浅谈城市地下综合交通枢纽通风空调及防排烟方案

摘 要:城市地下综合交通枢纽人流密集,尤其是上下班及节假日的出行高峰期。而它与外界的联系主要为出入口,一旦火灾,积聚的高温浓烟很难自然排除,严重威胁乘客和抢援人员的生命安全。合理有效的通风排烟设置为工作人员、乘客提供良好的舒适环境、减少人员伤亡和财产损失具有极为重要的意义。本文就某综合交通枢纽通风空调及防排烟方案为例进行简要分析论述。

关键词:城市地下 综合交通 通风排烟 方案

中图分类号:U49文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)03(a)-0112-02

1 工程概况

某综合交通枢纽汇集了地铁A、B、C号线、客运专线及城市地面交通系统,是集高速铁路、城际铁路、城市轨道交通、公交、出租以及社会车辆等多种交通设施。地铁车站位于整个综合枢纽工程西北,其中地铁A、C号线同一平面(轨面标高相同),B号线、客运专线X站下穿A、C号线,在客运专线X站东侧,南广场西侧设半地下开敞式小车及出租车站场。A、C号线车站中心里程位置及B号线南端头位置各设地面公交站场一处(枢纽主要布局如图1)。

2 方案设想及要求

枢纽主要工程均位于地下,受既有的建筑物、构筑物、地铁线路的限制较多,工程难度大,施工场地小,工期要求严。从节省投资和便于管理的角度出发,将枢纽内地铁A、B、C号线相互换乘的三个地下车站,和以其为核心而配套开发的地下出租车场及配套商业设施作为一个整体考虑,集中进行通风空调及防排烟系统的配置。通风、空调系统为乘客提供较舒适的环境,为枢纽内工作人员和设备提供良好的工作和运行环境。发生事故时,通风空调系统应能迅速排除烟气和进行事故通风,提供新鲜空气,保障人员安全疏散。排烟系统按整个交通枢纽范围内只有一处发生火灾考虑。在满足系统功能前提下,力求简洁,最大限度发挥设备的使用功能,最大限度节省和利用建筑空间,节省投资。设备选型时对设备的效率和节能性进行认真的比选,设备布置应当力求紧凑并便于安装和维修,对设备运行应当采用有效的节能措施,最大限度的节省设备运营和维修费用。设备的选择及运行产生的噪声、振动等必须满足环保的要求。

3 空调、通风系统方案

3.1 制冷系统

冷源采用电制冷水冷机组加低噪声冷却塔的形式,为利于管理,有效节省机房的面积,方便冷却塔的集中布置和使用,枢纽内各部分空调系统的冷冻机房拟采用集中布置的形式,共设一个空调冷水机房,机房置于A、C号线合用站厅层的端部。

为投资和管理方便,地下商业开发部分的空调冷源宜采用独立设置,与地铁车站分开,单独运行和管理;地铁各站的空调冷源采用合并设置,即三个地铁站作为一整体进行考虑,统一配置冷水机组。

因建设时序的先后,对先期同时建设的A、B、C号线车站站厅部分,可同时一并设置冷源,对后期建设的C号线车站站台部分,考虑冷源的预留设置。为了机组的安装方便,预留冷水机组可与先期建设部分冷水机组同时设计和安装。制冷系统冷却塔布置在冷水机房地面部分的绿地内,为美化周围广场景观,在保证冷却塔热工性能不受影响的情况下,应考虑对冷却塔进行绿化或建筑遮挡。冷却水泵、冷冻水泵都与冷水机组一一对应。空调冷水机组端采用定流量方式,空调末端采用动态流量平衡电动调节阀变流量控制。

3.2 空调系统

空调系统分为车站公共区空调系统、设备及管理用房空调系统和商业开发区空调系统三部分。车站公共区空调方式一般采用全空气系统,设备主要采用组合式空调器。设备及管理用房空调系统根据设备及管理用房的负荷性质和负荷集中度,采用全空气系统或空气-水系统,空调设备采用柜式空调器或风机盘管。商业开发部分,为了在过渡季节有效采用全新风通风降温,采用全空气系统,设备主要采用组合式空调器。

空调水系统采用异程式,对枢纽范围内的远距离区域设置二次泵水系统。

3.3 通风系统

(1)区间隧道通风系统,各站均采用独立设置,每个车站两端设有隧道通风机。在火灾和阻塞工况时,通过风阀转换,可对各隧道进行排烟或通风。正常运行时,可在夜间进行机械通风。

(2)枢纽内各车站的通风系统统一考虑,其控制均纳入车控室统一控制管理。公共区采用全空气一次回风系统,设置组合式空调机组。空调机组外配置回/排风机,用于空调的回/排风和春、秋季的排风,同时兼做站台、站厅的排烟风机。该系统满足空调季节最小新风运行、过渡季节全新风运行和非空调季节的通风运行。

车站站台层轨行区设轨顶和轨底机械排风系统,排除列车在车站范围运行时散发的热量。设备用房的通风系统根据工艺要求设置。需空调的设备用房采用定风量全空气一次回风系统,需空调的管理用房可采用风机盘管加新风系统。变电所等设备用房宜采用通风方式排除余热,如通风无法满足要求,可考虑采用全空气一次回风空调系统与通风相结合的方式。

(3)枢纽范围内除地铁车站外,地下停车场、出租车上下客区,此部分区域按全通风模式设置机械通风系统,采用机械排风,由车道或开于场地区域的天井补风。通风系统兼排烟系统,换气次数按6次/h设置。通风设备一般采用低噪声风机箱和轴流风机。

