熊武標(biāo) 馮 煉 劉 江 袁中原 付 強 盧昌憲

重慶深埋地鐵車站公共區(qū)環(huán)境實測研究

熊武標(biāo)1馮 煉1劉 江2袁中原1付 強1盧昌憲1

（1.西南交通大學(xué)機械工程學(xué)院 成都 610031； 2.中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司 西安 710043）

通過對重慶地鐵六號線紅土地車站站廳、站臺、出入口通道進行環(huán)境逐時監(jiān)測，分析對比了各區(qū)域的溫濕度狀況，針對空調(diào)季工況下站廳、站臺環(huán)境狀況及長出入口通道單排風(fēng)運行狀況進行研究。研究結(jié)果表明站廳存在風(fēng)機節(jié)能潛力，長出入口通道在運營初期采用單排風(fēng)方式符合規(guī)范要求。

深埋地鐵車站；環(huán)境監(jiān)測；出入口通道

0 引言

重慶市作為“山城”，在這一特殊地形條件下的城市軌道交通建設(shè)使地鐵車站的埋深相比于國內(nèi)其他城市的暗挖車站深度要深得多，重慶地鐵六號線是重慶市開通的第二條地鐵線路，其紅土地車站埋深達56m，是開通時國內(nèi)埋深最深的車站。相比于普通淺埋車站，深埋車站的出入口通道及新風(fēng)井深度與長度非常不同，其中出入口通道長度均超過150m，抬升超過46m，因此車站內(nèi)環(huán)境更加處于一個較封閉的空間設(shè)計條件下車站環(huán)控系統(tǒng)實際運行狀況需要得到進一步的了解和研究。

目前針對該類深埋地鐵的研究主要針對隧道區(qū)間的火災(zāi)通風(fēng)排煙方面[1-5]，以及對長出入通道的安全疏散設(shè)計[6]討論，對于車站環(huán)控系統(tǒng)運行策略及該類深埋車站的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性采集分析比較少。因此，課題組于2017年7月至12月對車站公共區(qū)和出入口通道的空氣溫濕度進行了監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析更加準(zhǔn)確地了解車站各位置的環(huán)境狀況，為該類深埋地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)研究積累了數(shù)據(jù)，并為今后該類車站環(huán)控系統(tǒng)運行策略提供一定理論依據(jù)。

1 工程概況及測試方案

1.1 工程概況

紅土地站是重慶6號線一期工程的第六座車站，為暗挖地下二層島式車站，采用屏蔽門系統(tǒng)制式，包括兩條長出入口通道，規(guī)劃與10號線十字交叉換乘。站廳層公共區(qū)面積為1560m2，頂部為弧頂結(jié)構(gòu)，凈高3～5.2m，站臺層公共區(qū)面積為1245m2，凈高3m，車站東西向兩端各設(shè)置一座新風(fēng)亭。

車站兩端各布置2臺組合式空調(diào)器、2臺回排風(fēng)機和1臺小新風(fēng)機分別承擔(dān)站廳站臺1/4的負荷需求，出入口通道采用單排風(fēng)加風(fēng)機盤管系統(tǒng)形式。大系統(tǒng)運行模式分為小新風(fēng)、全新風(fēng)和通風(fēng)工況運行，出入口通道處的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在空調(diào)季關(guān)閉排風(fēng)系統(tǒng)，運行風(fēng)機盤管系統(tǒng)，新風(fēng)由出入口自然引入，冷源與車站合用。非空調(diào)季節(jié)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，出入口排風(fēng)機系統(tǒng)運行，補風(fēng)由出入口與公共區(qū)自然引入。本次測試時間處于地鐵運營初期，由于土壤蓄熱能力較強及客流量較遠期較小，因此出入口通道僅開啟排風(fēng)機降溫。

1.2 測試方案

測試過程中共布置15個測點，分別位于站廳、站臺公共區(qū)和兩條出入口通道內(nèi)，測點具體布置情況如圖1的（a）～（d）所示。測試儀器選用Testo 175—H1溫濕度測試儀，該儀器帶外置NTC溫度/電容式濕度傳感器，溫度測試范圍為-20～55℃（±0.4℃），濕度測試范圍為2～98%RH（±2%RH），通過預(yù)定設(shè)置記錄大量數(shù)據(jù)，自身具有體積小和防盜鎖設(shè)計，便于裝設(shè)和安全使用，設(shè)定各測點記錄周期為10min。

