• 太原地铁2号线中的复合式通风空调系统设计
  • 2015-07-16
项目名称
实施单位
主管部门
实施内容

太原市地铁2号线线路总长37.2km,共设30座车站。2号线分两期建设,一期工程南起人民南路站,北至西涧河站,全长23.7km,共设21座地下车站(5座换乘站),平均站间距1213m。设车辆段及综合维修基地1座、主变电站2座,与1号,3号,4号,5号线共用一个控制中心。车辆采用A型车,4动2拖6节编组;远景年限最大行车密度30对/h;最高运行速度80km/h。设计年度:初期2020年、近期2027年、远期2042年。

于2013年1月23日~25日,完成《太原市城市轨道交通2号线一期工程(小店南~西涧河)可行性研究报告》评审,2014年1月15日~17日,完成《太原市城市轨道交通2号线一期工程(人民南路~西涧河)初步设计》评审。

通风空调系统设计主要包括全部地下车站通风空调防排烟系统设计和全线地下区间隧道通风防排烟系统设计,其中公共区室内外设计参数的确定、通风空调系统形式确定是工程设计的重难点。


公共区室内外设计参数的确定

1、太原市与国内其他城市气象资料对比

利用《中国建筑热环境分析专用气象数据集》(1984年—2003年近20年)及太原市气象部门提供的气象参数(2001年—2011年近11年),对太原市气象资料的分析、整理和汇总,经研究分析,太原市气候有如下特点:

1)年平均温度低。太原市的年平均温度为10.8℃,年平均温度除比沈阳市、哈尔滨市和兰州市高外,均低于其他城市的年平均温度,与大连市接近。

2)全年气温变化幅度较大。太原市一月份的平均温度为-4.3℃,七月份的平均温度为24.58℃,变化幅度为28.88℃,其变化幅度与大连市、天津市、兰州市比较接近,比沈阳市、北京市和哈尔滨市的变化幅度小外,均大于其他城市。

3)夏暖冬冷、夏季空气相对干燥。太原市最热月平均温度24.58℃,且6月,7月,8月,三个月的月平均温度均在22℃左右;最冷月平均温度为-4.3℃,1月,2月,12月,三个月的月平均温度均低于0℃,具有明显的夏暖冬冷特点,且各季节温度变化比较明显。太原市极端最高温度为37.4℃,与成都市接近,略高于大连市和沈阳市外,均低于其他城市;太原市没有日最高气温不小于35℃的天数,典型年份日最高温度为34.2℃;夏季最热月月平均相对湿度为70.4%,全年平均相对湿度为55.7%,低于除兰州市外的其他城市。因此,具有全年四季比较分明、夏暖冬冷、气候干燥的特点。

4)夏季空调室外计算焓值低。太原市夏季空调计算干球温度为31.1℃,与沈阳市、成都市接近,高于大连市、哈尔滨市外,均低于其他城市。夏季空调室外计算焓值为77.50kJ/kg,与站厅站台室内平均计算焓值69.75kJ/kg相差较小,室外焓值高于室内焓值的时段较短,约为16d。

5)夏季空调时间较短。太原市日最高温度超过30℃的年平均天数为33d,北京为67d,天津为60d,沈阳为33d,哈尔滨为26d,兰州为35d,在夏季有约一个月的高温天气,且室外焓值高于室内焓值的时段约为16d,即夏季需要开启空调的时间较短。

综上,太原市全年温度变化大、夏暖冬冷、早晚温差大、全年空气相对湿度低、空气比较干燥,通风空调系统的设置应充分考虑气候特点,其气候特点与哈尔滨、大连市、兰州市较为接近,地铁工程通风空调系统的设计可借鉴哈尔滨市、大连市、兰州市地铁设计经验。

2、室外设计参数

地铁车站公共区由于高峰客流时段不同于地面建筑设计负荷最大时段,所以GB50157—2003地铁设计规范中对于地下车站通风空调设计参数的规定为:“地下车站公共区夏季空调室外计算干、湿球温度,采用近20年夏季地铁晚高峰负荷时平均每年不保证30h的干、湿球温度”“计算隧道和地下车站公共区通风风量时,夏季通风室外计算温度为近20年最热月月平均温度的平均值”。而GB50019—2003采暖通风与空气调节设计规范对室外设计参数规定为:“夏季空调室外计算干湿球温度,采用历年平均不保证50h的干湿球温度”“夏季通风室外计算温度,采用历年最热月14时的月平均温度的平均值”。

