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摘要 ：针对目前轨道交通车站通风与空调系统进行综合分析，主要阐述目前车站通风与空调系统通常做法存在的问题。分析未来车站空调与系统的节能设计思路。
关键词 ：轨道交通车站 ;通风与空调系统 ;设计 ;节能
轨道交通车站的通风与空调系统的主要制约因素为房间功能、环境要求及地下条件等，其能耗约占轨道交通系统总能耗30%～40%。轨道交通车站通风与空调系统最终实现的是地下空间气流组织网络，其直接关系到公共环境安全、舒适的地铁环境保障，以及该系统利用能源的效率。
目前轨道交通车站通风与空调系统主要分为三个部分：车站公共区通风与空调系统（大系统）、车站设备区通风与空调系统（小系统）、车站空调水系统。随着轨道交通在不同城市的应用，以及应用过程中存在的问题，传统轨道交通车站通风与空调系统各子系统也在不断的优化与改进。
一、车站公共区空调系统
车站公共区一般采用采用全空气系统（一次回风），组合式空调机组设置于大小里程端的环控机房内，负责整个车站的冷负荷。系统末端风口形式为上送上回，这样布置的主要特点为风口布置灵活，不占用车站公共空间;但该布置会造成大量冷量的浪费，空调效率较低。送回风距离较近，使得车站公共区空气品质、卫生条件及舒适性相对较差。
基于以上弊端，公共区气流组织可在适当条件下选择采用贴附通风模式进行优化，贴附通风模式采用的是一种将冷量和新鲜空气最大限度地输送到人員工作区来保障工作区环境适宜工作人团工作的一种通风模式;这种通风模式可以使工作人员工作区上部空间的空气具有一定的温度梯度，这样通风系统负担的总冷负荷将小于混合通风的冷负荷，整个系统具有较好的节能效果。这种通风系统可结合建筑内部造型通过柱壁将气流送至工作区域，其不仅融合了置换通风，也融合了混合式通风的优点，但同时解决了了置换通风受限于使用场合、混合通风温度效率低等问题。和传统混合通风模式节能效果相比较，柱壁贴附通风模式冷负荷约减少14.2%，送风量约减少18.0%，很大程度的达到节能效果。
二、车站设备区空调系统
车站设备区一般采用全空气柜式空调机组，和公共区通风空调系统共用冷源，同时考虑设备房间夜间和事故工况下运行，设置多联机空调系统作冗余备用。但在设备区空调设计中，一般车站是按照100%冷负荷进行计算，部分房间大发热量设备仅在事故工况下运行。这就导致实际运营中，设备房间的设计冷量通常要高于设备发热量，造成冷量的损失同时通风空调设备如冷水机组、组合式空调柜等常年在低负荷率工况下运行，缩短了设备的使用寿命。在一般车站的运维中，作为备用的多联机空调系统通常是在夜间停运时段投入使用，保证设备用房的温度不超过规定温度。或在设备检修维护时开启，但这两种工况下都不会出现最高冷负荷的情况，且不同设备房间的设备发热也不相同，因此设备区空调系统设备按最大发热量去配置容量不利于系统的节能。
在设备区空调系统设计中可以考虑全空气系统及多联机系统均按一定的负荷不保证率进行配置。全空气系统按计算冷负荷的80%进行设计，这样在仅采用全空气系统运行的情况下即可满足大部分时段的温度和湿度要求;而在房间需要在高冷负荷运行的时候，可以将房间内设置的备用多联机空调系统投入使用对房间进行辅助降温，两套空调系统共同承担设备用房冷负荷。这种设计不仅可有效降低整套系统的运营能耗更能减少空调设备的初期投资，对于一些分近远期运行的车站这样设计考虑，更具可行性。
三、车站空调水系统
车站的水系统通常为：在一端设置的冷水机房内考虑2台型号相同的螺杆式冷水机组来互为备用，为车站公共区、车站设备区空调系统提供所需冷量，同时在地面采用两台横流式冷却塔来为水系统冷却降温。但由于城市的发展，现在的地面条件受限越来越多，取消地面冷却塔慢慢成为了一种发展的硬性需求。这样可考虑采用蒸发冷凝直膨式空调系统代替原有的水系统。
蒸发冷凝直膨式空调系统包括蒸发冷凝装置和直膨式空调两部分。蒸发冷凝式制冷机组是以水和空气作为冷却介质，利用水的业态变化带走气态制冷剂的冷凝热，省去了冷却水系统，取代了原有的冷却塔、冷却水泵及水冷冷凝器;直膨式空调末端用冷媒的直膨制冷替代水制冷直接输送冷量和原来的“冷水型蒸发器、冷冻水泵、冷水型空调箱”，作用相当。蒸发冷凝直膨式空调系统由于减少了冷却水与冷冻水系统，只需经过“三次循环、二次换热”，就可完成整套制冷流程，这样减少了换热环节，进而大幅度提高了整体的换热效率。通过相关车站的分析，提出蒸发冷凝直膨式空调系统可以大幅节能，无需设置地面冷却塔，有较好的应用前景。
结束语
目前轨道交通车站通风空调研究除以上三个系统方面进行优化改进以外，还存在疫情产生后对地铁通风空调系统存在的新要求，“美国佐治亚州立大学科研人员发现，在室温偏低、50% 相对湿度（ RH） 条件下病毒失活最快。”因此，疫情期间可通过调整地铁站空调机组的设定，在人体可适应的范围内适当增高地铁站内的温度，同时将相对湿度控制在50%左右。结合新要求与智能化提出以下对策：一是车站空调机组增加光等离子空气净化器、紫外线等杀菌消毒装置，在运行过程中，对车站内空气进行循环消毒。二是在停运期间，在车站内采用臭氧消毒等手段进行静态消毒，关闭新风阀门进行封闭式消毒，消毒后对车站进行强制通风。三是对车站空调通风系统采取平疫结合的措施：疫情期间适当调小或者关闭一次回风阀，减小甚至取消回风量，最大限度的开启新风阀门，增大新风量，保证车站内空气不会被污染。
参考文献
[1]陈怡.优化地铁空调系统 保障疫期安全[J].城市轨道交通研究，2020，23（06）：158.
