中国铁路设计集团有限公司 天津 300251
摘要：地下地铁站由于环境特殊，环境控制系统（简称环控系统）的设计必须确保在不同季节、不同天气条件下，乘客、乘务人员等均能在适宜的空气环境中正常活动，除此以外，人员的消防和生命安全也需要得到足够的重视，环控系统须在车站区域和隧道内均设置有效的排烟系统。本文对地铁站的环控系统划分及功能进行了说明，并提出相关优化及建议。
关键词：地铁项目；环控系统；节能
引言
作为一种具有代表性的公共交通形式，城市轨道交通系统为了满足不断增长的交通需求，在全球许多大城市中得到了稳步的发展及运用。而在这之中，位于地下的地铁站作为相对狭窄的空间，内部空气质量较差，也存在事故情况下人员难以快速疏散等问题。为此，环境控制系统（简称环控系统）的设计必须确保在不同季节、不同天气条件下，乘客、乘务人员等均能在适宜的空气环境中正常活动，除此以外，人员的消防和生命安全也需要得到足够的重视，环控系统须在车站区域和隧道内均设置有效的排烟系统。在紧急事故情况下，地铁系统尤其是地下部分的火灾情况演变的过程相对复杂，因此高效率的环控系统将有助于减轻事故风险。本文将以典型地铁环控系统为基础进行功能性介绍。
1城市轨道交通环控系统划分及功能
地铁环控系统通风及防排烟功能作用范围为：区间隧道、渡线、停车线、折返线、联络线、出入场段线等线路岔线区域；地铁站轨行区区域；地铁站公共区、电气变电等设备用房及人员房间，根据我国《地铁设计规范》[1]的规定，主要包括几个方面：1、隧道通风系统，为与车站相连运行的隧道进行通风与烟气排除；2、排热系统，为地铁站轨行区区域排热，排除列车散热或事故烟气；3、大系统，为地铁站公共区提供环境控制系统及防灾系统；4、小系统，为地铁站电气变电等设备用房及人员房间提供环境控制系统及防灾系统；5、水系统，给相应系统供应冷冻水。
隧道通风系统为与车站相连运行的隧道进行通风与烟气清出。隧道通风系统可用以处理车辆日常运行、防灾事件和相连隧道内晨、昏通风等不同需求。每当列车正常运行，列车带动空气高速流转，所产生的活塞效应作用在列车所在的区间隧道，形成良好的自然通风效果，此通风方式拥有极高的节能意义。隧道风机等设备均安装于活塞风道内。若事故（指火灾、或阻塞等）发生于区间隧道内，可经由启停隧道风机、隧道风机风向逆转和组合风阀启闭的调动，达到不同工况下运作方式的要求。
排热系统为地铁站轨行区区域排热，排除列车散热或事故烟气。排热系统可用以处理轨行区域地铁正常运行、阻塞、防灾工况、辅助站台层公共区火灾排烟等要求。地铁站轨行区域一般运用轨顶风道进行排热、排烟，轨顶风道联通排热风道，轨顶排热风口的位置应对齐车辆散热区域，并应考虑各风口吸风量的均匀性[2]。列车在车站区间释放的热量或火灾中产生的烟气经由轨顶风道与排热风道，被车站每端设置的排热风机排出至地面，每台排热风机负责两条隧道各一半长度。排热风机一般设置变频器，通过对排热风机的变频控制和对风阀的转换，满足各工况运行模式的要求。
大系统服务范围为车站站厅和站台公共区、出入口通道、换乘通道、连接通道等。全空气系统一般被运用在地铁站环控大系统中，其主要设备布置在车站环控机房内。典型车站AB端各设置一套系统，分别服务对应区域的地铁站，每端设备包含组空机组、小新风机、回排风机、排烟风机等设备。此外，在地铁站公共区内，防烟分区也应被合理划分，每个分区的排烟量需根据国家及地区相应规范标准进行计算得出，并设置相应补风措施。对于地铁站各个出入口、换乘、各式连接通道，若其连续总长超过六十米，应为其设置防灾系统，并安装有效合理的散热、制冷或通风设施。
