车站控制系统.docx

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车站控制系统

目录

1.环控系统概述1

2.设备概述1

3.设计2

3.1功能要求3

3.2设计要求：

4

3.3环控系统热负荷分析4

3.4环控系统发热量计算5

3.5设计时应综合考虑的问题5

3.6照明设备发热量6

3.7售检票机发热量7

3.8乘客人体散湿量7

3.9围护结构散湿量7

3.10热湿比8

3.11送风量和送风温差计算8

3.12空调季最小新风量计算9

成员分工：

袁吕陶：

环空系统概述、设备概述、送风量和送风温差计算、空调季最小新风量计算；赵婧：

功能要求、设计要求、围护机构散失量、热湿比；袁端丽：

环空系统热负荷分析、环空系统发热量计算、乘客人体散湿量；张亚强：

设计时应综合考虑的问题、照明设备发热量、售检票机发热量。

1.环控系统概述

地铁的特点是人员密集、流动性大，它具有面积大、空间广、区域应用功能复杂、区域间无隔断、人员流动性大等特点。

而且,不同建筑功能区域中的负荷经常处于较快的相对变化状态,一旦出现事故外部施救处理非常困难，必须依靠自身系统的可靠运作才能确保安全。

因此对地铁车站通风空调及防排烟系统（简称环控系统）的要求要高于一般的民用系统。

环控系统须满足两个方面的要求，一是日常运营给乘客和设备提供舒适及适宜的环境；二是事故及灾害情况下进行通风、排烟、排毒、排热，起到生命保障及辅助灭火的作用；环控系统应确保上述两个方面的整体安全，不宜片面强调某一方面；但环控系统不是灭火系统。

地铁车站环控系统看似容易，但实际实施起来确并不容易，到目前为止一些实际投运的环控系统，不是达不到功能要求，就是“超出要求”，设计极为复杂，设备多投资大，操作复杂繁琐。

有的地铁运营已经一两年，其控制系统还投不上去或不能很好的发挥作用。

本文针对环控系统在实施过程中常见的问题，阐明自己的观点，提出解决问题的办法。

并提出地铁集成环控系统新概念，给出集成环控系统的原理。

2.设备概述

上海地铁环控系统的设计情况,论述了提高经济性的途径,包括变频技术、暂时舒适概念、屏蔽门系统、集中供冷技术、大温差技术的采用,设备选型的合理化等.空调系统环境控制系统冷水机组通风系统

3.设计

图1地铁车站环控大系统图（一端）

图2地铁车站环控小系统图（一端）

3.1功能要求

首先要将环控系统的功能进行准确定义，并将功能划分清楚。

环控系统的主要功能如下：

1）新风：

新风为车站抽取的外界自然空气。

2）送风：

送风分为：

送全新风、混风（新风+回风）、全回风三种情况；送风经过制冷、除湿、过滤及消音，然后送到站厅、站台及各设备房。

也可不经过制冷和除湿直接送风。

3）回排风：

回排风可分为全回风、全排风及有回有排三种情况；排风又分为固定排风和间歇排风；回排风为来自站厅、站台及设备房的回风；当回排风温度低于外界大气温度时可起到节能作用。

紧急情况下可将车站的烟气、毒气等排掉。

4）固定排风：

固定排风是将车站的设备房、卫生间、卫生器具间、储物间、生活污水间、列车冷却及隧道内的废气（废气、热气、湿气、烟气、毒气）全部排掉不回风。

5）间歇排风：

列车停站时间短，而间隔时间长，尤其是开通的前几年，客流上不去，行车间隔时间更长。

为了降低能耗，列车冷却排风宜采用间歇排风方式。

列车停站时开始排风，将列车产生的废气和热量排走，没有必要再循环冷却使用，列车出站时停止排风，从而达到节能的目的。

隧道排风也属于间歇排风方式。

6）自然换风：

车站自然换风是通过车站进出口通道和通风井的敞开，利用列车运动时产生的隧道活塞风进行自然换气、自然冷却。

7）隧道通风：

分为送风、排风、自然换气等。

送风为送新风；排风为排除隧道内废气、热气、湿气、烟气、毒气等。

利用列车运行时产生的隧道活塞风自然换气。

8）当某一地铁车站发生火灾时，如果此时恰有列车进站和出站，而车站又没有屏蔽门的话，列车会通过活塞风将烟雾带到其它相临车站，造成相临车站火灾自动报警系统报警，并引发相临车站防排烟系统开启。

