摘要：本文主要針對目前地鐵通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)設(shè)計過程中存在的一些問題進行了分析討論，并給出了筆者的一些建議。
關(guān)鍵字：單活塞、雙活塞、管線綜合、屏蔽門漏風(fēng)。
中圖分類號： TE684 文獻標識碼： A
由于屏蔽門系統(tǒng)相比于閉式系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢，目前國內(nèi)軌道交通大都設(shè)置了屏蔽門，以下討論將針對屏蔽門制式下的地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)展開。
1.地鐵通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)組成
地鐵的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)兩大部分：隧道通風(fēng)系統(tǒng)分為區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)兩部分；車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)又分為車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)（簡稱大系統(tǒng)）、車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)（簡稱小系統(tǒng)）以及空調(diào)制冷水系統(tǒng)（簡稱水系統(tǒng)）。
2.地鐵通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)設(shè)計常見問題
1）問題一 區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)氣流組織不順暢
對于區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)，活塞風(fēng)道的長度不應(yīng)過長，面積應(yīng)嚴格控制，且拐彎不宜過多，以便降低正常運營時區(qū)間活塞風(fēng)釋放時的阻力，實際實施過程當中，由于受工程條件的限制，部分設(shè)置于城市交通主干道下方的地鐵車站，風(fēng)亭要出地面需要經(jīng)過較長的路徑，這樣導(dǎo)致部分車站活塞風(fēng)道超長，有的長達70-100m，對于這樣的活塞風(fēng)道，活塞效應(yīng)幾乎消失殆盡，如果這樣的車站在一條線路中連續(xù)出現(xiàn)，則對區(qū)間隧道的溫度及新風(fēng)量控制極為不利，可采取加大排熱風(fēng)機風(fēng)量的辦法增大區(qū)間的換氣量，以實現(xiàn)系統(tǒng)控制目標。
對于設(shè)置雙活塞風(fēng)道的隧道通風(fēng)系統(tǒng)，有兩種做法,詳見下圖，以下兩種系統(tǒng)原理要求實現(xiàn)的系統(tǒng)功能一致，即正常運營時排除區(qū)間隧道的余熱余濕，事故時能合理組織氣流，引導(dǎo)疏散。
圖1 雙活塞系統(tǒng)形式一圖2 雙活塞系統(tǒng)形式二
對于圖1所示的系統(tǒng)形式而言，正常運營時，活塞風(fēng)需經(jīng)過兩個活塞風(fēng)閥，且一般情況下都有活塞風(fēng)閥直接設(shè)置于軌行區(qū)正上方。該系統(tǒng)形式對活塞風(fēng)的釋放相對不利，另外也加大了運營風(fēng)險，一個20平方的組合式風(fēng)閥直接設(shè)置于軌行區(qū)正上方，對設(shè)備以及施工安裝均提出了較高要求；此種系統(tǒng)形式兩臺隧道風(fēng)機可以于附屬風(fēng)道內(nèi)前后錯開布置，特殊情況下可減少對土建風(fēng)道的寬度要求（詳見附圖3），但同時容易產(chǎn)生隧道風(fēng)機備用功能較弱的情況，隧道風(fēng)機入口與機械風(fēng)閥（活塞風(fēng)閥）位置平齊，對隧道通風(fēng)系統(tǒng)的氣流組織不利。
圖3 雙活塞系統(tǒng)平面布置
對于圖2所示隧道通風(fēng)系統(tǒng)原理，則能嚴格保證機械風(fēng)口位于隧道風(fēng)機入口以外，但其對附屬風(fēng)道的寬度提出了要求。由于沒有指標性規(guī)定，當土建條件發(fā)生變化時，按圖1所示原理，實施起來部分車站將難以滿足系統(tǒng)要求。
