《城市轨道交通车站设备》课件 (1)PPT文件格式下载.pptx

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家中的空调是如何实现制冷的？

引导案例,一、车站暖通空调系统概述,项目七,车站暖通空调及环控系统,6,地铁中除了密集的人流外，还有大量的设备。

在这样一个复杂的环境下，如果单纯依赖自然通风，会出现什么情况呢？

那些我们看不到的气体、粉尘会大大地影响整个车站的环境，更重要的是当发生火灾等突发情况时，致命的烟雾将夺去人们的生命。

正因如此，在车站中都设置有专门的暖通空调系统。

车站暖通空调系统的功能主要有如下几方面。

正常运行时，为乘客创造舒适的乘车环境，为城市轨道交通工作人员提供舒适的工作环境，为设备系统提供良好的运行环境。

阻塞运行时，能保证阻塞列车空调器正常运行，为疏散乘客提供足够新风并引导乘客安全疏散。

当列车在区间隧道发生火灾事故或车站内发生火灾事故时，应具备防灾排烟通风功能。

二、车站暖通空调系统的控制方式,项目七,车站暖通空调及环控系统,7,车站暖通空调系统的控制方式分为中央级控制、车站级控制、就地级控制三级控制。

1,中央级控制,中央级控制装置设置在控制中心，配置有中央级工作站、全线隧道通风系统及车站环控系统中央模拟显示屏。

它负责监控城市轨道交通各站通风机和空调机组的设备运行状态。

2,车站级控制,车站级控制装置设置在各站车控室，配置有车站级工作站和紧急控制盘，在正常情况下，可监视本站的隧道通风系统、空调大系统、空调小系统及空调水系统，向中央级控制上传本站设备信息，并执行中央级控制下达的各项运行指令。