(4)商业开发部分在过渡季节采用全新风通风模式运行,利用组合式空调机组的送排风机进行机械通风。

4 防排烟系统方案

枢纽的防排烟系统也作为一整体设置。商业开发区、停车场、人行通道、设备管理用房的排烟风机及烟气流经的辅助设备在280℃时能连续有效工作0.5h;车站公共区及隧道通风系统排烟设备要求在150℃温度下能连续有效工作1h。

防烟分区排烟量按60m3/h·m2计算,当排烟设备负担2个防烟分区时,其排烟设备选型按照最大防烟分区排烟量的2倍计算。

同一防火分区的设备及管理用房的总面积超过200m2,或面积超过50m2且经常有人停留的单个房间应设置机械排烟设施。

区间隧道的通风排烟由区间隧道通风系统兼,每个车站两端设有隧道通风机。在火灾工况时,通过风阀转换,可对各隧道进行排烟或通风。

车站内公共区设置机械排烟系统,排烟风机独立设置,排烟补风由空调系统的送风机补给;设备及管理用房区根据防排烟标准设置机械排烟和防烟系统。

枢纽中不同线路发生火灾时,可根据不同的火灾部位,采取相应的排烟模式。若站台公共区发生火灾,则开启对应线路车站站台层的机械排烟系统进行机械排烟;若站厅公共区发生火灾,由于各线公共区存在交叉共同使用部位,则根据火灾具体所属线别,启动对应的车站站厅层的机械排烟系统,同时开启其他各线车站站厅的机械系统辅助排烟。设备管理用房发生火灾,则单独开启相应部位的机械排烟系统。

地下停车场、出租车上下客区排烟系统由通风系统兼,排烟补风由车道或开于场地区域的天井自然引入。商业开发部分设置机械排烟系统,排烟风机独立设置,排烟补风由空调系统的送风机补给。

5 运行模式

(1)根据外界气候条件的变化,空调系统正常工况运行可分为小新风空调季节运行、全新风空调季节运行、过渡季节运行3种模式。当室外空气焓值高于室内空气焓值时,采用小新风空调模式运行,新风阀关小,制冷系统开启。当室外空气焓值低于室内空气焓值时,但室外温度高于室内空调器设计送风温度时,采用全新风空调模式运行,新风阀全开,制冷系统开启。当室外温度低于室内空调器设计送风温度时,采用过渡季节模式运行,即通风模式运行,新风阀全开,制冷系统停止运行。在正常情况下,停车场、出租车上下客区通风系统需保持开启,以保证该区域空气卫生标准。

(2)当枢纽范围内发生火灾时,空调水系统应停止运行,枢纽内通风及空调系统转入火灾工况运行,开启着火区排烟系统和补风系统,排除烟气,保证旅客安全疏散。

6 系统控制

设备监控系统需设置温、湿度探测器,根据各探测器所探测到的数据,由环境监测系统进行分析、计算、处理,确定不同的运行模式,同时控制各种通风、排烟设备按确定的运行模式投入运行。系统控制由环境监控系统实施。通风排烟系统控制由就地控制、设备监控室控制两级组成。就地控制:在通风、空调机房内的各种设备设置电源控制开关,作为就地控制装置。为确保安全,就地控制具有优先权。设备监控室:设备监控系统设于设备监控室内,并在通风、空调范围内设置温、湿度探测器,控制室内设置监控系统显示操作台和值班点。根据收集与反馈的信息,自动确定通风与空调系统运行模式。

7 减振降噪

通风空调及防排烟设备设置于基本封闭的地下砼构筑物内,若将同一声功率级的声源放置于地下,其噪声强度要比地上增加约10db,噪声的特点是中低频为主的噪声强度高,混响时间长,须进行减振降噪处理。可考虑:设备设置隔振基础,管线穿墙处设置软垫,以防止由于振动引起的建筑物固体传声;系统设置消声器,以达到允许设计标准值;通风机、空调箱、水泵、冷却塔等是产生噪声主源,选型应选择噪声小,运转平稳的产品;通风机、冷水机组、空调箱安装减振器;风管、水管设置减振吊架、软接头进行减振。

8 节能环保

相关数据表明,中央空调系统中,冷水机组的能耗约占33%,水泵能耗约占22%,风机能耗约占43%,冷却塔能耗约占2%。因此,合理的方案对降低能耗、环保具有显著的意义。

(1)选择节能的空调制式。地下车站空调用房不同于地面建筑在过渡季节可通过开窗采取自然通风降温,若室内空调系统采用全空气空调系统,且具有全新风功能,则过渡季节可利用室外冷空气降温排热,大大减少开启冷水机组的时间。尽可能采取全空气系统方式,以最大限度利用全新风降温排热。

(2)采用节能、高效型空调、通风设备和配件。冷水机组应充分分析其全负荷EER及部分负荷IPLV值,能效比应达到国家标准二级。水平风机和水泵配用变频节能控制柜,达到软启动、变频运行、配电谐波平衡的目的。

(3)改进冷水管网的调节方式,使用动态平衡阀、自动式流量调节阀、变速泵、计算机等调节、控制设备,实现管网调度、运行、调节的自动监控,提高供冷系统的能效比。

(4)风管和水管的设计应选择合适的送风温差及供回水温差,减少输送能耗。

(5)空调系统冷媒采用新型环保冷媒,没有温室效应;空调送风系统中设置空气净化装置,满足卫生防疫要求;废气实行高空排放或排放至非人员经常停留区域。

9 结语

城市地下综合交通枢纽集合了车行、人行、商业、轨道交通等设施,通风空调及防排烟方案应考虑交通枢纽的功能布局、资源共享、节能环保、建设管理及各专业系统的配合与衔接等因素,通过多方案的比较、优化,找到合适的方案。

参考文献

[1]GB50157-2003,地铁设计规范.

[2]GB 50019-2003,采暖通风与空气调节设计规范.