地铁隧道通风系统设计方案

3较为简明的隧道通风系统设计方案，可供建地铁环控系统设计时使用或参考关键字：设备功能，隧道通风，系统设计，备用风机，兼用设计前言1、234、5而言，广州处于国内最前列的位置，对广州地铁进展争论具有更大现实意义。广州地铁1号线环掌握式承受开/闭式系统，对其设计问题已在个人所写的《广州地铁1号线环控设计总结》〔收入《回忆与思考》一书第九章—环境掌握系统〕中进展了争论，文中的一些见解和意见，对其它承受开/闭系统的城市地铁设计有肯定的参考价值。广州地铁2、3、4、5号线环掌握式承受了屏蔽门系统，对于屏蔽门系统，个人仅参与了一些车站工点的设计免存在不够准确之处，仅供同行们对这些问题进展深入争论或争论时参考。一、地铁隧道通风系统设计方案简介广州地铁隧道通风设备均设于车站的两端，2、31A4、5号线局部车站承受A2B1AB虽然一些地铁线已参照承受，但尚还存在一些争议。个人认为，从A型到B型是一个巨大的前进，应当确定，从充分发挥设备的设置功能讲对ABA444TVF2TEFTVF风机的设备选型技术参数是：风量QX=60m3/s、风压HX=1000Pa、电机功率NX=90KW、风机直径φ=2.0m、可正反转且正反转风量相等；每台TEF风机的选型参数是：QX=40m3/s、HX=600Pa、NX=45KW、φ=1.6m、只正转排风；B222台TVF2TV/EF2台变频器。TV/EF风机即为TVF风机兼作TEF风机使用，寻常通过变频器依据TEF风量运转，事故时则按TVF量运转,因此TV/EFTVF。明显A型方案比B型工程设备数量多，设计规模大，工程投资高。二、设备功能充分发挥问题的争论地铁工程投资巨大，运营费用昂扬，这是很多城市修建地铁的最大障碍，环控设备在地铁设计中占用建筑面积最大，环控设备在地铁运营中耗电最多，因此对“占地大户”和“用电大户”的环控专业进展优化争论，对降低地铁工程造价具有较大意义。为削减工程投资，降低运营本钱，广州地铁建设者已经作出了困难的努力，将A型方案修改为B〔1〕2台TEF〔2〕削减了2〔4m〔宽〕×4m〔高〕×30m〔长〕×2〔条〕〕，〔3〕2是这一设计进步没有得到充分确定而加以全线推广承受，本人所参与的5号线工点设计询问范围不少车站仍旧承受A型方案。个人认为对于A、B如何充分发挥个人认为目前可以从以下六方面进展争论，即为：设备设置的必要性、设备功能的使用性、设备设计的兼用性、设备运转的能效性、设备容量的小型化及设备掌握的简明化。从这六个方面进展争论可能有助于我们对设计中的问题进展深入争论。1、设备设置的必要性争论地下空间格外贵重，可设可不设的设备应尽可能不设，A4TVF讨范围。设置屏蔽门后，区间隧道机械通风条件较开/闭式系统有了很大改善，计算结果及各条线的隧道通风工艺设计均说明，当列车堵塞或列车发生火灾而停在单线区间隧道内对其进展通风或排烟时，前后两个车站的TVF2/42是区间隧道通风排烟在屏蔽门系统时是否必需设置备用风机的问题。个人观点是可以不设，理由是：〔1〕车站站厅或站台火灾时的排烟风机没有考虑备用，为何区间隧道排烟通风时需要考虑备用呢？两者的设计标准不统一；〔2〕承受开/11、22号线等均对TVF屏蔽门系统后要有备用风机，两者的设计标准不统一；〔3〕《地铁设计标准》〔GB50157-2023〕〔以下简称为“地铁标准”〕没有明确对区间隧道事故通风必需设置备用风机；〔4〕国外地铁对事故风机设置备用的也极为少见〔本人把握资料不多，期望见多识广者供给这方面的资料支持〕〔5〕发生火灾概率较高的大路隧道在其《大路隧道通风照明设计标准》〔以下简称为“大路标准”〕中不仅没有规定火灾排烟风机需要有备用，而且对火灾排烟设备的设计规模与其经济性有所规定和说明，下面引用其中两例文字可能有助于我们的争论。