此外，城市轨道交通自动化程度很高，暖通空调系统的正常运行由设备监控系统来控制，实现自动运行。

通风空调系统的车站级控制就是自动控制的一个平台，通过车站级控制，城市轨道交通暖通空调系统可以按照预定的模式来运行。

3,项目七,车站暖通空调及环控系统,8,就地级控制,就地级控制是在通风空调设备现场对其进行的控制。

这种控制主要通过人工操作设在环控设备现场的电控箱上的启动/关停（或复位）按钮来实现。

这种控制方式主要是方便暖通空调系统的安装调试与维护维修。

就地级控制设置在各车站的环控电控室，具有对单台环控设备就地控制的功能，便于各种设备的调试、检查和维修，如图7-1所示。

单台环控设备同时设有就地控制箱，如图图7-2所示。

就地级控制为优先级，车站级控制为次优级，中央级控制为最后级。

这三个级别规定的含义为：

设备处于就地级控制时，后两级控制不能控制设备的运行状态（开、关、复位）；

设备处于车站级控制时，中央级不能控制设备的运行状态。

图7-1环控设备房控制箱及风管,图7-2环控设备房组合式空调机就地控制箱,空调制冷是指通过制冷剂的状态变化（气态液态，放热；

液态气态，吸热）将一个地方（蒸发器周围）的热量带到另一个地方（冷凝器周围）。

其中四个必要组成部分分别为压缩机、冷凝器、节流（膨胀）装置、蒸发器。

如图7-3所示为空调制冷原理。

其中，左侧水为冷冻水，右侧水为冷却水。

项目七,车站暖通空调及环控系统,9,三、地铁空调系统的制冷原理,图7-3空调制冷原理,空调制冷的具体过程如下。

气态的制冷剂经压缩机加压后到冷凝器进行放热冷凝，将热量释放给冷却水，从而变为液态的制冷剂；

液态的制冷剂经膨胀阀减压后到蒸发器中吸收冷冻水的热量，从而变为气态的制冷剂。

以上两个步骤循环完成制冷循环。

在此过程中，冷却水吸收了制冷剂的热量，失去冷却的功能后，被抽到车站上方的冷却塔中进行冷却，冷却完成后循环工作；

冷冻水的热量被制冷剂吸走变成有制冷效果的水，送到组合式空调机组以及风机盘管等设备内部，以冷却混合风送到站台、站厅以及设备用房。

项目七,车站暖通空调及环控系统,10,地下线的暖通空调系统分为通风系统和空调系统。

由于地铁制冷规模巨大，因此其空调系统一般采用水冷式空调系统。

车站暖通空调系统主要包括以下几个系统：

区间隧道通风系统（兼排烟系统）；

车站隧道排热通风系统（兼排烟系统）；

车站公共区通风空调系统（兼排烟系统，简称大系统）；

车站设备与管理用房通风空调系统（兼排烟系统，简称小系统）；

空调冷源及水系统；

风亭、风道和风井。

项目七,车站暖通空调及环控系统,11,四、车站暖通空调系统的组成,区间隧道通风系统包括区间隧道活塞通风系统和区间隧道机械通风系统。

区间隧道通风系统一般布置于车站两端，设置活塞风道和相应的隧道风机、风阀、消声器等。

隧道风机可放置在活塞风道内，但应保证其功能要求。

根据地面风井的设置条件，活塞风道可分为单活塞和双活塞方案。

大部分车站采用双活塞风道方案，如图7-4所示，车站两端对应于上、下行区间隧道各设一条区间活塞/事故风道，通过活塞/事故风阀（开孔面积为20m2）与相对应的区间隧道连通。

项目七,车站暖通空调及环控系统,12,1,区间隧道通风系统（兼排烟系统）,图7-4区间隧道双活塞风道通风系统布置形式示意图,每条风道内设置一台区间事故风机（参数为：

风量4090m3/s，风压8001200Pa），风机后设置与风机联动的事故风阀，风机旁边的过流面积满足活塞通风要求，在该过流断面上设置活塞风阀（风阀净流通面积16m2）。

两条风道之间通过风阀可以连通，通过开启和关闭不同的阀门，可以实现活塞通风工况，或者两台区间事故风机对同一区间隧道进行通风或排烟的工况。

区间隧道通风系统早晚运营前后半小时，按预定的运行模式，开启隧道通风系统。

列车正常运行时，通过列车运动的活塞效应来实现隧道内的通风.列车阻塞于区间时，通风系统按与行车一致的方向组织气流，对阻塞区间进行机械通风，保证列车空调冷凝器正常运行。

列车在区间隧道或车站内发生火灾事故时，区间隧道通风系统应向乘客和消防人员提供必要的新风量，形成一定的迎面风速，保证乘客安全撤离，并具有有效的排烟功能。

由于每端的隧道风机互为备用，运行工况的隧道风机出现故障时，可以切换到备用风机运行。

特长区间根据消防疏散的原则，按照事故列车的停车位置，启动区间中部及相应车站端部的隧道风机系统，组织排烟和人员疏散。

项目七,车站暖通空调及环控系统,13,区间隧道分为一般长度区间隧道和长区间隧道两种类型。

一般长度区间隧道不设中间风井；

长区间隧道由于隧道较长，列车在隧道内运行时间长，热量集中，为及时消除隧道内余热、余湿，要在隧道中间加设区间风井和区间风机。

项目七,车站暖通空调及环控系统,14,列车通过及制动等产生的热量是隧道中热量的主要来源。

在列车产生的热量中，大约有一半是列车在站内停车时从车厢下方排出的。

地铁列车安装有顶置式空调，用来控制车厢内部的温度，空调系统产生的热量也会排入隧道空气中。

为了将列车产生的热量及时排至地面，在车站区间设置排热系统，由排热风机、车轨上部排热风道（OTE）和站台下部排热风道（UPE）组成。

车轨上部排热风道上设置成组风口，正对列车空调冷凝器；

站台下部排热风道上设置成组风口，正对列车刹车制动装置系统，将列车停站时散发的热量直接排至地面。

正常运营时，站台排热通风系统运行，在列车停站时，排除车顶冷凝器和车厢底部发热设备的热量；

列车发生火灾停靠在车站时，利用站台排热通风系统进行排烟；

区间隧道事故运营时，根据系统的控制模式要求开启或关闭站台排热通风系统。

项目七,车站暖通空调及环控系统,15,2,车站隧道排热通风系统（兼排烟系统）,车站大系统的主要组成设备有大型制冷器、回/排风机、小新风机、通风管道、组合式电动风阀、防火阀、静压箱、混合室、新风井道、排风井道、消声器、全新风机等。

