地鐵隧道通風系統(tǒng)設(shè)計方案

3較為簡明的隧道通風系統(tǒng)設(shè)計方案，可供建地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計時使用或參考關(guān)鍵字：設(shè)備功能，隧道通風，系統(tǒng)設(shè)計，備用風機，兼用設(shè)計前言1、234、5而言，廣州處于國內(nèi)最前列的位置，對廣州地鐵進展爭論具有更大現(xiàn)實意義。廣州地鐵1號線環(huán)掌握式承受開/閉式系統(tǒng)，對其設(shè)計問題已在個人所寫的《廣州地鐵1號線環(huán)控設(shè)計總結(jié)》〔收入《回憶與思考》一書第九章—環(huán)境掌握系統(tǒng)〕中進展了爭論，文中的一些見解和意見，對其它承受開/閉系統(tǒng)的城市地鐵設(shè)計有肯定的參考價值。廣州地鐵2、3、4、5號線環(huán)掌握式承受了屏蔽門系統(tǒng)，對于屏蔽門系統(tǒng)，個人僅參與了一些車站工點的設(shè)計免存在不夠準確之處，僅供同行們對這些問題進展深入爭論或爭論時參考。一、地鐵隧道通風系統(tǒng)設(shè)計方案簡介廣州地鐵隧道通風設(shè)備均設(shè)于車站的兩端，2、31A4、5號線局部車站承受A2B1AB雖然一些地鐵線已參照承受，但尚還存在一些爭議。個人認為，從A型到B型是一個巨大的前進，應(yīng)當確定，從充分發(fā)揮設(shè)備的設(shè)置功能講對ABA444TVF2TEFTVF風機的設(shè)備選型技術(shù)參數(shù)是：風量QX=60m3/s、風壓HX=1000Pa、電機功率NX=90KW、風機直徑φ=2.0m、可正反轉(zhuǎn)且正反轉(zhuǎn)風量相等；每臺TEF風機的選型參數(shù)是：QX=40m3/s、HX=600Pa、NX=45KW、φ=1.6m、只正轉(zhuǎn)排風；B222臺TVF2TV/EF2臺變頻器。TV/EF風機即為TVF風機兼作TEF風機使用，尋常通過變頻器依據(jù)TEF風量運轉(zhuǎn)，事故時則按TVF量運轉(zhuǎn),因此TV/EFTVF。明顯A型方案比B型工程設(shè)備數(shù)量多，設(shè)計規(guī)模大，工程投資高。二、設(shè)備功能充分發(fā)揮問題的爭論地鐵工程投資巨大，運營費用昂揚，這是很多城市修建地鐵的最大障礙，環(huán)控設(shè)備在地鐵設(shè)計中占用建筑面積最大，環(huán)控設(shè)備在地鐵運營中耗電最多，因此對“占地大戶”和“用電大戶”的環(huán)控專業(yè)進展優(yōu)化爭論，對降低地鐵工程造價具有較大意義。為削減工程投資，降低運營本錢，廣州地鐵建設(shè)者已經(jīng)作出了困難的努力，將A型方案修改為B〔1〕2臺TEF〔2〕削減了2〔4m〔寬〕×4m〔高〕×30m〔長〕×2〔條〕〕，〔3〕2是這一設(shè)計進步?jīng)]有得到充分確定而加以全線推廣承受，本人所參與的5號線工點設(shè)計詢問范圍不少車站仍舊承受A型方案。個人認為對于A、B如何充分發(fā)揮個人認為目前可以從以下六方面進展爭論，即為：設(shè)備設(shè)置的必要性、設(shè)備功能的使用性、設(shè)備設(shè)計的兼用性、設(shè)備運轉(zhuǎn)的能效性、設(shè)備容量的小型化及設(shè)備掌握的簡明化。從這六個方面進展爭論可能有助于我們對設(shè)計中的問題進展深入爭論。1、設(shè)備設(shè)置的必要性爭論地下空間格外貴重，可設(shè)可不設(shè)的設(shè)備應(yīng)盡可能不設(shè)，A4TVF討范圍。