某特大型鐵路站房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1工程概況

某站房位于廣東省廣州市,是廣州市“五主三輔”客運(yùn)布局的主客站之一,如圖1所示,規(guī)劃引入地鐵、長途汽車、公交樞紐站,將建設(shè)成為集多種方式一體化換乘的綜合交通樞紐。該綜合交通樞紐建筑面積約46萬m2,其中站房建筑面積約15萬m2。

該站房是國內(nèi)首座按照站城融合一體化設(shè)計(jì)的大型綜合交通樞紐,是辦理高鐵、城際、普速等各類客運(yùn)的城市中心站,車站最高聚集人數(shù)15 000人,高峰小時(shí)旅客發(fā)送量15 364人。站房主體地下一層、地面兩層,并在局部設(shè)夾層,建筑高度39.70 m。旅客站房地下一層為出站層,設(shè)置進(jìn)站廳、出站廳及城市東西向聯(lián)系用中央通道、城市人行通道;地面一層為站臺(tái)層,東西兩側(cè)設(shè)置側(cè)站房并設(shè)夾層;地面二層為高架進(jìn)站層,南北兩側(cè)設(shè)置商業(yè)夾層。

2站房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

旅客站房地下層進(jìn)站廳、售票廳、旅客服務(wù)用房、旅客公共衛(wèi)生間以及地上各層集散廳、售票廳、候車室、旅客服務(wù)用房、高架商業(yè)夾層、旅客公共衛(wèi)生間合設(shè)集中空調(diào),未完全封閉的地下層集散廳(光谷)、出站廳及市政配套的中央通道、城市人行通道納入集中空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置局部降溫設(shè)施。旅客站房用通信、信息系統(tǒng)設(shè)備用房及10 kv配電所的控制室根據(jù)工藝要求設(shè)置工藝性空調(diào),采用機(jī)房專用空調(diào)。各區(qū)域貴賓候車室、vIP候車室、售票辦公用房,地面層、地面夾層集中布置的辦公管理用房設(shè)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng),分散布置的辦公管理用房設(shè)分體式空調(diào)器。

2.2集中空調(diào)冷源及空調(diào)水系統(tǒng)

該站房地處夏熱冬暖地區(qū),全年無須考慮采暖,僅考慮制冷,冷源采用水冷離心式冷水機(jī)組。集中空調(diào)區(qū)總面積141 100 m2,經(jīng)逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算,總冷負(fù)荷為31 620 kw,空調(diào)面積冷指標(biāo)224 w/m2。冷源采用6臺(tái)10 kv高壓型離心式水冷冷水機(jī)組,單機(jī)制冷量為5 275 kw,總制冷量31 650 kw。

空調(diào)冷源側(cè)一般應(yīng)盡可能靠近空調(diào)集中負(fù)荷側(cè),但考慮到本站房冷源側(cè)所占面積大,以及為充分利用咽喉區(qū)的用地面積,本站房冷水機(jī)房設(shè)在南側(cè)咽喉區(qū),冷卻塔設(shè)于冷水機(jī)房屋面。咽喉區(qū)制冷機(jī)房距離站房主體約400 m,冷源側(cè)與負(fù)荷側(cè)距離較遠(yuǎn),若采用傳統(tǒng)的一級(jí)泵空調(diào)水系統(tǒng)和供回水溫度7/12℃的空調(diào)水系統(tǒng),系統(tǒng)輸配能耗勢(shì)必會(huì)較高,不符合節(jié)能減排的要求。

結(jié)合相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及類似項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)系統(tǒng)作用半徑大、設(shè)計(jì)水流阻力較高的大型工程,空調(diào)冷水宜采用變流量二級(jí)泵系統(tǒng)[1],因此,本站房空調(diào)水系統(tǒng)采用二級(jí)泵變流量系統(tǒng),冷水機(jī)組、負(fù)荷側(cè)均變流量運(yùn)行。一級(jí)泵設(shè)于冷水機(jī)房內(nèi)且與冷水機(jī)組一一對(duì)應(yīng),變頻運(yùn)行;二級(jí)泵設(shè)于南側(cè)地下停車場二次泵泵房內(nèi),末端分城市人行通道、南側(cè)站房、北側(cè)站房、旅客服務(wù)用房四套供回水管路,每套供水管路配套設(shè)置二級(jí)泵一組,變頻運(yùn)行;其中一級(jí)泵負(fù)責(zé)冷水機(jī)房到二次泵房分集水器的供回水管道阻力及設(shè)備阻力,二級(jí)泵負(fù)責(zé)各自回路中二級(jí)泵房分集水器到室內(nèi)空調(diào)末端供回水管道阻力及設(shè)備阻力。二次泵房分集水器之間設(shè)置旁通管及雙向流量傳感器,根據(jù)流量傳感器數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)一級(jí)泵運(yùn)行頻率,實(shí)現(xiàn)一級(jí)泵、二級(jí)泵均衡運(yùn)行?？照{(diào)水泵具體參數(shù)如表1所示。