[2]帅品格.地铁车站通风空调系统节能模式探讨[J].建筑热能通风空调，2020，39（05）：66-68.
[3]孙为东，胡映东.通风空调制式对地铁车站建筑设计的影响研究——以北京地区为例[J].建筑科学，2020，36（02）：183-190.
[4]李国庆，李百战，孟鑫，张晓伟，张领.区域适应性地铁通风空调系统研究[J].都市快轨交通，2021，34（01）：115-121.
[5]李小坤.多联机空调与机械通风集成系统在地铁车站设备管理用房中的应用[J].城市轨道交通研究，2019，22（07）：126-128+132.
[6]陈超，严乐，潘嵩，李小娜，胡秦镪，邓奕雯.基于活塞效应的地铁隧道风井设置优化方法[J].中国铁道科学，2015，36（06）：70-77.
[7]翁雪飞.地铁通风空调系统的优化措施及发展趋势[J].建筑热能通风空调，2015，34（05）：57-59+87.
[8]张浩. 地铁车站通风空调大系统节能控制的设计与实践[D].华北电力大学（北京），2015.
[9]朱建章，孙兆军.地铁通风空调系统新观点[J].暖通空调，2015，45（07）：1-5+27.
关键词 ：轨道交通车站 ;通风与空调系统 ;设计 ;节能
轨道交通车站的通风与空调系统的主要制约因素为房间功能、环境要求及地下条件等，其能耗约占轨道交通系统总能耗30%～40%。轨道交通车站通风与空调系统最终实现的是地下空间气流组织网络，其直接关系到公共环境安全、舒适的地铁环境保障，以及该系统利用能源的效率。
目前轨道交通车站通风与空调系统主要分为三个部分：车站公共区通风与空调系统（大系统）、车站设备区通风与空调系统（小系统）、车站空调水系统。随着轨道交通在不同城市的应用，以及应用过程中存在的问题，传统轨道交通车站通风与空调系统各子系统也在不断的优化与改进。
一、车站公共区空调系统
车站公共区一般采用采用全空气系统（一次回风），组合式空调机组设置于大小里程端的环控机房内，负责整个车站的冷负荷。系统末端风口形式为上送上回，这样布置的主要特点为风口布置灵活，不占用车站公共空间;但该布置会造成大量冷量的浪费，空调效率较低。送回风距离较近，使得车站公共区空气品质、卫生条件及舒适性相对较差。
基于以上弊端，公共区气流组织可在适当条件下选择采用贴附通风模式进行优化，贴附通风模式采用的是一种将冷量和新鲜空气最大限度地输送到人員工作区来保障工作区环境适宜工作人团工作的一种通风模式;这种通风模式可以使工作人员工作区上部空间的空气具有一定的温度梯度，这样通风系统负担的总冷负荷将小于混合通风的冷负荷，整个系统具有较好的节能效果。这种通风系统可结合建筑内部造型通过柱壁将气流送至工作区域，其不仅融合了置换通风，也融合了混合式通风的优点，但同时解决了了置换通风受限于使用场合、混合通风温度效率低等问题。和传统混合通风模式节能效果相比较，柱壁贴附通风模式冷负荷约减少14.2%，送风量约减少18.0%，很大程度的达到节能效果。
二、车站设备区空调系统
车站设备区一般采用全空气柜式空调机组，和公共区通风空调系统共用冷源，同时考虑设备房间夜间和事故工况下运行，设置多联机空调系统作冗余备用。但在设备区空调设计中，一般车站是按照100%冷负荷进行计算，部分房间大发热量设备仅在事故工况下运行。这就导致实际运营中，设备房间的设计冷量通常要高于设备发热量，造成冷量的损失同时通风空调设备如冷水机组、组合式空调柜等常年在低负荷率工况下运行，缩短了设备的使用寿命。在一般车站的运维中，作为备用的多联机空调系统通常是在夜间停运时段投入使用，保证设备用房的温度不超过规定温度。或在设备检修维护时开启，但这两种工况下都不会出现最高冷负荷的情况，且不同设备房间的设备发热也不相同，因此设备区空调系统设备按最大发热量去配置容量不利于系统的节能。