大系统主要设备一般集中、对称地分布于车站站厅层两端的环控通风房，机房内一般分别设置一台或两台组合式空调机组，每台机组对应一台回/排风机；

站台每端设置一台空调新风机，提供车站公共区的新风量。

车站的公共区域空调系统风路如图7-5所示。

项目七,车站暖通空调及环控系统,16,3,车站公共区通风空调系统（兼排烟系统，简称大系统）,图7-5地铁车站空调系统风路,车站小系统是除车站公共区外的所有设备及人员房间的通风空调系统。

各车站的空调小系统根据各站具体情况，按照工艺要求和排烟要求进行通风空调和排烟的设计。

一般的设备及管理用房设置全空气空调系统（兼排烟系统），变电所设置冷风系统降温，风量按排除余热量计算。

车站小系统主要组成设备有组合式空调机组、风机盘管、回/排风机、通风管道、电动风阀、消声器、放风阀、新风井道、排风井道等。

其设备一般位于车站站厅两端的环控机房和小系统通风机房内。

有气体灭火要求的房间，通风系统根据选用的灭火介质进行设计。

气体灭火房间的排风系统设置下部排风，灭火后排出的气体直接排至地面。

项目七,车站暖通空调及环控系统,17,4,车站设备与管理用房通风空调系统（兼排烟系统，简称小系统）,污水泵房、厕所设置独立的机械排风、自然进风系统，所排出的气体直接排至地面。

通风空调机房、冷冻机房设机械送、排风系统，排风系统可兼做排烟系统用。

蓄电池室、泵房、车站备品库、茶水间、清扫工具间等用房设置排风系统。

设备与管理用房通风空调用新风亭、排风亭分别与公共区通风空调用新风亭、排风亭共用。

如表7-1所示为某市主要设备管理用房的室内设计标准，可供参考。

地下车站连续长度大于60m的出入口通道应采取通风或降温措施，连接地下车站或物业开发的地下通道连续长度大于50m时，应采取通风或其他降温措施。

最远点到地下车站公共区的直线距离超过20m的内走道；

连续长度大于60m的地下通道和出入口通道，应设置机械防烟、排烟设施。

项目七,车站暖通空调及环控系统,18,房间名称,项目七,车站暖通空调及环控系统,19,换气次数,冬季夏季设计温度（）设计温度（）相对湿度（%）,进风,排风,通信设备室、信号设备室、屏蔽门控制室、公共无线设备室,16,27,4060,6,5,牵引变电所、降压变电所、主变电站、配电室、机械室,38,按排除余热计算风量,表7-1主要设备管理用房的室内设计标准,变电所控制室（蓄电池、SCADA室）、环控电控室,项目七,车站暖通空调及环控系统,20,16,27,注：

厕所排风量每坑位按100m3/h计算，且小时换气次数不宜少于10次。

5,项目七,车站暖通空调及环控系统,21,空调冷源及水系统,空调水系统是指车站空调制冷循环水系统，由冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、集水器、分水器、膨胀水箱、二通调节阀、输水管等设备器件组成。