这说明地铁全线一处火灾的设计原则需要深化和细化。

建议改为：

地铁火灾设计的原则按全线一处火灾考虑，如果地铁各车站防排烟系统的硬件设施是按相互独立的方式设计，硬件设施自然具备适应多个车站同时发生火灾的处理能力，在不增加防排烟系统投资的情况下，其控制系统软件也应具备适应多个车站同时发生火灾的处理能力；当某一地铁车站发生火灾时，发生火灾的车站除应具有独立自救和防排烟的能力外，相临车站的防排烟系统应具有协助火灾发生车站防排烟的能力，同时保留转为独立自救的力。

9）地铁发生火灾的可能形态有：

（1）站厅公共区火灾，

（2）站台公共区火灾，

（3）站厅两端设备房区火灾，

（4）站台两端设备房区火灾，

（5）列车火灾，

（6）车站外部区域火灾（与地铁车站连通的商业街和上盖物业）。

上述火灾发生的可能形态中，列车火灾如果是发生在隧道内，则由隧道通风系统负责防排烟处理；列车火灾如果是发生在车站站台公共区，则由车站环控系统和隧道通风系统共同负责防排烟处理；其它形态的火灾都由车站的环控系统负责防排烟处理；当车站环控系统排烟气能力不足时，隧道通风系统也可以协助排烟。

当地铁车站外部区域发生火灾时，车站环控系统应采取正压送风方式，防止外部烟气串入地铁。

以上是地铁车站通风空调及防排烟系统中风系统的功能要求

3.2设计要求：

车站空调通风系统，主要由以下三部分组成：

车站公共区域制冷空调通风系统，车站设备管理用房空调通风系统，制冷空调循环水系统。

以下是对各系统的分析：

3.3环控系统热负荷分析

由于地铁系统内不同位置的热源发热量各不相同，而且随着运营年段的不同，即使同一位置处的发热量也随之改变。

因此，为了计算地铁热负荷，首先必须分析和了解热负荷的组成。

地铁车站的热负荷主要由以下几部分组成：

列车运营散热负荷、列车活塞风负荷、乘客负荷、送入的室外空气负荷、车站照明负荷、车站设备负荷以及由壁部吸放热所增减的负荷，如下图所示：

图3车站热负荷组成

在地铁车站的热负荷中，对于安装有屏蔽门的车站，其站内部分的热负荷主要有照明及动力设备负荷、人员的负荷、通风负荷等。

其中照明及动力设备负荷，由于在建设时，所有设备均已安装到位，因此一般可以近似看作是固定负荷；人员的负荷主要是车站工作人员和乘客的热湿负荷它是随着客流量的变化而变化的；新风负荷是由室外引入的新风的负荷，一般随当地的季节和气温的变化而变化。

对于没有安装屏蔽门的车站，其站内的负荷还受到列车活塞、列车制动发热及列车空调散热、区间隧道结构蓄热蓄冷负荷等影响。

考虑到国内大城市在地铁建设时，绝大多数的地下线路车站都采用了屏蔽门系统，因此本文仅考虑安装有屏蔽门车站的负荷的影响。

3.4环控系统发热量计算

乘客人体散热量车站内乘客人体散热量和散湿量是主要空调负荷，人体散热量有显热和潜热两种形式，前者直接影响空气温度，潜热是指人体散发的湿量水蒸汽所包含的汽化潜热。

预测2013年傍晚高峰小时客流量为19295人，乘客在站厅、站台逗留时间分别按2.5min和1.5min计算，折合侮小时车站内固定人数为1287人在t=30℃条件下，人体显热最q，=138.2kJ/（h·人），人体潜热量ql“385.2kJ/（h·人）由此得出显热量Q，/=177863kJ/h，潜热量Q;495752kJ/h，全热量Q:

=673615kJ/h。

3.5设计时应综合考虑的问题

1）一个好的环控系统不仅要从设计和工程两个方面考虑完善，而且还要从运营管理方面考虑完善。

2）地铁环控系统中各种设备的作用及功能都是由人赋予并定义的，有很多设备的功能被人为限制住，往往功能发挥不出来，只好通过增加设备来实现功能。

3）用于突发事件的设备，最好能“平战”结合，这样可以通过日常的使用，检查设备的完好情况，能及时发现问题，便于及时修复；一旦发生突发事件，能确保设备投入使用。

4）地铁系统因线路长站点多，在工程实施过程中涉及的设计和施工单位多，给设计管理和施工管理带来困难，因此迫切需要统一管理。

5）设计上应示出环控系统在各种运行模式下的设备启动、关停的先后顺序；提供环控系统工况参数及工况转换时的参数，以便能实现各种工况下的参数平衡和控制；减少系统实际调试匹配平衡带来的困难；给仪器仪表选型和调节阀计算提供依据。

