国家标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.
[2]王建.地源热泵空调技术在铁路行业应用实践及广阔前景[J].上海铁道科技，2008（01）：15-17.