例1：对于大于1Km的长大隧道发生车辆堵塞时，可能会消灭全隧道车辆堵塞状况，但大路标准规定“阻滞段的计算长度不宜大于1Km”，1Km以上的交通阻滞，否则过量通风设施必定长期〔甚至永久〕闲置，明显是铺张，PIARC〔1995〕报告中亦指出了这点”；例2：对于火灾设计规模及排烟设计要求，大路标准规定“火灾排烟风速可按2m/s～3m/s取值”，并说明该20MW500MW5m/s可能会有人说，A型设计方案可以对两条平行隧道同时进展机械通风。个人认为对于火灾隧道进展机械排烟是格外必要的，但没有必要同时对平行的另一侧未发生火灾的隧道进展机械通风,地铁标准也没有这样的要求。值得我们深入争论的，此项措施工程代价太大，设计中的经济问题不能不加以考虑。2、设备功能的使用性和设备设计的兼用性争论设备功能的使用性是指设置的设备应当常常运转使用，不能长期闲置不用；设备设计的兼用性是指一个设备应尽可能一机多用，充分发挥设备的使用功能。前者是针对地铁火灾专用通风设备长期闲置而提出来的，后者则是争论将这些长期闲置设备兼作其它设备寻常加以利用，以节约其它设备的设置，这就是本文所说的设备兼用性设计问题，设备的使用性和兼用性亲热相关，故联系在一起进展争论。广州地铁2、3、4、5号线在车站通风空调系统中对站厅和站台层火灾事故设计了专用的排烟风机，即SEF风机；对于区间隧道内的列车堵塞或列车火灾事故设计了TVF风机。SEF风机和TVF风机在正常运营时是不运转的，发生事故时才进展运转，这些风机是“长期〔甚至永久〕闲置”着的，为保证这些设备在事故时能正常运转，还需要常常对其进展保养性运转，这些明显都是一种铺张，需要对其进展争论改进。改进途径之一，就是使其设计具有兼用性。2、31所示的ATVF系统，对站内隧道设置了有TEF4、5号线局部车站对此进展了改进，消灭了图2所示的B型方案。B型方案不同于A型方案的地方是区间隧道通风系统与站内隧道排热系统两个系统相互结合了在一起，并可以互为备用。这是兼用性设计的一个很好实例，即车站每端用1台TVF风机兼做TEF风机使用，寻常正常运营时作为TEF风机使用，发生事故时作为事故风机使用，两种风机的风量匹配是通过变频器实现的〔本文为了区分和表述便利起见，将TVF风机兼作TEF风机时称为TV/EF风机〕。对这一设计进步，作者赐予高度评价，并认为全线各车站均可以承受，尤其是风亭设置较为困难的车站更应承受，在5号线工点设计询问工作中已明白的说明白个人这一设计观点。至于SEF风机个人认为可以兼做大系统的回/排风机，两者风量的差异匹配可以通过变频器或双速电机来实现，此设计比较简洁，设计事例也较多，本文不多作文字说明。3、设备容量小型化的争论通风设备容量〔主要指风量和风压〕小的风机总是比容量大的风机运转功率低、投资省、设备布置难度小，在肯定的条件下还可以获得土建工程规模减小的效果。地铁设备系统繁多，空间格外贵重，通风设计工作中应当尽可能将其设备小型化，以获得地下空间的最正确利用。车站大系统中的SEF风机和B型方案中的TV/EF风机属于这一争论内容。2～5号线中对车站大系统设置了专用的排烟风机SEF，它与回/排风机RAF，个人认为可将SEF小型化依据RAF2台RAF2RAF1B型方案中的TVF和TV/EF环控专业最大容量的设备，设备购置费较高。TV/EF在正常运行时通过变频器按TEF技术参数运行，似为“大材小用”，假设依据2台TEF2台TEF2台TEFTE/VF风机。可见TV/EFTE/VF问题，后者的优势是设备小型化和不设置变频器。变频器可以多工况使用，而TVF配置的变频器仅为单工况使用，12台回/排风机并联兼作排烟风机使用的设计，业内一些人士有不同看法，为此下面借用本文前面所列出的技术参数进展具体计算分析说明，以说明个人的技术观点。