由于地铁晚高峰一般出现在17时~18时,而地面建筑设计温度一般采用12时~14时,此时并非地铁运营晚高峰,据北京、上海、广州的地铁资料统计,12时~14时的客运负荷仅为晚高峰负荷的50%~70%,如果按此时客流计算空调冷负荷很难满足地铁晚高峰负荷的要求,若同时采用夏季不保证50h干球温度与地铁晚高峰客流负荷来计算空调冷负荷,就形成两个峰值的叠加,系统负荷偏大,因此地铁室外设计参数不同于地面建筑设计参数的选取,采用地铁晚高峰负荷出现时相对应的室外温度更合理。所以对于太原的第一条地铁线路,室外设计参数需经过对近20年气象数据分析计算确定。

利用《中国建筑热环境分析专用气象数据集》及太原市气象部门提供的气象参数,进行设计参数的统计、分析处理,确定的太原地铁车站公共区通风空调设计室外干、湿球温度如下:

夏季空调室外计算干球温度:31.1℃;夏季空调室外计算湿球温度:24.1℃;夏季通风室外计算温度:24.58℃;冬季通风室外计算温度:-4.3℃。

3、室内设计参数

根据《地铁设计规范》规定:“当车站采用空调系统时,站厅中公共区的空气计算温度应比空调室外空气计算干球温度低2℃~3℃,且不应超过30℃;站台公共区的空气计算温度比站厅的空气计算温度低1℃~2℃,相对湿度均应在40%~70%之间。”根据确定的夏季室外空调计算干球温度31.1℃低2℃~3℃,最终确定站厅公共区室内设计温度30℃,站台公共区室内设计温度比站厅低1℃~2℃,为29℃。

通风空调系统形式的选择

1、设计规范及标准的相关规定

《地铁设计规范》中设置空调系统的条件:“在夏季当地最热月的平均温度超过25℃,且轨道交通高峰时间内每小时的行车对数和每列车车辆数的乘积大于180时,可采用空气调节系统。”建标104—2008城市轨道交通工程项目建设标准中规定:“地下车站设置空调必须符合下列条件:当车站采用机械通风时,站内夏季的空气计算干球温度超过30℃时;当地夏季最热月平均温度超过25℃。”可见,地铁工程是否设置空调系统,最主要的指标是当地最热月的平均温度。

2、通风空调系统形式选择

太原地铁2号线初、近、远期采用A型车6辆编组,远期列车运行对数为30对/h。太原市年平均温度为10.8℃、最热月的平均温度为24.58℃。从以上条件可以看出,虽然高峰时间内每小时的行车对数和每列车车辆数的乘积等于180,但无论是最热月平均温度还是全年平均气温,都没有达到《地铁设计规范》及《标准》中设置空调系统需要达到的25℃和15℃的条件。

根据太原市的地理位置、气候特点,并参考与太原市气候相近的其他正在建设轨道交通的城市,如大连市(最热月的平均温度为24.6℃,全年平均温度为11℃)、哈尔滨市(最热月的平均温度为22.9℃,全年平均温度为4℃)以及兰州市(最热月的平均温度为22.4℃,全年平均温度为10.2℃)、沈阳市(最热月的平均温度为24.7℃,全年平均温度为8.5℃)均采用全高安全门通风系统。因此,在遵守国家现有地铁设计规范、规程的前提下,从节约能源、节省投资、简化系统、减少运行维护费用等角度出发,工可设计阶段太原地铁2号线地下车站公共区采用全高安全门的通风系统。

2014年1月15日~17日,《太原市城市轨道交通2号线一期工程(人民南路~西涧河)初步设计》完成评审。目前,工程设计正在按计划工期稳步推进,相信在参建各方的共同努力下,新型通风空调系统将在2号线的建设中顺利实施,为太原地铁提供一个经济合理、安全节能的通风空调系统。

 

建设周期
资金来源
政策支持
通过了解太原市地铁2号线工程概况,结合太原市气候特点,确定公共区室内外设计参数,并通过对通风空调系统形式的比较分析,采用全空气新风冷却空调系统。
技术特色描述
实施效果技术认证和获得荣誉
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