沈阳北站地铁通风空调设计重难点分析

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【摘要】沈阳北站站是沈阳市地铁2号线一期工程中客流量最大的车站之一，主要负担运送和疏散铁路乘客的作用。作为典型东北地区地铁车站，在其通风空调设计上有着创新之处，通风空调系统模式适应东北地区的自然环境。

【关键词】 地铁车站；东北地区；通风模式；

中图分类号： U231+.4 文献标识码： A 文章编号：

沈阳北站站位于北站路与友好街丁字路口以北，铁路沈阳北站站前广场下。车站上方为铁路沈阳北站南广场，位于铁路北站综合楼与北站路之间，东西长约400m，南北宽约75m，面积约30000m2，站前广场及友好街地下建有单层人防工程，南北向呈T形分部。广场西部为地下娱乐商城，东部为地下车库，中间是一拱顶的地下厅，人防工程总面积约40000m 。本站为地下三层岛式站台车站(局部双层），地下一层为为国铁、地铁、地下商业客流相互转换的共享大厅，地下二层为站厅层，地下三层为站台层。车站主体部分为明挖法施工（双层部分为暗挖法施工）。车站1、2、3号出入口通道及1号风道均为明挖法施工，2号风道为暗挖法施工。车站主体总长：155.6m，岛式站台宽度14m；站台层层高4.950m，明挖段站厅层净高5.980～6.316m，暗挖段站厅层梁底净高3.850m，总建筑面积约14741.4平方米，于2011年11月完成竣工验收。

沈阳北站站通风空调系统设计包括公共区通风及排烟系统，设备及管理用房通风、空调及防排烟系统。根据全线系统设计要求进行通风系统设备布置。通风空调系统设计原则是安全可靠、技术先进、经济合理、运行节能。

一、通风空调设计难点

1、沈阳地处我国东北，冬季较长且温度较低，冬季通风温度为－12℃，对通风空调设计来说，自然条件相对较差，且国内对于东北地区的地铁通风空调系统设计还不够成熟，成熟经验较少。在保证公共区夏季不设置空调，冬季不设置采暖的节能运行模式下，如何通过通风空调系统优化设计，充分利用自然能源，为乘客提供过渡的舒适条件，是东北地区地铁通风空调设计需要考虑的一大难点。

2、沈阳北站站横穿了既有的地下人防（商场），地下三层（局部双层）岛式车站，建筑、结构相对复杂，如果前期通风空调专业与土建专业配合不到位，后期的管线布置就会异常复杂。需要在满足通风空调系统功能的前提下，适应装修的要求，且尽量减少和优化管路设计。

3、沈阳北站站风道结构采用暗挖工法，风道内部空间相对紧张，因此在环控大系统风机选择方面就要考虑设备的兼容性，减少设备占地面积。

4、与屏蔽门系统不同，全高安全门系统由于轨行区和车站公共区通过安全门上方联通，火灾工况下，如何有效组织车站和区间的火灾，保证站台火灾楼梯口的1.5m/s向下风速，保证补风与排烟不发生短路危害疏散乘客的安全，保证区间火灾2m/s是业内设计的又一难点。

二、通风空调设计创新

1、合理的确定了适应东北地区的通风空调系统模式，充分利用了自然通风的效果，节约了能源。即在安全门上方与轨顶风道之间留有一定高度的空隙，在正常工况下，站台层的主要部分补风就是通过这个空隙实现的。因为通过这个空隙，连通站厅层及出入口补风，保证了车站的新风量。

2、通风空调系统的设计方案充分利用自然环境气候特点，车站公共区采用机械排风、自然进风的通风方式，减少了一半的设备，减少了设备的初投资和运行费用，减少了土建的费用，简化了系统的控制模式，节约通风设备费用约300万元，节约了通风空调系统投资的30%。

3、采用自然冷源，减少机械通风时间，实现了节能运行模式。地铁内部的发热量大，具有全年热负荷的特性，而沈阳地区的气候特点是冬冷夏热，通风系统的设计充分利用春秋季节室外的天然冷源对地铁内部进行冷却，尽量减少系统大风量通风的运行时间，节约能源。通风空调系统运营模式通过详细计算，公共区按通风系统设计，开、闭式运行，夏季、过渡季充分利用活塞风、室外天然“冷源”，减少通风、制冷设备的运行时间，实现节能运行的目的。

4、解决了冬季出入口防冻及火灾工况下送风和排烟短路的问题。即出入口设置电热风幕，在冬季运行，防止冷风侵入，保证车站内温度环境。同时，也保证车站在正常工况下的补风和在火灾工况下的补风，故出入口还起着补风口的作用。

5、通风空调系统设备的设置采用集成化，通过风阀的切换，实现不同的系统工况模式。在当时，也是设计技术上的一大创新。实现“一机多用”，减少设备“空置率”，实现智能化控制。通风空调系统的车站通风机设置变频器。一方面，满足不同通风工况的不同通风参数要求，另一方面，根据季节、时段不同，对通风系统进行全过程、精细化、智能化控制。

6、注重设备选型，提高设备效率。一方面在设计过程中优先选择高效、低耗的通风空调设备；另一方面采用合理的设备选型方法，例如：车站风机一机多用，既有正转又有反转，一台风机对应多个不同的管路特性曲线。在选型时，注意使其正常工况时的风机效率高于事故工况下的效率，以节省正常通风工况的能耗。

7、通风空调及防排烟设计中，站台火灾工况保证楼梯口处1.5m/s的向下风速，同时保证站台层的烟气不通过楼梯口向上扩散至站厅层，一直是业内的难点。本设计在划分了常规的防烟分区的情况下，在站台层的防烟分区内，设置了楼梯口的烟控分区，即在站台层楼梯口四周设置电动挡烟垂壁，正常工况下，电动挡烟垂壁隐藏在吊顶里，不影响室内装修的美观，只有在站台层发生火灾的时候，电动挡烟垂壁下垂到指定设计的高度，使楼梯口部面积变小，当乘客从楼梯口疏散时，保证1.5米/秒的向下风速。保证了乘客的安全疏散。

8、通风空调系统的特点是管线复杂，风口多，本设计根据详细的三维计算结果，分析了管线分布对正常工况的温度场、气流场及火灾工况的烟气分布情况，合理布置了风管，使风口与装修有机结合，在不影响装修效果的情况下满足通风空调系统的功能要求，站台层公共区未设置风管，主要利用轨顶轨底结构风道进行排风，有效地节省了地下有效空间，有利于其他管线布置，并减少了相应的工程投资。

三、结论

通风空调系统设备是地铁内部能耗巨大的设备，沈阳北站站在设计过程中经过详细计算，优化了系统设置，设备选型过程中注重设备节能，保证系统的经济、节能运行。另一方面通风空调系统设备运行模式做到了科学合理，根据室外的温度调整设备运行的时间，实现了节能运行的目的，具备很好的运营节能基础。

参考文献：

[1] GB 50157-2003 地铁设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2003.

[2] GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3] GB 50016-2006 建筑设计防火规范[S]. 北京：中国计划出版社，2006

[4] GB50019-2003采暖通风与空调设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2003.

[5] 沈阳地铁2号线一期工程施工设计技术要求[Z].