浅谈地铁车站通风空调系统的优化设计
摘 要：随着社会经济水平的提高，城市建设速度的加快，地铁逐渐成为城市主要的交通工具之一。地铁车站是一个特殊的场所，每天有大量的乘客进出，这就对车站环境提出了很高的要求。本文结合实际案例重点分析了常见的地铁通风空调系统的优化设计，同时也对地铁空调通风系统的噪声控制进行了相关的探讨。
关键词：地铁车站；通风空调系统；噪声控制；优化设计
中图分类号：U231 文献标识码：A
1 地铁空调通风系统概述
地铁车站内的通风空调系统的主要作用是对车站环境的温度、湿度以及风速等进行调节，从而提高车站环境质量，使乘客感觉舒适。然而，通风空调系统在创造舒适环境的同时也在消耗着大量的电能。据统计，地铁运行所消耗的电能有接近一半是由空调系统消耗的，甚至超过了列车驱动消耗的电能。因此，为减少地铁能源消耗，提高地铁运行的经济效益，需要对地铁现有的空调系统进行优化设计。在此之前，我们要了解当前地铁空调系统的构成以及工作原理。
整个车站的空调系统由两个分系统组成，其中一个系统又分为空调大系统与小系统，因此车站空调系统是由大系统、小系统以及水系统组成的。车站大、小系统负责控制车站内环境温度、湿度等参数，实现车站的通风以及排风；而水系统主要负责对空气进行制冷。
车站空调系统在工作时，空调新风机将车站外的新风送入站内，同时组合空调机组对新风进行冷却处理，从而使新风温度达到要求。组合空调机组与水系统通过冷却水回路相连，在机组内完成冷热交换的带有热负荷的冷却水循环回水系统，通过冷却塔将热量排放到外界环境中。同时，冷水机将未经冷热交换的冷却水循环到空调机组内，从而实现冷却水的循环利用。另外，回排风机会将隧道内由于车辆运行而产生的热量排到室外。
2 常见的地铁车站空调系统分析
2.1 闭式系统
闭式系统是指将送风管沿着车站长度方向布置在站台两侧，向下输送新风的通风系统，其排风系统设置在轨道顶端或者站台顶端。闭式系统之所以被称为“闭式”，是因为采用这一系统的车站与外部空气基本处于断绝状态。该系统的工作状态受到室外空气焓值与空调回风焓值的影响。例如：室外空气温度大于空调回风温度，且室外空气焓值小于回风焓值时，空调系统会采用全新风系统，否则只会向站内提供最小新风。一般情况下，闭式系统多用在夏季月平均气温在25℃以上，且运量交大的地铁系统。另外，该系统还可以满足车站运行的消防要求。
2.2 开式系统
开式系统是一种将车站与隧道联系在一起进行通风的系统。开式系统一般存在带空调以及不带空调两种形式。所谓带空调系统就是在车站内设置空调，通过空调与车站内的通风井实现站内与站外的空气交流；而不带空调系统是指车站没有空调，只在隧道内设置多座竖向通风井，并通过机械动力实现隧道内与外界空气的交流，同时利用列车行驶产生的“活塞效应”将隧道内的新风带到车站内，从而降低车站内的温度。
开式系统大多运用在夏季平均温度在25℃以下，且客流量较小的地铁系统中。然而，早期的地铁系统大多都使用开式空调系统，但是随着地铁建设规模的扩大，开式空调系统已经无法适应人们的要求，从而开始被闭式系统以及屏蔽门式系统取代。
2.3 屏蔽门式系统
所谓屏蔽门系统就是在车站与隧道之间安装屏蔽门，隔断车站与隧道环境，同时在车站内安装空调系统，并且采用机械通风井的方式对隧道进行通风。屏蔽门系统不但能够达到车站环境的通风制冷要求，而且屏蔽门还会减少列车行驶对车站造成的气流噪音影响，避免跌落站台等危险事故的发生，给旅客提供更加舒适安全的候车环境。
采用屏蔽门系统后，车站空调制冷负责的范围大大减少，从而降低空调负荷，减少电能消耗，具有良好的节能效果。正是出于这一考虑，在我国南方城市地铁线路改造以及新建工程中，屏蔽门系统得到了十分广泛的应用。
3 工程案例分析——无锡地铁车站通风空调系统优化设计
3.1 通风空调系统优化设计
3.1.1 采用大小系统分设冷源，小系统采用变频多联机
无锡地铁通风空调系统模式为，大系统采用空调水系统，白天为公共区服务，夜间空调水系统停止运行，降低了冷却塔夜间运行带来的扰民隐患，同时，提高了设备的使用寿命，整个系统简单、调试方便，后期维护量小。
设备及人员管理房间采用变频多联机+小新风模式，系统高度集成，运行调试简单，因该系统完全独立于大系统，因此在无锡2号线5月份开始冷滑、热滑以及空载运行时，变频多联机先于空调水系统实施完成，有效的保证了在炎热夏季重要设备用房、管理用房人员进驻的室内工作环境。
变频多联机系统充分利用该系统的变频特性、根据室内负荷自主调节的特点，有效弥补了设备房间发热量动态变化、发热量不准确带来运行能耗过大、设备及人员管理房间过冷的难题。
多聯机室外机充分考虑与室外景观、构筑物的结合，保证了室外的景观效果。大、小系统分开后，减小了空调机房的占用面积，节省了土建投资。大、小系统分开后，有效的增加了日常设备的检修天窗时间，对于整个系统的检修、维护提供了便利，同时保证了整个系统的稳定、可靠，提升了系统的服务质量
3.1.2 屏蔽门转换装置
将梁溪大桥站进行试点，在其屏蔽门上方设置可开启的转换装置，可实现过渡季节利用活塞风对车站进行通风，减少空调系统的运行能耗。
3.1.3 采用自然通风/排烟
对高架车站团结路、纺织城站的地下附属用房，将原初步设计设计的机械通风、排烟系统设计为自然通风、排烟，即利用吊装孔、采光通风孔进行自然通风机自然排烟，减小了设备投资及后期设备的运行能耗及维护。
3.1.4 站台公共区排烟模式
针对屏蔽门系统，站台公共区排烟效果差的问题，提出并采取了开启屏蔽门首尾滑动门及中部滑动门、利用隧道风机、排热风机辅助排烟的模式，一次性通过了由中国安全生产科学研究院组织的热烟测试，取得了理想的测试效果，为后续线路的建设提供了重要的参考经验。