此本站房空調(diào)水系統(tǒng)采用大溫差空調(diào)水系統(tǒng),空調(diào)冷凍水供回水溫度為6/13℃。相比傳統(tǒng)的空調(diào)冷凍水供回水溫度7/12℃,供回水溫差增大,從5℃變?yōu)?℃,在相同制冷量的情況下,空調(diào)水系統(tǒng)循環(huán)水量減少,水系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用也隨之減少。此外,空調(diào)供回水管道的管徑也會(huì)隨循環(huán)水量的減少而變小,一定程度上降低了初投資。本站房空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管制異程式管路,局部同程式布置,冷水機(jī)房至二次泵房供回水管路沿室外綜合管廊、站臺(tái)板下管廊敷設(shè);二次泵供回水管路室內(nèi)架空敷設(shè),高架層跨越軌行區(qū)的管道設(shè)置于高架候車層板下檢修管廊內(nèi)?？照{(diào)水系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

2.3空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

在節(jié)能減排的背景下,大溫差在空調(diào)水系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多,且近年來的許多研究表明,大溫差對(duì)整個(gè)空調(diào)水系統(tǒng)而言具有一定的節(jié)能效果[2-5],因高架候車室、各集散廳、地下出站廳及中央通道等旅客公共活動(dòng)區(qū)域采用全空氣系統(tǒng),根據(jù)建筑空間布局情況采用噴口側(cè)送風(fēng)或頂送風(fēng)方式。納入集中空調(diào)系統(tǒng)的地下南北側(cè)城市人行通道、旅客公共衛(wèi)生間、辦公管理用房均采用水-空氣系統(tǒng),室內(nèi)設(shè)置吊頂柜式空調(diào)器或風(fēng)機(jī)盤管,無外窗的場所設(shè)置新風(fēng)設(shè)施,氣流組織采用上送上回方式,旅客服務(wù)用房僅預(yù)留集中空調(diào)冷凍水供回水管接口及新風(fēng)引入條件。

高架候車室是旅客候車區(qū)域,也是旅客長時(shí)間逗留區(qū)域,其空調(diào)效果的好壞直接影響到旅客的舒適感,因此高架候車室的空調(diào)設(shè)計(jì)是整個(gè)站房設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。高架候車室室內(nèi)凈高21 m,空間高大,而旅客活動(dòng)區(qū)一般是在2 m以下高度,候車室空調(diào)設(shè)計(jì)的主要目的是保證旅客活動(dòng)區(qū)的舒適感,無須保證活動(dòng)區(qū)上部空間的空調(diào)效果,而分層空調(diào)可以很好地達(dá)到這樣的效果。此外,與全室性空調(diào)方式相比,分層空調(diào)可節(jié)省冷量30%左右[1],能減少冷源和空調(diào)末端的容量,因此高架候車室采用分層空調(diào)在保證候車區(qū)空調(diào)效果的同時(shí),也能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo),并且能節(jié)省初投資。高架夾層南北兩側(cè)分別設(shè)置3個(gè)空調(diào)機(jī)房,內(nèi)設(shè)組合式空調(diào)機(jī)組和柜式空調(diào)器,服務(wù)于高架候車室。高架候車室跨度112 m,兩端采用噴口送風(fēng),由于送風(fēng)距離較遠(yuǎn),在候車室中部結(jié)合座位設(shè)置兩列送風(fēng)單元側(cè)送風(fēng),來保證候車區(qū)的空調(diào)效果,候車室全空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

