由于列车频繁往返运动,成为影响地铁热环境的主要干扰源,导致地铁站台内气流分布呈现周期性变化。传统的基于静态平均负荷设计的空调系统,在实际运行中往往难以满足设计要求,因此深入研究这一动态变化过程显得尤为重要。
地铁架构主要由车站和隧道两大部分组成。车站依据城市规划要求,主体结构上的覆土厚度在不同道路下有所不同。车站包括公共区域、管理及设备用房,其全长通常超过160米。由于地铁基本与大气隔绝,因此室外环境的度对车站空调负荷的影响相对间接。
针对地铁车站的空调系统,我们提出以下设计方案:
1. 机械通风系统:当式通风无法满足地铁的余热余湿排除需求时,应引入机械通风系统。根据地铁实际情况,可在车站与区间隧道分别设置独立的通风系统。车站通常采用横向送排风,而区间隧道则采用纵向送排风,这些系统应具备排烟功能。对于较长的区间隧道,建议在中部设置中间风井。对于气温不高、运量不大的地铁系统,可考虑构建车站与区间连通的纵向通风系统。
2. 闭式系统:此系统使地铁内部与外界大气基本隔绝,仅提供满足乘客所需的新鲜空气。车站通常配备空调系统,而区间隧道的冷却则借助列车的“效应”。这种系统适用于当地热月平均气温高于25摄氏度且运量较大的地铁系统。
3. 门系统:通过在站台与行车隧道间安装门来实现两者的分隔。车站安装空调系统,而隧道则采用通风系统。当通风系统无法有效控制区间隧道温度时,应使用空调或其他降温方法。门系统的应用使车站成为独立制冷、除湿区,具有安全、节能和美观的优点。门的隔断形成了两个相对独立的系统——车站空调通风系统和隧道通风系统。
关于负荷计算方面,地铁内部负荷受室外温度影响较小且相对稳定。根据相关资料显示,列车本身及列车空调的散热占比较大,而地铁围护结构周围的土壤能吸收大量热量并调节地铁内空气的温度。环控设计采用常规系统时,需要考虑不同的散热部分和相应的热量传递途径。
在参数取值方面,地铁站的空调属于舒适性空调。设计时主要考虑乘客从地面进入车站的短暂舒适环境即可。对温度变化有明显感觉的温差在2°C以上,因此提供了一个舒适和卫生的环境过渡过程供乘客体验。而车站的管理用房和设备用房的温度取值则根据实际需求和工艺要求来确定。