组合式空调机组、回排风机、小新风机及相关阀门采用相应节能控制系统控制，通过对组合空调机组、回排风机的变频控制和对风阀的转换，满足各工况运行模式的要求。
小系统为地铁站电气变电等设备用房及人员房间提供环境控制系统及防灾系统。地铁站设备及人员房间环控系统的构成应根据房间本身工艺需求、实际使用方向和防灾标准进行区别。通常情况下，全空气空调系统被应用于服务人员房间的环控系统中，设备包含空调机组与回排风机，空调机组应考虑配套的初、中效过滤设备。运营初期人员房间或许会因湿度大导致房间内人员体感阴冷，应预留插座，当局部区域不满足室内温度需求时，采用电采暖作为临时应对措施。全空气空调系统同样被应用于服务弱电房间的环控系统中，设备包含空调机组与回排风机。而强电房间（变电所等）普遍设置单独的全空气空调系统，不与其他类型房间合用空调系统，其设备包含空调机组及排风机。以上所述全空气空调系统为一次回风系统，分别包含小新风（空调）、全新风（空调）和仅通风等不同使用工况。如若房间对工艺要求不高，如无温、湿度等特别要求，则该房间一般设置通风系统，设备包含送、排风机。厕所、垃圾间、污水泵房等房间应设置单独的排风系统，所收集的空气直接排出地面，设备包含排风机。此外，车站设备及管理用房区域还应合理划分防烟分区，每个防烟分区的排烟量需根据国家及地区相应规范标准进行计算得出，并设置相应补风措施。
水系统的作用在于给水系统，给相应系统供应冷冻水。水系统应能在正常运营时间内满足运行、调节要求，其设置置于冷水机房内，其中冷却塔设置于冷水机房侧地面风亭处，冷却塔应布置在室外通风良好的地方，并与周围环境相协调。
2结论与建议
在地铁项目中，排热系统用于在正常运营期间转移车辆产生的热量，在紧急情况下排出车站轨行区域的烟气，此外，典型车站的环控系统中通常还包含了隧道通风系统，为与车站相连运行的隧道提供通风与烟气排除。鉴于排热系统和隧道通风系统之间可能存在不同的风机职责，如果两种系统都被应用，它们通常是相互独立的。在此后的项目中，更为统一化的风机选择、管道设计和带有变速驱动器的控制方式为合并不同种风机系统提供了可能性。如果将多种系统结合起来，就有可能降低投资及运营成本。
此外，应用地铁项目中的屏蔽门系统也会是降低运营成本与设备能耗的有效方法。这一系统在初期阶段投资颇大，因此成为地铁项目环控系统规划设计中需要重要考量的方面。设置了屏蔽门系统，在短期运营中即可回收能耗成本，与此同时，对车站隧道轨行区域的热环境亦无重大影响[3]。所以，无论是从环控系统的设置技术角度，或者运营经济性方面考虑，屏蔽门系统都是切实可行的。据研究表明，冷负荷的峰值及平均值均可于使用屏蔽门系统后得到有效减少，因此冷却装置的容量及体积亦可减小，使冷水机组的冷负荷得到节减[4]。在气温高的季节，地铁环控系统采取机械方式进行与室外的空气交换，而在以外的季节，则采用列车的活塞风作用对区间隧道进行通风，以此模式运营的地铁站，尤其是在空调季较长的南方城市，其节能效果最为明显。对于其他城市，也应该因地制宜，结合当地不同的天气情况，采取最为适合的地铁环控系统。
参考文献：
[1]北京城建设计研究总院有限责任公司. GB 50157-2013 地铁设计规范[M]. 中国建筑工业出版社，2014.
[2]王小燕. 浅谈新排风井设置在地下车站中间的地铁通风空调系统[J]. 建筑工程技术与设计，2017，000（027）：2602-2602，2608.
[3]常莉. 地铁环控系统区域适用与节能性研究[D]. 西南交通大学.
[4]白国远. 运用实验分析浅谈地铁的系统工程[J]. 工程建设与设计，2014，000（010）：107-109.