浅论地铁环控系统对建筑设计的影响胡海明

浅论地铁环控系统对建筑设计的影响胡海明

胡海明

苏交科集团股份有限公司210019

摘要：地铁设计因涉及专业较多而相对比较复杂，其中建筑专业是地铁各专业中的龙头专业，它统筹各个系统专业使其合理经济有效的组合，保证整个车站的运营功能。而地铁环控系统作为地铁最重要的专业之一，其设计方案的合理性和创新，对整个地铁建筑的规模和合理性都有很大的影响。

关键词：地铁；建筑设计；环控系统；创新

前言

近年来，随着经济的发展以及城市交通建设速度的提升，使得地铁建设的力度越来越大。地铁属于城市轨道交通系统范畴，它是现代城市所具有的高效的公共交通工具之一，目前我国已初步成为庞大的城市轨道交通市场。到2016年底，我国在建轨道交通建设的城市已达48个，在建线路累计将达到228条，线路总规模达到5600多公里，预计到“十三五”期间将有37个城市计划新增地铁5700公里。

如此大规模的城市轨道交通建设需要大量的资金支持，城市轨道交通特别是地铁的建设可能会成为政府的包袱。因此各地政府在打造地铁目标时除了人文、文明、和谐等等外，对安全、经济、科学地铁的实现更为强调。如何在满足运营功能的基础上尽量减少规模减低造价并与周边环境和谐统一是目前地铁建筑设计需要重点解决的问题。而地铁涉及的二十多个专业中建筑专业是统筹专业，建筑方案的优劣直接影响到投资造价和运营功能。而地铁环控系统是地铁第一能耗大户其能耗约占整个地铁能耗的45%～60%，与地铁环控系统相关的面积占到整个建筑面积的30%，因此地铁环控系统方案的合理与否严重影响地铁建筑规模以致于影响到整个投资造价、运营能耗。下面笔者就一些实际工程案例浅论地铁环控系统的设计和创新对建筑设计的影响。

一、地铁环控隧道风系统与车站建筑设计

通风道和出地面风亭是地铁建筑设计中需要重要考虑的部分之一，它们关系到地铁室内舒适和安全的环境，特别是出地面风亭的大小和位置更关系到整个建筑方案的可实施性。出地面风亭的设计不仅关系地铁功能本身的实现，还涉及到规划、消防部门，甚至还影响到维稳。因此风亭必须根据周围的环境条件、规划部门的要求合理设置，而风道风亭也正是地铁环控隧道风系统的一部分。

1.1地铁隧道风系统制式

目前国内地铁环控系统主要分为两种模式，即集中闭式系统及屏蔽门系统。

集中闭式系统，如国内的南京地铁1、2号线，主要是车站与区间隧道相互连通，利用活塞风组成内部气流循环，保证隧道温度处于正常状态。为避免活塞气流对车站通风空调系统的干扰，通常在车站两端设有迂回风道。屏蔽门系统，如苏州地铁、上海地铁2号线及后续线路，就是在站台边缘加设屏蔽门，使区间隧道与车站分为相对独立的区域，减少相互之间的干扰。屏蔽门内的车站区域采用空调，隧道通风采用开式运行。有研究表明，当地铁系统采用屏蔽门系统时能够降低站台空调季能耗，节省夏季运行费用。

1.2隧道风系统的选择

在进行建筑方案设计时，首先要明确隧道风系统的模式，这样才能有效的把控车站规模，合理布局车站站位。伴随着人们对出行乘坐的舒适度要求的提高，加上对安全和节能的考虑，屏蔽门系统模式目前是国内主流的环控模式。但是选择单活塞还是双活塞需要各个车站设计人员根据具体的情况进行比较选择。

双活塞系统由于通风面积大，使得新风量大，区间空气品质高，并且使得区间隧道壁面温度较低，而且在发生阻塞事故下，能有效控制区间温度，使系统尽快到达目标温度，因此双活塞系统是目前较为推荐的。虽然单活塞系统在系统功能上和服务水平上略逊于双活塞系统，但是其同样满足规范要求的区间换气要求，而且其在土建规模、造价及对地面景观影响上有很大的优势。因此在进行建筑设计时，虽然全线隧道风系统有统一的规定，但对于有些特殊的车站，比如道路较窄，周围拆迁协调困难，场地受限等等情况，完全可以考虑单活塞方案。对于像哈尔滨、沈阳等高寒地区城市，单活塞系统更应该为首选方案。

1.3风亭及风道的设计

出地面风亭有高低之分，低风亭一般1-2米高，高风亭一般都在8米高以上，从城市景观和规划考虑，建筑设计宜首选低风亭，在周围实在没有足够宽的场地的情况下再行考虑高风亭或者高低风亭组合方案。

风亭的设计要与周围地面环境相协调，要尽量与地面建筑结合设置，特别是高风亭，如果无法与周边建筑进行结合设计，也应根据城市特点做成建筑小品，避免突兀。

在满足环控系统功能的前提下，立式活塞风道给建筑设计提供了一个思路，活塞风道的分层设置又是另一种思路。对于一些设置单渡线的车站，站台层渡线区域建筑很难利用，这是可以考虑把活塞风道设置在此处，充分利用车站主体空间，可以减少车站长度，减少附属规模，降低造价。对于一些地面风亭位置限制导致附属长度偏短的车站，同样可以把活塞风系统的相关设备设置在站台层。

1.4轨顶轨底风道的设置

由于屏蔽门系统使区间与车站隔开，为了保证规定的区间温度，一般会在轨行区上下方分别设置土建轨顶、轨底风道。轨顶轨底风道可以有效排除列车因制冷和摩擦等产生的热量。但是不管是在设计还是在施工上，轨顶轨底风道都是一个很困扰的问题，而且根据调查多数运营城市为了节能很少开启排热风机进行区间隧道的通风排热，特别是在双活塞系统的线路中尤为明显。如果能取消轨顶轨底风道不仅可以降低造价，有效节省工期，还能降低运营期能耗，目前郑州和哈尔滨等地铁项目已经考虑取消轨底风道的系统方案。轨道轨底风道的设置与否还需要业界进一步的研究。

二、地铁空调系统与车站建筑设计

地铁环控隧道风系统与车站建筑关系最为密切，对整个建筑规模影响最大。而地铁环控系统中的空调系统方案对建筑方案及投资规模也有很大的影响。目前国内屏蔽门地铁空调系统主要是冷水机组+空调末端和多联机空调系统两种模式。冷水机组+空调末端技术比较成熟，空调效果明显，特别是可以补入新风还可以控制室内空气湿度，但是这种空调模式需要较大的制冷机房和空调机房，增加建筑规模。多联系空调系统无需制冷机房，需要的空调房间也小，可以压缩建筑规模，它的缺点就是不能控制空气湿度，还需要独立的新风系统。但是从总的功能包括投资及运营来说，多联机系统将会在地铁空调系统发会越来越大的作用。因此，在地铁建筑设计中，我们要紧密结合地铁环控形式避免经验主义，保证建筑方案的最优。

结语

综上所述，在现代城市轨道交通工程设计中，建筑作为各系统专业的统筹专业，其方案的合理性直接关系到运营功能的实现和投资造价的多寡，而地铁环控系统又是影响建筑方案最重要的系统之一。在地铁建设方案设计中，需要充分了解环控隧道风系统、空调系统的原理，合理设置风亭风道，开阔思路，保证安全、经济、科学地铁的实现。

参考文献

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