2所示的BTV/EF风机通过变频器依据TEF的计算风量QY=36.4m3/sHY=546Pa〔TEF1.1即QY=QX/1.1=36.4m3/s，HY=HX/1.1=546Pa，以下各种风机的计算技术参数〔风量和风压〕均按选型技术参数除以1.1〕，发生事故时TV/EF风机则依据TVFQY=60/1.1=54.6m3/s和计算风压HY=1000/1.1=910Pa1台TV/EF2台TE/VF2台TE/VF3H2=R2*Q2表示，图中A22算工况点，A12A点则是单台TE/VF点，其风量Q〔A〕＞Q〔A1〕=54.6/2=27.3m3/s，H2〔A〕＜H2〔A1〕=910Pa，固然单台TE/VF对隧道通风系统管路，而应是针对站内隧道排热系统管路，后者的系统阻力关系式应当不同于前者，假设用H1=R1*Q2表示排热系统阻力关系，则工作点为B点，其风量Q〔B〕可能＞Q〔A〕或＝Q〔A〕或＜Q〔A〕，三种状况均应是Q〔B〕＞Q〔A1〕。依据前面所述的风机选型技术参数可以反算出R2=0.305＜R1=0.412，因此图示是Q＜Q〔A〕。明显，TE/VF2台并联运行的工况点进展设计。即为QX=30m3/s、HX=1000Pa，NX=55KW、φ=1.6m、正反转风量相等；这种TE/VF风机的装机容量比单独设置的TEF风机大，但比TVF风机小，固然TE/VFQY=36.4m3/s2又要满足区间隧道通风系统风量QY=54.6m3/s要求，设计上存在一些难度，但只要风机特性曲线选择恰当，系统管网设计合理，两者都得到满足在设计上还是可以作到的，由于管网系统阻力系数R1、R2仅与系统断面尺寸、长度、摩擦阻力和局部阻力等因素有关。4、设备运转的能效性争论通风机的能效性在设计中需要对三个方面进展关注或把关，首先是通风管网的阻力计算必需比较准确，其次性曲线高效率曲线范围内，只有把握住这些才能实现高能效的节能运行，在此前提下，B型方案则存在TV/EF效率低于TEF的问题，由于同样风量风压条件下，具有正反转功能的风机效率总是低于单向运转的风机，因此B型方案的运行费用高于A型方案，这是B型方案美中缺乏之处。但是B型比A置费用远远大于其运营电费的增加值，作者估算节约的初期投资可以静态的让增加的运营电费使用100年以上。因此，B型方案尽管存在缺乏之处，作者仍旧认为应当赐予确定，固然对其缺乏的地方需要加以争论改进。对于2台RAF2TE/VF22工况点均处于高效率曲线范围内一般来说较为困难，只能将单台运行工况点设于风机特性曲线高效率范围内，火灾时2台并联运行的能效较差多耗电力则是不行避开的，是其缺乏之处，但多耗电费次数有限，因此个人认为它仍旧是有价值的可以选择的设计方案。5、设备掌握的简明化争论个人认为环控专业的各个系统〔包括隧道通风系统、大系统、小系统和水系统〕设计均应尽可能的作到简洁明白掌握简洁才好，尤其是火灾事故时的掌握模式。所谓简洁明白就是在满足设计标准的前提条件下，使系统功能尽可能的简洁，使运转的风机和电动掌握的风阀都尽可能的少设，作到设备少而精，掌握简洁明确一目了然。A型方案尽管设备较多及土建工程巨大，但因其系统分工明确掌握相对简洁而受到各方面普遍承受，相反B型方案因其需要功能转换〔由正转到反转〕和掌握风阀较多而受到各方面的质疑，冲淡了取消2个进站端活塞通风道及其风亭的工程意义。三、地铁隧道通风系统设计改进建议方案介绍通过以上争论本文提出图4所示的隧道通风系统设计建议方案〔简称建议方案1〕，其根本特点是：与B2个进站端活塞通风道及其风亭〔为何赞同取消，作者将在其次篇地铁风亭数量问题争论文章中进展分析和说明〕。与A型方案一样TVFTEF2台TVF2台TEF对TVF风机不考虑备用量，也不在TVFTEF确保事故时能正常投入运转和使用。对TEF系统的车顶排风道和站台下排风道对左线与右线分别承受单端排出设计，一方面削减电动风阀的设置数量，一方面简化事故通风时的掌握模式。与B14、5时，假设建议方案1的