設(shè)置屏蔽門后，區(qū)間隧道機械通風條件較開/閉式系統(tǒng)有了很大改善，計算結(jié)果及各條線的隧道通風工藝設(shè)計均說明，當列車堵塞或列車發(fā)生火災而停在單線區(qū)間隧道內(nèi)對其進展通風或排煙時，前后兩個車站的TVF2/42是區(qū)間隧道通風排煙在屏蔽門系統(tǒng)時是否必需設(shè)置備用風機的問題。個人觀點是可以不設(shè)，理由是：〔1〕車站站廳或站臺火災時的排煙風機沒有考慮備用，為何區(qū)間隧道排煙通風時需要考慮備用呢？兩者的設(shè)計標準不統(tǒng)一；〔2〕承受開/11、22號線等均對TVF屏蔽門系統(tǒng)后要有備用風機，兩者的設(shè)計標準不統(tǒng)一；〔3〕《地鐵設(shè)計標準》〔GB50157-2023〕〔以下簡稱為“地鐵標準”〕沒有明確對區(qū)間隧道事故通風必需設(shè)置備用風機；〔4〕國外地鐵對事故風機設(shè)置備用的也極為少見〔本人把握資料不多，期望見多識廣者供給這方面的資料支持〕〔5〕發(fā)生火災概率較高的大路隧道在其《大路隧道通風照明設(shè)計標準》〔以下簡稱為“大路標準”〕中不僅沒有規(guī)定火災排煙風機需要有備用，而且對火災排煙設(shè)備的設(shè)計規(guī)模與其經(jīng)濟性有所規(guī)定和說明，下面引用其中兩例文字可能有助于我們的爭論。例1：對于大于1Km的長大隧道發(fā)生車輛堵塞時，可能會消滅全隧道車輛堵塞狀況，但大路標準規(guī)定“阻滯段的計算長度不宜大于1Km”，1Km以上的交通阻滯，否則過量通風設(shè)施必定長期〔甚至永久〕閑置，明顯是鋪張，PIARC〔1995〕報告中亦指出了這點”；例2：對于火災設(shè)計規(guī)模及排煙設(shè)計要求，大路標準規(guī)定“火災排煙風速可按2m/s～3m/s取值”，并說明該20MW500MW5m/s可能會有人說，A型設(shè)計方案可以對兩條平行隧道同時進展機械通風。個人認為對于火災隧道進展機械排煙是格外必要的，但沒有必要同時對平行的另一側(cè)未發(fā)生火災的隧道進展機械通風,地鐵標準也沒有這樣的要求。值得我們深入爭論的，此項措施工程代價太大，設(shè)計中的經(jīng)濟問題不能不加以考慮。2、設(shè)備功能的使用性和設(shè)備設(shè)計的兼用性爭論設(shè)備功能的使用性是指設(shè)置的設(shè)備應(yīng)當常常運轉(zhuǎn)使用，不能長期閑置不用；設(shè)備設(shè)計的兼用性是指一個設(shè)備應(yīng)盡可能一機多用，充分發(fā)揮設(shè)備的使用功能。前者是針對地鐵火災專用通風設(shè)備長期閑置而提出來的，后者則是爭論將這些長期閑置設(shè)備兼作其它設(shè)備尋常加以利用，以節(jié)約其它設(shè)備的設(shè)置，這就是本文所說的設(shè)備兼用性設(shè)計問題，設(shè)備的使用性和兼用性親熱相關(guān)，故聯(lián)系在一起進展爭論。廣州地鐵2、3、4、5號線在車站通風空調(diào)系統(tǒng)中對站廳和站臺層火災事故設(shè)計了專用的排煙風機，即SEF風機；對于區(qū)間隧道內(nèi)的列車堵塞或列車火災事故設(shè)計了TVF風機。SEF風機和TVF風機在正常運營時是不運轉(zhuǎn)的，發(fā)生事故時才進展運轉(zhuǎn)，這些風機是“長期〔甚至永久〕閑置”著的，為保證這些設(shè)備在事故時能正常運轉(zhuǎn)，還需要常常對其進展保養(yǎng)性運轉(zhuǎn)，這些明顯都是一種鋪張，需要對其進展爭論改進。改進途徑之一，就是使其設(shè)計具有兼用性。2、31所示的ATVF系統(tǒng)，對站內(nèi)隧道設(shè)置了有TEF4、5號線局部車站對此進展了改進，消滅了圖2所示的B型方案。