地下车站空调冷源宜采用水冷冷水机组。

冷水机组的选择应根据空调系统的负荷大小、运行时间、运行调节要求和节能效果等因素确定。

当小系统冷负荷占大小系统总冷负荷的比例大于30%时，选用2台相同容量的冷水机组；

当小系统冷负荷占大小系统总冷负荷的比例小于30%时，选用3台相同容量的冷水机组。

一般在枢纽站设置集中冷冻站，作为相邻站的空调冷源。

枢纽站空调水系统采用二次冷冻水泵变流量系统，为相邻站公共区空调系统提供冷冻水。

集中冷冻站冷冻水推荐采用8大温差（冷水机组蒸发器的出水温度为7，进水温度为15）的供给方式。

冷冻站集中设置在车站一端的制冷机房内，位置尽可能靠近负荷中心，力求缩短冷冻水供/回水管长度。

冷冻水系统采用一次泵系统，空调机组设置电动二通阀，供/回水干管或集水器和分水器间设置自力式压差旁通阀。

冷冻水系统的定压、补水采用膨胀水箱或定压罐。

6,项目七,车站暖通空调及环控系统,22,风道、风井和风亭,风道是车站通风空调系统与外界连通的通道；

风道出地面的部分为风井，包括活塞风井、新风井、排风井。

风井与地面结合可以有两种形式，一种敞口低风亭，开口朝天，另一种与周围建筑物结合，开口形式多样。

但是无论采用哪种形式，都要求地面进风亭应设在空气洁净的地方，任何建筑物距进、排风亭口部的直线距离都应大于5m。

进风亭格栅底部距地面的高度应大于2m，当布置在绿地内时，高度允许降低，但不宜低于1m。

当进排风亭合建时，排风口高出5m，或者封口错开方向布置，并且进排风口最小间距应大于5m，如图7-6和图7-7所示。

图7-6地风亭实物图,图7-7香港地铁高风亭,1,项目七,车站暖通空调及环控系统,23,区间隧道通风系统（兼排烟系统）的主要设备,五、暖通空调系统设备,区间隧道通风系统的主要设备包括隧道风机、事故风机、结构消声器、组合风阀等。

1）隧道风机,隧道风机为轴流风机，设于车站两端的设备房、区间通风机房内，用于区间隧道、站台隧道通风、防排烟。

地铁车站常用的隧道风机为可逆转耐高温轴流风机，简称TVF风机，如图7-8所示。

TVF风机的主要部件包括叶片、轮毂、电动机、轴承等。

TVF风机要求结构紧凑，可灵活拆卸；

具有一定的防腐性能；

在火灾工况时，保证280条件下，持续有效运行0.5h；

设计使用寿命20年；

叶片角度可调节。

图7-8TVF风机,2）事故风机,项目七,车站暖通空调及环控系统,24,事故风机是区间隧道通风系统中的主要设备，同时有正向和反向的要求，因此多为轴流风机，要求耐温150，持续工作1h。

区间事故风机的直径一般较大，根据控制要求，可以对区间隧道进行送风或者排风，如图7-9所示。

图7-9区间事故风机,3）结构消声器,项目七,车站暖通空调及环控系统,25,在事故风机前后均设有结构消声器，保证消声要求。

消声器是允许气流通过，同时又使气流中的噪声得到有效降低的设备，如图7-10所示。

目前国内地铁通风系统选用的消声设备一般以组性消声器为主。

组性消声器的工作原理是利用声波在敷设于气流通道内多孔信息声材料中传播时，因摩擦将声能转化为热能而散发掉，使沿管道传播的噪声随距离而衰减，从而达到消声降噪的目的。

通常情况下，事故风机对风亭一端设3m长消声器，对车站一端设2m长消声器；

排热风机对车站一端设2m长消声器，对外侧和排风道合用3m长消声器。

新风道设2m长消声器。

图7-10结构消声器,4）组合风阀,项目七,车站暖通空调及环控系统,26,组合风阀主要由风阀底框、多个单体风阀、传动机构、执行器四个部分组成，用在区间隧道通风系统、站内隧道通风系统和车站大系统中来调节送风或排风量，控制方式为电动。

地铁通风的风量较大、运行模式较复杂，需要设置大型组合风阀来满足系统的要求，如图7-11所示。

目前，活塞风阀所采用的组合风阀面积多为20m2，其由若干个单元阀组合，承受静压可高达1400Pa，但只设一个执行机构执行命令，要求耐温150，持续工作1h，可立式安装，也可卧式安装。