2）問題二 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備檢修維護空間預(yù)留不到位。
此問題產(chǎn)生的原因有兩個：第一，土建空間受限，此為先天不足，雖然地下空間造價不菲，理應(yīng)控制規(guī)模，但基本功能性需求應(yīng)得到滿足。第二，本專業(yè)設(shè)計過程中，忽略了各類設(shè)備的檢修運營維護需求，沒有把設(shè)備專業(yè)對土建的要求落到實處，在專業(yè)設(shè)計過程中也未充分合理的分配有限空間，考慮設(shè)備可維護可操作，此為后天設(shè)計不足。此問題目前普遍存在于軌道交通領(lǐng)域，要解決此問題，應(yīng)加強與土建專業(yè)的配合，把本專業(yè)需求準確及時的提出來，本專業(yè)設(shè)計時應(yīng)精細化。
3）問題三 大系統(tǒng)新風(fēng)取值標準中不再考慮屏蔽門漏風(fēng)這一項
地鐵相對于民用建筑之最大不同之一在于，民建空調(diào)環(huán)境均為微正壓，這對于空調(diào)區(qū)域的溫濕度控制是有利的，而對于地鐵車站的公共區(qū)來講，由于活塞效應(yīng)及軌道排熱效應(yīng)的存在，列車進出站時屏蔽門的開啟、關(guān)閉導(dǎo)致了站臺公共區(qū)與車站隧道之間發(fā)生熱質(zhì)交換，車站隧道的壓力在一個行車間隔內(nèi)不斷變化，站臺公共區(qū)的冷空氣也將隨之進出車站隧道。下圖所示為某地鐵車站站臺屏蔽門漏風(fēng)規(guī)律，圖中橫坐標是停站時間（每個紅柱前的每個白柱代表一節(jié)車的門漏風(fēng)情況，紅柱是一列車的代數(shù)和），縱坐標是按一種計算工具分析計算的漏風(fēng)量，從紅色柱的趨勢可以看出，列車停站的前9秒，由于活塞風(fēng)的作用，是從區(qū)間隧道向站臺公共區(qū)進風(fēng)的，從9秒以后，由于活塞作用減弱，軌道排風(fēng)的效應(yīng)占主導(dǎo)地位，逐漸從站臺公共區(qū)向區(qū)間隧道漏風(fēng)。屏蔽門的漏風(fēng)量與行車對數(shù)、每個車站的活動門數(shù)，車站軌道排風(fēng)機的排風(fēng)量，停站時間都密切相關(guān)。
圖4 車站屏蔽門漏風(fēng)趨勢
鑒于車站站臺屏蔽門漏風(fēng)是客觀存在的實施，而且近遠期漏風(fēng)量值不一樣，為滿足車站公共區(qū)近遠期熱環(huán)境的控制要求，車站大系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮屏蔽門的漏風(fēng)量問題，目前做法有兩種，第一種：大系統(tǒng)新風(fēng)量考慮屏蔽門漏風(fēng)量，新風(fēng)機的取值標準按以下三者最大值�。海�1）每計算人員按20m3/人·h計；（2）新風(fēng)量不小于系統(tǒng)總送風(fēng)量的10％；（3）屏蔽門漏風(fēng)量；屏蔽門漏風(fēng)量值可取至6-8立方/秒，新風(fēng)機一般按屏蔽門漏風(fēng)量進行取值；第二種：大系統(tǒng)新風(fēng)量不再考慮屏蔽門漏風(fēng)量，新風(fēng)機的取值標準按以下兩者最大值�。海�1）每計算人員按20m3/人·h計；（2）新風(fēng)量不小于系統(tǒng)總送風(fēng)量的10％；新風(fēng)機的取值不再考慮屏蔽門漏風(fēng)，但車站公共區(qū)需附加一部分熱量。第二種做法完全是從節(jié)能的角度出發(fā)而提出的，而實際上，不考慮實際使用效果，不考慮遠期公共區(qū)的熱環(huán)境，為節(jié)能而節(jié)能的做法，值得商榷。屏蔽門有漏風(fēng)是不爭的事實，車站公共區(qū)漏向區(qū)間隧道的風(fēng)有兩個途徑補充，要么從出入口無組織的補入，要么通過新風(fēng)機集中從大系統(tǒng)組合式柜機入口經(jīng)過處理以后補入，顯然，對空調(diào)系統(tǒng)而言，為避免過量熱濕空氣從出入口涌入站廳公共區(qū)，對公共區(qū)熱環(huán)境造成較大沖擊，后者處理方法更為合理。同時，由上圖可以看出，一個行車間隔內(nèi)，車站公共區(qū)不但有冷風(fēng)滲漏至區(qū)間隧道，區(qū)間隧道也有熱風(fēng)滲透至站臺公共區(qū)，為此站臺公共區(qū)還應(yīng)考慮一定量的附加冷負荷。
4）問題四 大系統(tǒng)站廳排煙效果較差