2 測試數(shù)據(jù)分析

2.1 站廳、站臺空調(diào)季溫濕度狀況

圖2 站廳、站臺溫度

圖3 站廳、站臺相對濕度

選取8月車站運營時段測試數(shù)據(jù)的日均值為代表反映夏季空調(diào)工況下站廳、站臺內(nèi)熱濕環(huán)境狀況，如圖2和圖3所示。站廳平均溫度在25.2～29.2℃之間，總體平均值為26.2℃，平均相對濕度在70.9～86.4%之間，總體平均值為78.2%。站臺平均溫度在25.2～28.6℃之間，總體平均值為26.2℃，平均相對濕度在73～87.8%之間，總體平均值為79.94%。可以看出站廳和站臺的溫度幾乎相同，且均低于設(shè)計溫度30℃/29℃的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，相對濕度則高于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)60%RH，因此可以看出在車站運營初期，公共區(qū)呈現(xiàn)溫度偏低，濕度偏高的狀況。

結(jié)合公共區(qū)內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點的變化過程，設(shè)計熱濕比為，室內(nèi)設(shè)計狀態(tài)點為（空氣狀態(tài)變化過程焓濕圖如圖4所示），可以得到造成這種現(xiàn)象有下面幾種原因：

（1）送風(fēng)量合適，由于車站熱濕比很小，冷凍水除濕效果不夠，使得同樣室內(nèi)焓值情況下車站濕度偏高，送風(fēng)狀態(tài)點沿1熱濕比線由點到1；

（2）送風(fēng)量過大，室內(nèi)點沿?zé)釢癖染€靠近送風(fēng)狀態(tài)點，溫度偏低，相對濕度偏高，室內(nèi)狀態(tài)點如2所示；

（3）車站熱濕比較小，且送風(fēng)量偏大，使室內(nèi)狀態(tài)點向低溫方向移動，室內(nèi)狀態(tài)點如3所示。

圖4 狀態(tài)點變化示意圖

下面通過與設(shè)計焓值進行對比分析，判斷車站送風(fēng)量與車站負荷需求的關(guān)系，將逐時空氣焓值計算出來與設(shè)計焓值進行對比如圖5和圖6所示，站廳、站臺設(shè)計狀態(tài)參數(shù)分別為30℃/60%/ 73.53kJ/kg，29℃/60%/70.01kJ/kg。從圖中可以看到站廳逐時空氣焓值較大范圍低于設(shè)計焓值，站臺焓值則比較接近設(shè)計焓值，統(tǒng)計站廳平均焓值為71.6kJ/kg，站臺平均焓值為70.67kJ/kg，說明站廳送風(fēng)量偏大，站臺送風(fēng)量比較合適，這與測得站廳、站臺的逐時溫度非常接近的結(jié)論是一致的。

圖5 站廳實測焓值與設(shè)計值比較

圖6 站臺實測焓值與設(shè)計值比較

同時結(jié)合公共區(qū)實際狀態(tài)點發(fā)現(xiàn)其并非沿設(shè)計熱濕比線向送風(fēng)狀態(tài)點靠近，而是向焓濕圖右下方移動，如圖4中陰影區(qū)域部分所示，可以得出車站在運營初期車站熱濕比較小，這與初期車站負荷較設(shè)計較小，余濕量較大有關(guān)。所以站廳出現(xiàn)溫度偏低，濕度偏大的原因為（3），站臺的原因為（1），因此對于車站大系統(tǒng)運行策略而言應(yīng)結(jié)合車站逐時溫濕度變化情況調(diào)整送風(fēng)量及冷水溫度，以達到節(jié)能高效運行的目的。

2.2 出入口通道空調(diào)季溫濕度狀況

依據(jù)地鐵設(shè)計規(guī)范[7]要求地下車站的出入口通道長度大于60m時，應(yīng)采取通風(fēng)或降溫措施，且內(nèi)部空氣計算溫度可高于站廳溫度2℃，因此通過測試通道各段溫濕度情況了解長通道的環(huán)境狀況。下面取夏季工況中各測點平均溫度數(shù)據(jù)分析如表1所示，可以看到出入口通道內(nèi)的溫濕度控制較接近站廳設(shè)計工況，且各段的月平均溫度也滿足低于32℃的規(guī)范要求。

對比兩出入口通道的溫濕度數(shù)據(jù)可以看出兩出入口通道靠近站廳位置處3-A的溫度較1-A更低，說明對于長度更長的3號通道而言，通道對滲透風(fēng)的過渡作用更強，由出入口通道進入車站的滲透風(fēng)對車站的冷負荷影響更小。結(jié)合出入口單排風(fēng)的運行模式，說明在地鐵車站運行初期，土壤的蓄熱效果較好，單排風(fēng)運行模式下，扶梯的散熱沒有造成通道的溫度大幅上升，且隨著靠近站廳，通道內(nèi)溫度逐漸降低，符合車站整體越靠近下層溫度逐步降低的設(shè)計理念。