B型方案不同于A型方案的地方是區(qū)間隧道通風系統(tǒng)與站內(nèi)隧道排熱系統(tǒng)兩個系統(tǒng)相互結(jié)合了在一起，并可以互為備用。這是兼用性設(shè)計的一個很好實例，即車站每端用1臺TVF風機兼做TEF風機使用，尋常正常運營時作為TEF風機使用，發(fā)生事故時作為事故風機使用，兩種風機的風量匹配是通過變頻器實現(xiàn)的〔本文為了區(qū)分和表述便利起見，將TVF風機兼作TEF風機時稱為TV/EF風機〕。對這一設(shè)計進步，作者賜予高度評價，并認為全線各車站均可以承受，尤其是風亭設(shè)置較為困難的車站更應(yīng)承受，在5號線工點設(shè)計詢問工作中已明白的說明白個人這一設(shè)計觀點。至于SEF風機個人認為可以兼做大系統(tǒng)的回/排風機，兩者風量的差異匹配可以通過變頻器或雙速電機來實現(xiàn)，此設(shè)計比較簡潔，設(shè)計事例也較多，本文不多作文字說明。3、設(shè)備容量小型化的爭論通風設(shè)備容量〔主要指風量和風壓〕小的風機總是比容量大的風機運轉(zhuǎn)功率低、投資省、設(shè)備布置難度小，在肯定的條件下還可以獲得土建工程規(guī)模減小的效果。地鐵設(shè)備系統(tǒng)繁多，空間格外貴重，通風設(shè)計工作中應(yīng)當盡可能將其設(shè)備小型化，以獲得地下空間的最正確利用。車站大系統(tǒng)中的SEF風機和B型方案中的TV/EF風機屬于這一爭論內(nèi)容。2～5號線中對車站大系統(tǒng)設(shè)置了專用的排煙風機SEF，它與回/排風機RAF，個人認為可將SEF小型化依據(jù)RAF2臺RAF2RAF1B型方案中的TVF和TV/EF環(huán)控專業(yè)最大容量的設(shè)備，設(shè)備購置費較高。TV/EF在正常運行時通過變頻器按TEF技術(shù)參數(shù)運行，似為“大材小用”，假設(shè)依據(jù)2臺TEF2臺TEF2臺TEFTE/VF風機?？梢奣V/EFTE/VF問題，后者的優(yōu)勢是設(shè)備小型化和不設(shè)置變頻器。變頻器可以多工況使用，而TVF配置的變頻器僅為單工況使用，12臺回/排風機并聯(lián)兼作排煙風機使用的設(shè)計，業(yè)內(nèi)一些人士有不同看法，為此下面借用本文前面所列出的技術(shù)參數(shù)進展具體計算分析說明，以說明個人的技術(shù)觀點。2所示的BTV/EF風機通過變頻器依據(jù)TEF的計算風量QY=36.4m3/sHY=546Pa〔TEF1.1即QY=QX/1.1=36.4m3/s，HY=HX/1.1=546Pa，以下各種風機的計算技術(shù)參數(shù)〔風量和風壓〕均按選型技術(shù)參數(shù)除以1.1〕，發(fā)生事故時TV/EF風機則依據(jù)TVFQY=60/1.1=54.6m3/s和計算風壓HY=1000/1.1=910Pa1臺TV/EF2臺TE/VF2臺TE/VF3H2=R2*Q2表示，圖中A22算工況點，A12A點則是單臺TE/VF點，其風量Q〔A〕＞Q〔A1〕=54.6/2=27.3m3/s，H2〔A〕＜H2〔A1〕=910Pa，固然單臺TE/VF對隧道通風系統(tǒng)管路，而應(yīng)是針對站內(nèi)隧道排熱系統(tǒng)管路，后者的系統(tǒng)阻力關(guān)系式應(yīng)當不同于前者，假設(shè)用H1=R1*Q2表示排熱系統(tǒng)阻力關(guān)系，則工作點為B點，其風量Q〔B〕可能＞Q〔A〕或＝Q〔A〕或＜Q〔A〕，三種狀況均應(yīng)是Q〔B〕＞Q〔A1〕。依據(jù)前面所述的風機選型技術(shù)參數(shù)可以反算出R2=0.305＜R1=0.412，因此圖示是Q＜Q〔A〕。