事故风阀和排热风阀也均采用组合风阀形式，但风阀面积根据风机选型不同，需经计算确定；

并且安装位置不同，耐温要求也有所不同。

图7-11垂直安装的组合风阀,2,项目七,车站暖通空调及环控系统,27,车站隧道排热通风系统（兼排烟系统）的主要设备,车站隧道排热通风系统的主要设备为排热风机。

车站隧道排热风机为轴流风机，如图7-12所示，风量和风压根据计算确定，可配变频器，采用AC380V消防电源，可远程控制与就地控制。

排热风机前后均设有独立的结构消声器，并且在风机对风井侧方向设置组合风阀，排热风机与相对应的组合风阀采用强电连锁，由动照专业实现，连锁关系为：

开机时风阀先开，确认后开风机；

关机时风机先关，然后关风阀。

图7-12排热风机,3,项目七,车站暖通空调及环控系统,28,大系统的主要设备,大系统的主要设备包括大系统组合空调箱、回排风机兼排烟风机等。

1）大系统组合空调箱,组合空调箱是空调系统的主要设备，由进风段、初效过滤段、表冷挡水段、中间段、送风机段、中间段、消声段、出风段组成，风机可配变频器，如图7-13所示。

大系统组合式空调机组采用AC380V非消防电源，可远程控制与就地控制。

大系统组合式空调机组内照明用电接线端子为AC220V非消防电源。

过滤段内需安装空气净化装置，采用AC220V电源，由机组的控制箱直接供电。

图7-13组合式空调机组,2）回排风机兼排烟风机,项目七,车站暖通空调及环控系统,29,如图7-14所示，回排风机兼排烟风机和组合式空调机组一一对应，其风量应满足正常运行的排风量和火灾时的排烟量。

回排风机与排烟风机也可单独设置，回排风机完成正常工况下的排风，排烟风机完成公共区火灾工况下的排烟任务。

在地铁车站内采用的回排风机和排烟风机多为轴流风机，外形基本相同，只是根据风量和风压的区别，尺寸大小有所不同。

图7-14回排风机兼排烟风机,4,项目七,车站暖通空调及环控系统,30,小系统的主要设备,小系统的主要设备包括小系统空调箱和小系统送、排风机/排烟风机等。

1）小系统空调箱小系统空调箱与大系统组合空调机组的区别主要在于处理的室内空气环境状态的要求不同，所以采用的功能段有所减少，体积相对较小，如图7-15所示。

图7-15小系统柜式空调箱,2）小系统送、排风机/排烟风机,项目七,车站暖通空调及环控系统,31,从外形上看，小系统风机和大系统风机仅在大小上有所区别外，其他绝大多数在外形上并无明显区别，如图7-16所示。

另外，在小系统风机中还会采用混流风机，该风机的风量和压头偏小。

其特点为混流轮毂叶轮，采用高温电机，电机全封闭内置；

设有专门的电机冷却系统，耐高温性能优良、效率高、噪声低、结构合理、体积小、安装方便；

水平、垂直、吊装安装均可。

图7-16混流风机,5,项目七,车站暖通空调及环控系统,32,空调冷源及水系统的主要设备,空调冷源及水系统的主要设备包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、分集水器、冷却塔等。