6）设计时地面新风口与排风口应拉开距离，排风口与乘客进出口通道口也应拉开距离，相距太近，排出去的风又被抽回来，使得站内空气难以改善，只能依赖列车的活塞风进行换气。

7）设计时应考虑改善环控小通风系统的情况。

环控小通风系统每天24小时一年到头天天运行没有备用，且安装在高处，一旦发生故障维修时间较长，对各设备房内重要设备的运行影响极大。

8）单个阀门用于多种工况，最好选择能连续控制的调节阀。

调节阀一定要计算流通能力并选择合适的特性曲线，通过模拟量实现连续控制风量，从而提高系统参数的可控性。

防火阀的选择非常重要，弄的不好会影响系统的安全和功能的发挥。

防火阀的分区设置、选型、功能定义及与整个系统的关系应定义清楚。

10）环控系统因为设备多，已经使操作复杂。

因此设计时既要考虑简化环控系统，还要考虑简化环控系统操作的等级数量。

11）设计时应考虑简化环控系统模式。

日常运营模式多一些问题还不大，但对用于消防的防排烟模式，因发生火灾时烟气蔓延的速度特别快，会在短时间内影响到车站的所有空间（设备房和站厅站台），这就导致大小环控系统都必须开启排烟，其后果会造成控制系统模式判断选择混乱。

12）火灾发生时排烟和送风必须结合起来才能达到排烟的目的，否则没有送风，烟排不出去。

13）设计时应考虑环控系统节能运行的情况。

14）提高各设备的满负荷运转率，降低机械消耗，提高运转效率。

尽可能使每台设备都运行在接近满负荷的工况下，发挥出最大的效力。

15）与控制系统相结合，与控制系统相适应。

从自动控制的角度看要达到控制环境温度的目的，可以通过以下几个量的组合改变控制：

（1）固定水温、水量，改变风量；

（2）固定水量、风量，变水温；

（3）固定水温、风量、变水量；

（4）固定水温，改变风量、改变水量。

3.6照明设备发热量

照明灯具在使用时消耗电能这些电能最终都化为热带散发在车站内，所以只要知道照明灯具的电功率即可求出其发热最。

槽宝路车站采用荧光灯，灯具输入功率按0.025kw/m“计算，!

匀于整流器与灯管一起安装在具有空调的车站内，整流器还须消耗额外能量。

因此灯管功率应该乘以1.2修正系数，车站照明蓄热系数取用。

0.8。

站厅面积2140m2“站台面积1396m“，合计3536m2，故照明设备发热量QZ=305565kJ/h。

3.7售检票机发热量

站厅层设0.6kw半自动售票机12台和1.2kw检票机10台，合计功率为19.2kw，其发热量为:

Q。

=n;·n:

.n。

.N······

（1）

式

（1）中:

n;—安装系数，即设备设计功率与安装功率之比，取用0.8;nZ

—负荷系数，即设备小时平均实际耗功率与设计轴功率之比，取用0.7;n3—同时使用系数，取用0.6。

则Q。

==23229kJ/h。

（见表1）

表1

3.8乘客人体散湿量

在t=30℃，湿度为65%条件下，乘客人体散湿量为152g/（h*人），则车站内人体散湿量为Dl“195.60kg/h。

3.9围护结构散湿量

站厅外墙和顶板挂湿量按1g/（m2.h）计算，其产湿面积计为3557m2，则围护结构散湿量D:

3.56kg/h。

车站散湿量汇总表

见表2。

表2

3.10热湿比

湿热比：

=5791kJ/kg

3.11送风量和送风温差计算

空调总风量应满足5次/h车站换气量计算。

车站空调空间为15600m3“说明最小送风量L=78000m3/h。

3.12空调季最小新风量计算

车站空调送风是由新风和回风组成，由于空调系统中新风的热湿处理是非常耗能的，所以设计时应尽量减少新风量而增加回风量，然而减少新风量是有限度的，新风量太少会使车站内空气品质不能满足卫生要求。

根据环境控制扩初设计原则规定:

空调最小新风量按12.7m2/（人.h）计算，且不小于系统循环风量的10%;现先按前者进行计算，得出最小新风量为16345m“/h，该值为空调系统循环风量的21%左右，已大于10%，符合设计要求。