李國棟

中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司

地鐵車站車控室空調(diào)設(shè)計(jì)若干問題探討

李國棟

中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司

針對地鐵車站車控室冬季過冷的問題，提出了冬季應(yīng)采用小新風(fēng)運(yùn)行模式，結(jié)合設(shè)計(jì)時(shí)車控室的系統(tǒng)歸屬問題進(jìn)行了探討，提出了其實(shí)現(xiàn)小新風(fēng)運(yùn)行模式的措施，該方法對于解決車控室以及人員管理房間冬季過冷具有一定的借鑒意義。

地鐵 車站控制室 過冷 小新風(fēng) 全新風(fēng) 取暖

0 引言

車站控制室扮演著地鐵車站中樞的作用，關(guān)乎整個(gè)車站的運(yùn)營、監(jiān)控及應(yīng)急指揮，該房間一般24h有人值守，其室內(nèi)舒適性直接體現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)的人性化及舒適度水平，根據(jù)大多數(shù)已建成線路運(yùn)營部門的反映，夏季及過渡季節(jié)空調(diào)效果較好，但是冬季室內(nèi)偏冷，針對這一問題，本文將從設(shè)計(jì)角度進(jìn)行探討，并給出后期的設(shè)計(jì)建議。

1 冬季過冷分析

根據(jù)地鐵車站空調(diào)的工藝控制特點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)，空調(diào)分為兩個(gè)工況，即空調(diào)季節(jié)的小新風(fēng)工況，以及非空調(diào)季節(jié)的全新風(fēng)工況，以某地鐵的控制工藝圖為例[1]，如圖1所示。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)控制工藝模式

從圖1可以看出，空調(diào)季節(jié)進(jìn)行小新風(fēng)運(yùn)行時(shí)候，室內(nèi)的舒適度是可以得到保證的，但是，室外溫度低于14℃，甚至達(dá)到0℃以后，則室內(nèi)的舒適度就很難實(shí)現(xiàn)，就會(huì)出現(xiàn)過冷的情況。

以車站控制室為例，其室內(nèi)發(fā)熱量Q取6.5kW，按照室外計(jì)算溫度14℃確定通風(fēng)量，根據(jù)顯熱計(jì)算公式可計(jì)算出全面通風(fēng)量V為：

式中：Q為發(fā)熱量，kW；Cp為空氣比熱，1.01J/(kg·℃)；ρ為空氣密度，取1.21kg/m3；tw為室外通風(fēng)計(jì)算干球溫度，取14℃（空調(diào)與通風(fēng)模式的轉(zhuǎn)換溫度）；tn為室內(nèi)計(jì)算溫度，取27℃。

由式（1）計(jì)算得出車控室過渡季節(jié)全面通風(fēng)量應(yīng)為1500m3/h。

在冬季運(yùn)行時(shí)，室內(nèi)發(fā)熱量Q取6.5kW，通風(fēng)量為1500m3/h，冬季室內(nèi)計(jì)算溫度取18℃[2]，在此通風(fēng)量下，由式（1）可計(jì)算出對應(yīng)的室外溫度約為5℃，即低于5℃時(shí)，室內(nèi)溫度將在18℃以下。圖2為通風(fēng)量一定時(shí)，室內(nèi)溫度與室外溫度的變化關(guān)系。

圖2 定風(fēng)量通風(fēng)時(shí)室內(nèi)溫度與室外溫度的變化關(guān)系

上述計(jì)算是建立在該房間與周邊環(huán)境無傳熱的基礎(chǔ)上，另外室內(nèi)實(shí)際發(fā)熱量也一般偏小，所以5℃是一個(gè)理想工況點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，確保室內(nèi)不低于18℃時(shí)室外溫度必定高于5℃，或減少通風(fēng)量。根據(jù)該地鐵運(yùn)營反饋結(jié)果，冬季在室外溫度約8℃左右時(shí)，仍有不舒服的冷風(fēng)感。車控室亦是如此，其他房間也存在同樣問題。

鑒于此，就需要在冬季執(zhí)行小新風(fēng)運(yùn)行模式，避免全新風(fēng)模式造成室內(nèi)熱量的大量損失（本文暫按室外5℃提供可切換的模式，具體切換溫度可根據(jù)運(yùn)營情況確定），如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后系統(tǒng)控制工藝模式

2 車控室小新風(fēng)實(shí)現(xiàn)的問題

根據(jù)前述分析，只要在冬季對車控室執(zhí)行小新風(fēng)運(yùn)行模式，即可將該房間內(nèi)的舒適度大大提升，對于人員管理房間所在的空調(diào)系統(tǒng)，該功能很容易實(shí)現(xiàn)，但是，對于車控室，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，存在一定的難度。根據(jù)地鐵設(shè)備及管理用房的設(shè)置及使用情況，空調(diào)系統(tǒng)一般分為兩類：

1）出于設(shè)備運(yùn)行安全考慮，空調(diào)系統(tǒng)需24h運(yùn)行的設(shè)備房間，如通信設(shè)備室、信號(hào)設(shè)備室、環(huán)控電控室等房間。