1）冷水机组冷水机组是为地铁车站空调大、小系统提供冷源的设备，是实现制冷循环的重要组件。

目前地铁车站多数采用螺杆式冷水机组，如图7-17所示。

图7-17螺杆式冷水机组,螺杆式冷水机组四周应留有必要的操作和维修空间，冷冻机房内设备的布置间距如下。

冷水机组的一端应留出一倍机器长度的拔管空间；

主要通道和操作通道宽度不小于1.5m；

冷水机组凸缘部分与配电盘之间距离不小于1.5m；

冷水机组凸缘部分相互之间不小于1.0m；

冷冻机与墙面之间距离不小于0.8m；

非主要通道不小于0.8m；

冷水机组基础平台四周应设有明沟和地漏排水；

冷冻机房内应考虑设置清洗水池。

项目七,车站暖通空调及环控系统,33,2）冷冻水泵,项目七,车站暖通空调及环控系统,34,冷冻水泵一般安装在冷冻水回水管路上。

因运输12的冷冻水回冷水机组可能存在冷量损失，故冷冻水泵连接的冷冻水管均采取保温措施，具体设备形式分为卧式和立式两种，如图7-18和图7-19所示。

图7-18卧式冷冻水泵,图7-19立式冷冻水泵,3）冷却水泵,项目七,车站暖通空调及环控系统,35,冷却水泵的冷却水管两端主要连接冷水机组和冷却塔两大设备。

冷却水泵也分卧式和立式两种。

如图7-20所示为卧式冷却水泵。

图7-20卧式冷却水泵,4）分集水器,项目七,车站暖通空调及环控系统,36,分集水器和集水器属于冷冻水循环部分。

分集水器向用户分配冷冻水，集水器收集用户冷冻水回水返回制冷机组。

分集水器是一种利用一定长度、直径较粗的短管，焊上多根并联接管接口而形成的并联接管设备，如图7-21所示。

分集水器的作用：

连接通向各个并联环路；

均衡压力，使汇集在一起的各个环路具有相同的起始压力或终端压力，确保流量分配均匀。

图7-21分集水器,5）冷却塔,项目七,车站暖通空调及环控系统,37,冷却塔是循环冷却水系统中的一个重要设备，一般被放置在地铁车站外。

温度较高的水通过冷却水泵送到冷却塔进行冷却。

根据冷却塔内空气流动的动力不同，冷却塔可分为自然通风式冷却塔和机械通风式冷却塔两种。

其中机械通风式冷却塔主要由风机、电机、减速器、布水器、淋水填料和电机支架等组成，如图7-22所示。

根据空气与水的相对流向不同，冷却塔又可分为逆流式冷却塔（水和空气平行流动，但方向相反）和横流式冷却塔（水和空气互相垂直流动）。

图7-22冷却塔,6,项目七,车站暖通空调及环控系统,38,风管与水管,如图7-23所示，风管是用于空气流通的管道，它一端连接着风阀风机，一端连接风口，将合适的风送出或排出。

风管是暖通空调系统中联通各个部分的重要构件，一般采用金属、非金属薄板或其他材料制作而成。

图7-23风管,风管中包含很多配件和部件。

风管配件是指风管系统中的弯管、三通、四通、各类变径及异形管、导流叶片和法兰等。

风管部件是指通风、空调风管系统中的各类风口、阀门、排气罩、风帽、检查门和测定孔等。

如表7-2所示为不同的风管配件和部件。

项目七,车站暖通空调及环控系统,39,方形散流器,圆形散流器,扩散出风口,可调式喷流风口,旋流风口,双层格栅出风口,扁叶散流器,可开式百叶回风口,蛋格式可开回风口,可开式花板回风口,表7-2风管的配件和部件风口系列,防火阀、调节阀系列,项目七,车站暖通空调及环控系统,40,防火调节阀,全自动防烟防火阀,全自动排烟防火阀,排烟阀,多叶排烟口送风口,板式排烟口,手动多叶对开调节阀,电动多叶对开调节阀,圆形单叶蝶阀,矩形止回阀,软管、螺旋风管系列,铝箔伸缩保温软管,标准形螺旋管,风管附件,（续表）,水管一般设置为圆形。

暖通空调系统对水管的密闭性要求较高，并且对部分水管的保温性要求也较高。

项目七,车站暖通空调及环控系统,41,请同学们观察地铁车站的相关水管，说出哪些是冷却水管？

哪些是冷冻水管？

拓展链接,项目七,车站暖通空调及环控系统,42,2017年1月9日上午，中共中央、国务院在北京人民大会堂举行国家科学技术奖励大会，大会揭晓了2016年度国家最高科学技术奖、国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科技进步奖和中华人民共和国国际科学技术,合作奖的评选结果。

北京城建设计发展集团申报的“地铁环境保障与高效节能关键技术创新及应用”喜获国家技术发明二等奖。

发明地铁通风空调多功能设备集成系统的是北京城建设计发展集团党委书记、地铁通风空调专家李国庆和他带领的暖通空调团队。

作为国家级发明专利，新系统技术经过4年技术攻关，于2001年初研制成功并在转年通过评审，但其中的产品研制却历经坎坷，克服了常人想象不到的困难，2005年实现在北京地铁5号线的首次安装应用。

目前，这项新技术已在北京地铁4，5，