明顯，TE/VF2臺并聯(lián)運行的工況點進展設(shè)計。即為QX=30m3/s、HX=1000Pa，NX=55KW、φ=1.6m、正反轉(zhuǎn)風量相等；這種TE/VF風機的裝機容量比單獨設(shè)置的TEF風機大，但比TVF風機小，固然TE/VFQY=36.4m3/s2又要滿足區(qū)間隧道通風系統(tǒng)風量QY=54.6m3/s要求，設(shè)計上存在一些難度，但只要風機特性曲線選擇恰當，系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計合理，兩者都得到滿足在設(shè)計上還是可以作到的，由于管網(wǎng)系統(tǒng)阻力系數(shù)R1、R2僅與系統(tǒng)斷面尺寸、長度、摩擦阻力和局部阻力等因素有關(guān)。4、設(shè)備運轉(zhuǎn)的能效性爭論通風機的能效性在設(shè)計中需要對三個方面進展關(guān)注或把關(guān)，首先是通風管網(wǎng)的阻力計算必需比較準確，其次性曲線高效率曲線范圍內(nèi)，只有把握住這些才能實現(xiàn)高能效的節(jié)能運行，在此前提下，B型方案則存在TV/EF效率低于TEF的問題，由于同樣風量風壓條件下，具有正反轉(zhuǎn)功能的風機效率總是低于單向運轉(zhuǎn)的風機，因此B型方案的運行費用高于A型方案，這是B型方案美中缺乏之處。但是B型比A置費用遠遠大于其運營電費的增加值，作者估算節(jié)約的初期投資可以靜態(tài)的讓增加的運營電費使用100年以上。因此，B型方案盡管存在缺乏之處，作者仍舊認為應(yīng)當賜予確定，固然對其缺乏的地方需要加以爭論改進。對于2臺RAF2TE/VF22工況點均處于高效率曲線范圍內(nèi)一般來說較為困難，只能將單臺運行工況點設(shè)于風機特性曲線高效率范圍內(nèi)，火災時2臺并聯(lián)運行的能效較差多耗電力則是不行避開的，是其缺乏之處，但多耗電費次數(shù)有限，因此個人認為它仍舊是有價值的可以選擇的設(shè)計方案。5、設(shè)備掌握的簡明化爭論個人認為環(huán)控專業(yè)的各個系統(tǒng)〔包括隧道通風系統(tǒng)、大系統(tǒng)、小系統(tǒng)和水系統(tǒng)〕設(shè)計均應(yīng)盡可能的作到簡潔明白掌握簡潔才好，尤其是火災事故時的掌握模式。所謂簡潔明白就是在滿足設(shè)計標準的前提條件下，使系統(tǒng)功能盡可能的簡潔，使運轉(zhuǎn)的風機和電動掌握的風閥都盡可能的少設(shè)，作到設(shè)備少而精，掌握簡潔明確一目了然。A型方案盡管設(shè)備較多及土建工程巨大，但因其系統(tǒng)分工明確掌握相對簡潔而受到各方面普遍承受，相反B型方案因其需要功能轉(zhuǎn)換〔由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)〕和掌握風閥較多而受到各方面的質(zhì)疑，沖淡了取消2個進站端活塞通風道及其風亭的工程意義。三、地鐵隧道通風系統(tǒng)設(shè)計改進建議方案介紹通過以上爭論本文提出圖4所示的隧道通風系統(tǒng)設(shè)計建議方案〔簡稱建議方案1〕，其根本特點是：與B2個進站端活塞通風道及其風亭〔為何贊同取消，作者將在其次篇地鐵風亭數(shù)量問題爭論文章中進展分析和說明〕。與A型方案一樣TVFTEF2臺TVF2臺TEF對TVF風機不考慮備用量，也不在TVFTEF確保事故時能正常投入運轉(zhuǎn)和使用。對TEF系統(tǒng)的車頂排風道和站臺下排風道對左線與右線分別承受單端排出設(shè)計，一方面削減電動風閥的設(shè)置數(shù)量，一方面簡化事故通風時的掌握模式。與B14、5時，假設(shè)建議方案1的