按目前常用大系統(tǒng)原理，地鐵車站公共區(qū)的排煙風(fēng)機與回排風(fēng)機并聯(lián)安裝，共用負壓管路，為防止串煙的發(fā)生，正壓管路通常分開設(shè)置。風(fēng)機前后均裝有風(fēng)閥、靜壓箱、彎頭等局部阻力構(gòu)件，導(dǎo)致風(fēng)機進出口局部阻力大幅度增加，尤其是在排煙風(fēng)機運行時風(fēng)速較大導(dǎo)致局部阻力陡增。另外大系統(tǒng)的排煙管路與空調(diào)回排風(fēng)管路合用，一般為站廳和站臺服務(wù)的空調(diào)回排風(fēng)支管上均設(shè)置有電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，以滿足站廳、站臺火災(zāi)分區(qū)排煙的模式要求，由于站廳、站臺支路上的電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥是根據(jù)廳臺空調(diào)送風(fēng)量及管路設(shè)計進行開度調(diào)定的，站臺送風(fēng)量較大，管路較長，一般為最不利環(huán)路，因此站廳的電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于較小的開度，排煙風(fēng)機壓頭設(shè)計時，僅根據(jù)站臺最不利環(huán)路進行水利計算，一旦切換至站廳火災(zāi)模式時，站廳支路排煙阻力沒有考慮相應(yīng)電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的半開阻力，導(dǎo)致風(fēng)機壓頭不夠，排煙量達不到設(shè)計值。今后設(shè)計中要注意避免風(fēng)機前后的局部阻力構(gòu)件離風(fēng)機太近（原則上與風(fēng)機口距離應(yīng)不小于2.5倍的當量直徑），風(fēng)管的連接盡量順暢，且宜適當降低機房內(nèi)排煙管道的風(fēng)速；避免并聯(lián)的大風(fēng)機前后設(shè)置靜壓箱，盡量該用“褲叉管”三通的連接方式，有效降低局部阻力。站廳排煙支路上設(shè)置的電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥應(yīng)在站廳排煙時處于全開工況，以降低站廳排煙支路的局部阻力。
8）問題五 地鐵系統(tǒng)防火閥設(shè)置要求不盡相同，沒有統(tǒng)一規(guī)則。
關(guān)于地鐵防火閥的設(shè)置，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2006）、《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50098-98）（2001 年版）和《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157-2003）三本規(guī)范中均有相應(yīng)章節(jié)說明，綜合以上各規(guī)范的要求，防火閥所“防”的對象為“火”，包括風(fēng)管內(nèi)的“火”，但更重要的是風(fēng)管外的“火”；“防”的目標是防止火勢沿風(fēng)管蔓延。
防火的目的，在于把火災(zāi)影響控制在最小范圍內(nèi)。對于那些“重要的”、“火災(zāi)危險程度高的”的設(shè)備用房，應(yīng)采用具有一定耐火時限的分隔物（隔墻和樓板）與其它部位隔開�！督ㄒ�(guī)》第7.2.3、7.2.5、7.2.9，《高規(guī)》第5.2.7、5.2.8，《地鐵規(guī)范》第19.1.11 等條文均體現(xiàn)了這一思想。故，防火閥的基本作用為：風(fēng)管破壞那些“重要的”、“火災(zāi)危險程度高的”的設(shè)備用房分隔物（墻體、樓板、卷簾）的耐火時限處，用防火閥“補強”。即，有閥必有墻（板、卷簾）。防火閥必須緊靠墻體設(shè)置。
結(jié)合地鐵工程特點，應(yīng)在以下位置設(shè)防火閥；
1．風(fēng)管穿越空調(diào)機房、冷水機房隔墻；
2．風(fēng)管穿越樓板處；
3．風(fēng)管穿越氣體滅火防護區(qū)隔墻、氣瓶間隔墻、消防泵房、車控室等重要房間隔墻處；
4．風(fēng)管穿越封閉樓梯間的隔墻處；
5．風(fēng)管穿越公共區(qū)與設(shè)備管理用房區(qū)隔墻處。
主要參考文獻：
1.《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157-2003）；
2.《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2006）；
3. 《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50098-98）（2001 年版）；