在设备区空调系统设计中可以考虑全空气系统及多联机系统均按一定的负荷不保证率进行配置。全空气系统按计算冷负荷的80%进行设计，这样在仅采用全空气系统运行的情况下即可满足大部分时段的温度和湿度要求;而在房间需要在高冷负荷运行的时候，可以将房间内设置的备用多联机空调系统投入使用对房间进行辅助降温，两套空调系统共同承担设备用房冷负荷。这种设计不仅可有效降低整套系统的运营能耗更能减少空调设备的初期投资，对于一些分近远期运行的车站这样设计考虑，更具可行性。
三、车站空调水系统
车站的水系统通常为：在一端设置的冷水机房内考虑2台型号相同的螺杆式冷水机组来互为备用，为车站公共区、车站设备区空调系统提供所需冷量，同时在地面采用两台横流式冷却塔来为水系统冷却降温。但由于城市的发展，现在的地面条件受限越来越多，取消地面冷却塔慢慢成为了一种发展的硬性需求。这样可考虑采用蒸发冷凝直膨式空调系统代替原有的水系统。
蒸发冷凝直膨式空调系统包括蒸发冷凝装置和直膨式空调两部分。蒸发冷凝式制冷机组是以水和空气作为冷却介质，利用水的业态变化带走气态制冷剂的冷凝热，省去了冷却水系统，取代了原有的冷却塔、冷却水泵及水冷冷凝器;直膨式空调末端用冷媒的直膨制冷替代水制冷直接输送冷量和原来的“冷水型蒸发器、冷冻水泵、冷水型空调箱”，作用相当。蒸发冷凝直膨式空调系统由于减少了冷却水与冷冻水系统，只需经过“三次循环、二次换热”，就可完成整套制冷流程，这样减少了换热环节，进而大幅度提高了整体的换热效率。通过相关车站的分析，提出蒸发冷凝直膨式空调系统可以大幅节能，无需设置地面冷却塔，有较好的应用前景。
结束语
目前轨道交通车站通风空调研究除以上三个系统方面进行优化改进以外，还存在疫情产生后对地铁通风空调系统存在的新要求，“美国佐治亚州立大学科研人员发现，在室温偏低、50% 相对湿度（ RH） 条件下病毒失活最快。”因此，疫情期间可通过调整地铁站空调机组的设定，在人体可适应的范围内适当增高地铁站内的温度，同时将相对湿度控制在50%左右。结合新要求与智能化提出以下对策：一是车站空调机组增加光等离子空气净化器、紫外线等杀菌消毒装置，在运行过程中，对车站内空气进行循环消毒。二是在停运期间，在车站内采用臭氧消毒等手段进行静态消毒，关闭新风阀门进行封闭式消毒，消毒后对车站进行强制通风。三是对车站空调通风系统采取平疫结合的措施：疫情期间适当调小或者关闭一次回风阀，减小甚至取消回风量，最大限度的开启新风阀门，增大新风量，保证车站内空气不会被污染。
参考文献
[1]陈怡.优化地铁空调系统 保障疫期安全[J].城市轨道交通研究，2020，23（06）：158.
[2]帅品格.地铁车站通风空调系统节能模式探讨[J].建筑热能通风空调，2020，39（05）：66-68.
[3]孙为东，胡映东.通风空调制式对地铁车站建筑设计的影响研究——以北京地区为例[J].建筑科学，2020，36（02）：183-190.
[4]李国庆，李百战，孟鑫，张晓伟，张领.区域适应性地铁通风空调系统研究[J].都市快轨交通，2021，34（01）：115-121.
[5]李小坤.多联机空调与机械通风集成系统在地铁车站设备管理用房中的应用[J].城市轨道交通研究，2019，22（07）：126-128+132.
[6]陈超，严乐，潘嵩，李小娜，胡秦镪，邓奕雯.基于活塞效应的地铁隧道风井设置优化方法[J].中国铁道科学，2015，36（06）：70-77.
[7]翁雪飞.地铁通风空调系统的优化措施及发展趋势[J].建筑热能通风空调，2015，34（05）：57-59+87.
[8]张浩. 地铁车站通风空调大系统节能控制的设计与实践[D].华北电力大学（北京），2015.
[9]朱建章，孙兆军.地铁通风空调系统新观点[J].暖通空调，2015，45（07）：1-5+27.