2.3 過渡季和冬季公共區(qū)溫濕度狀況

選取10—11月和12月的公共區(qū)溫濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)為代表分別反映過渡季和冬季車站公共區(qū)的環(huán)境狀況，將車站每日運營時段的溫濕度日平均溫度匯總于表2所示。室外溫濕度數(shù)據(jù)來源中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)的重慶沙坪壩氣象站點[8]數(shù)據(jù)，可以看出重慶室外相對濕度長期較高。在10月份室外相對濕度超過80%的時段，車站相對濕度同樣超過65%的上限要求，從11月開始相對濕度降低達到要求。

過渡季節(jié)公共區(qū)比室外溫度高約5～10℃，相對濕度低約12～20%RH。通過對比公共區(qū)各區(qū)域的溫濕度狀況，可以得到站臺層溫度和相對濕度均比站廳層要高，這是由于紅土地站站廳層高較大，站臺乘客的人員密度較站廳更大，散熱散濕量對空間溫濕度變化更為顯著。雖然長出入口通道內(nèi)的扶梯在運營時段持續(xù)運行會產(chǎn)生大量設(shè)備散熱，但由于出入口通道與外界環(huán)境直接連接，且監(jiān)測時段室外溫度較低，在活塞風(fēng)的影響下出入口通道與室外空氣熱交換使通道內(nèi)整體溫度比站廳、站臺稍低。冬季工況下，公共區(qū)的溫度較室外溫度高約8.8℃，相對濕度低約20%RH，均滿足車站公共區(qū)溫濕度要求。

表1 運營時段出入口通道平均溫濕度統(tǒng)計表

表2 運營時段公共區(qū)平均溫濕度統(tǒng)計表

3 結(jié)論

（1）車站運營初期空調(diào)季站廳平均溫度為25.2～29.2℃，相對濕度為70.9～86.4%，站臺平均溫度為25.2～28.6℃，相對濕度為73～87.8%，整體呈現(xiàn)溫度偏低，濕度偏高的運營現(xiàn)狀，通過焓值分析比較得出站廳送風(fēng)量偏大，具有風(fēng)機節(jié)能潛力，車站運營初期余濕量較大。

（2）兩條長出入口通道在空調(diào)季運營時段平均溫度分別為27～30.9℃和26.7～30℃，在地鐵運營初期采用單排風(fēng)的降溫措施能夠較好的滿足通道內(nèi)的溫度要求，且通道內(nèi)溫度變化均勻，符合規(guī)范規(guī)定的溫度控制要求[7]。

（3）除10月室外相對濕度較高時段內(nèi)公共區(qū)相對濕度超標(biāo)外，過渡季及冬季車站公共區(qū)溫濕度滿足車站設(shè)計要求。

[1] 張鯤.重慶地鐵銅鑼山隧道防災(zāi)通風(fēng)模式分析[J].制冷與空調(diào),2015,29(1):69-73.

[2] 張鯤.重慶軌道交通6號線一期工程深埋隧道活塞通風(fēng)設(shè)計分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2016,60(2):149-152.

[3] 謝宣,馮煉,張鯤.地鐵深埋長隧道設(shè)置中間風(fēng)井方式下火災(zāi)防排煙數(shù)值模擬研究[J].制冷與空調(diào),2013,27(2): 126-129.

[4] 胡自林.深埋地鐵隧道通風(fēng)設(shè)計計算[J].城市軌道交通研究,2006,(7):31-33.

[5] 劉江.地鐵深埋長隧道排煙方案研究.[J].制冷與空調(diào),2014,28(3):286-290.

[6] 張德志.重慶深埋地鐵車站出入口安全疏散設(shè)計[J].都市快軌交通,2009,22(2):56-58.

[7] GB 50157—2013,地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014．

[8] 中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng),中國地面氣象站逐小時觀測資料[DB/OL].http://data.cma.cn/data/detail/dataCode/A.0012. 0001. html, 2017-7-7/2017-12-31.

The Environmental Monitoring and Analysis of the Public Zone of Deeply Buried Metro Station in Chongqing

Xiong Wubiao1Feng Lian1Liu Jiang2Yuan Zhongyuan1Fu Qiang1Lu Changxian1

(1.Mechanical Engineering of Southwest Jiaotong University, Chengdu, 610031; 2.China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd, Xi'an, 710043)

The regional conditions of temperature and relative humidity of Chongqing Metro Line 6 Hongtudi Station are analyzed and compared, through monitoring on the environment of the station hall, the platform and the entrance and exit passages. The status of the environment of the station hall, the platform and the single ventilation of the long- entrance and exit passages are discussed. Research indicates that fans has energy saving potential in the station hall and the long- entrance and exit passages adopts single exhaust mode in the initial stage of operation can meet regulatory requirements.

deeply buried metro station; environmental monitoring; the entrance and exit passages

1671-6612（2019）01-082-5

TU96+2

A

熊武標(biāo)（1995.5-），男，在讀碩士研究生，E-mail：xiongwubiao@my.swjtu.edu.cn

馮 煉（1964-），女，博士，教授，E-mail：lancyfeng90@163.com

2018-05-31