2）出于節(jié)能運(yùn)行考慮，空調(diào)系統(tǒng)僅運(yùn)營時(shí)段使用的人員管理房間，如更衣室、會(huì)議室、警務(wù)室、站長室等。

如圖4所示，車控室剛好跨越了這兩個(gè)系統(tǒng)，即該房間24h有人，車控室的這一特點(diǎn)給設(shè)計(jì)者帶來一些疑惑，如果將車控室納入24h運(yùn)行的設(shè)備房間，在空調(diào)季節(jié)運(yùn)行是沒有問題的，但是到了冬季，24h運(yùn)行的其他設(shè)備房間沒有溫度下限的要求，不會(huì)產(chǎn)生過冷的問題，即小新風(fēng)工況無法實(shí)現(xiàn)，會(huì)產(chǎn)生過冷問題。反之，如果將車控室納入運(yùn)營時(shí)段使用的人員管理房間，冬季可以解決過冷問題，但空調(diào)季節(jié)時(shí)，夜間的空調(diào)效果無法保證，如果將此系統(tǒng)夜間開啟，則導(dǎo)致系統(tǒng)的能耗增加，不節(jié)能。

圖4 車控室、站長室性質(zhì)示意

在既有線路的設(shè)計(jì)中，為保證夜間車控室的空調(diào)效果，該房間是納入24h運(yùn)行的設(shè)備房間，如何解決冬季該系統(tǒng)內(nèi)該單個(gè)房間的小新風(fēng)問題，將是本文的重點(diǎn)。

從車控室的布置可以看出，該房間臨近站廳公共區(qū)，處于空調(diào)系統(tǒng)的最末端，因此，可以考慮如下方案，即在主管路上設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，然后再并聯(lián)一個(gè)管路，設(shè)置手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，如圖5、6所示。

圖5 旁通風(fēng)管設(shè)置簡圖

圖6 旁通風(fēng)管設(shè)置局部詳圖

其運(yùn)行方式為：

a、夏季小新風(fēng)及過渡季節(jié)全通風(fēng)時(shí)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥打開，滿足設(shè)備房間通風(fēng)降溫要求；

b、冬季工況，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，小新風(fēng)由旁通管經(jīng)過，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)閥來整定小新風(fēng)的大小，在滿足人員最小新風(fēng)量的前提下，減小冷風(fēng)的送入量。

通過以上方式，即可實(shí)現(xiàn)在保證其他設(shè)備房間冬季在全新風(fēng)運(yùn)行時(shí)，車控室這一個(gè)房間維持小新風(fēng)運(yùn)行工況。

3 熱源問題探討

人員管理房間在冬季執(zhí)行小新風(fēng)工況后，可有效地改善室內(nèi)的舒適度，但受臨近設(shè)備房間溫度過低導(dǎo)致的傳熱影響，以及室內(nèi)實(shí)際設(shè)備發(fā)熱量的大?。ㄜ嚳厥乙酝獾钠渌藛T管理房間的設(shè)備發(fā)熱量更小），人員管理房間的熱損失會(huì)更大，因此，為了達(dá)到更佳的舒適效果，在冬季實(shí)現(xiàn)小新風(fēng)運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上，建議利用既有的空調(diào)設(shè)備或增加相關(guān)的取暖設(shè)備。

如某地小系統(tǒng)采用的全部是多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，那么就可以通過系統(tǒng)的合理劃分，將全部的人員管理房間納入到同一個(gè)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，即在多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)中，車控室需從24h的空調(diào)系統(tǒng)中分離出來，納入到人員管理房間所在的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，提高設(shè)備的利用率，實(shí)現(xiàn)冬季的取暖功能，圖7為某地多聯(lián)機(jī)設(shè)置示意圖。

圖7 多聯(lián)機(jī)+通風(fēng)系統(tǒng)典型設(shè)置原理圖

4 結(jié)語

1）車控室必須納入24小時(shí)運(yùn)營的空調(diào)系統(tǒng)。

2）人員房間所在的空調(diào)系統(tǒng)，冬季應(yīng)執(zhí)行小新風(fēng)模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的人性化、精細(xì)化和系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。

3）當(dāng)其他人員房間，因建筑布局原因，不得不納入24h運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，可參照車控室的設(shè)置進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)冬季的小新風(fēng)運(yùn)行模式。

4）當(dāng)采用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)時(shí)，人員房間必須納入到同一個(gè)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)中。

[1]中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.無錫1號(hào)線工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求[Z].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2013

[2]北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范(GB5015 7-2013)[Z].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013

Dis c us s ion on Air Conditioning De s ign of Control Room in Subw a y Sta tions

LI Guo-dong
China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.

According to the undercooling of control room in subway stations,this paper presents that the air conditioning system should run minimum fresh air mode in winter,and discuss the system partitioning of control room when designing the air conditioning system,then put forwards the method to realize it.It could be the theoretical reference for solving undercooling such as control room and other Personnel management rooms in subway stations.

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1003-0344（2015）02-090-3

2014-2-5

李國棟（1983～），男，碩士，工程師；武漢市武昌區(qū)和平大道745號(hào)中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司城地院暖通所（430063）；E-mail:185091953@qq.com