高架候車室四個(gè)角進(jìn)站廣廳的實(shí)名驗(yàn)證匝機(jī)的正上方各有一處連廊,為高架夾層與室外的連接通道。進(jìn)站廣廳的空調(diào)送風(fēng)管在該連廊板下布置,該連廊梁下凈高為4.5 m,建筑專業(yè)根據(jù)旅客活動(dòng)區(qū)域吊頂空間盡可能高的原則,連廊板下裝修吊頂按緊貼結(jié)構(gòu)梁底敷設(shè)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì),這給空調(diào)送風(fēng)管的布置帶來了極大的困難。為保證建筑專業(yè)的凈高要求,需將空調(diào)送風(fēng)管從梁底布置調(diào)整至梁窩內(nèi)布置,這將導(dǎo)致風(fēng)管穿梁,結(jié)合相關(guān)項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),風(fēng)管穿梁的案例少之又少,風(fēng)管穿梁也給結(jié)構(gòu)專業(yè)的安全性驗(yàn)證帶來了極大的挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)過程中,經(jīng)與結(jié)構(gòu)專業(yè)密切配合,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)梁上風(fēng)管孔洞的預(yù)留(圖3),在保證室內(nèi)凈高的同時(shí)也解決了風(fēng)管安裝問題,實(shí)現(xiàn)了梁窩空間的最大利用,這也將為日后項(xiàng)目設(shè)計(jì)中風(fēng)管穿梁技術(shù)的應(yīng)用提供一定的參考。

3通風(fēng)系統(tǒng)

衛(wèi)生間、污水泵房、氣體滅火防護(hù)區(qū)、變電所、會(huì)議室以及無外窗的辦公管理用房均需設(shè)置機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng),餐飲類旅服用房場所均預(yù)留排風(fēng)管路接口,由承租人配套設(shè)置油煙凈化設(shè)施,油煙需經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后方可排放。上述排風(fēng)均為污染性或高溫性氣體,需直接排至室外,一般是在建筑外墻上設(shè)置防雨百葉進(jìn)行排風(fēng)。本站房面積大,排風(fēng)量大,導(dǎo)致在外墻上需要設(shè)置的防雨百葉面積勢(shì)必很大?？紤]建筑外墻大部分為幕墻結(jié)構(gòu),幕墻上大面積設(shè)置防雨百葉風(fēng)口對(duì)立面整體的美觀效果將產(chǎn)生極大的影響,因此,解決排風(fēng)百葉與建筑立面結(jié)合的問題成為本站房通風(fēng)設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),建筑專業(yè)在東西側(cè)站房外廊平臺(tái)設(shè)置有花壇,利用花壇作為排風(fēng)亭將是解決站房內(nèi)排風(fēng)出口問題的有效措施,具體排風(fēng)出口方案如圖4所示。

圖4中用作排風(fēng)的風(fēng)室和花壇利用梁隔斷,單獨(dú)隔離出來,站房內(nèi)的排風(fēng)管接至風(fēng)室,風(fēng)管高出風(fēng)室0.3 m,避免雨水倒灌進(jìn)風(fēng)管。風(fēng)室和花壇中間通過豎向防雨百葉連通,站房內(nèi)排風(fēng)從風(fēng)室經(jīng)該防雨百葉進(jìn)入花壇,防雨百葉底邊距花壇底部300 mm,避免花壇的雨水進(jìn)入風(fēng)室。建筑外廊平臺(tái)的部分花壇根據(jù)排風(fēng)需要作為排風(fēng)亭,花壇頂板設(shè)置有通風(fēng)效果的檢修蓋板,站房內(nèi)進(jìn)入花壇的排風(fēng)經(jīng)過該檢修蓋板排至室外?；▔敳克闹茉O(shè)置200 mm高擋水檻,且花壇底部設(shè)置排水設(shè)施,避免雨水進(jìn)入風(fēng)室,從而倒灌至風(fēng)管進(jìn)入站房內(nèi)。

4結(jié)束語

隨著高速鐵路的快速發(fā)展,站房項(xiàng)目迎來了從單一功能的客運(yùn)站房到站城融合的大型綜合交通樞紐的跨越式發(fā)展,這也給站房設(shè)計(jì)提出了更高的要求。作為站房內(nèi)的能耗大戶,本站房空調(diào)系統(tǒng)突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念,采用二級(jí)泵變流量和大溫差兩大節(jié)能技術(shù),對(duì)降低空調(diào)系統(tǒng)能耗起到了很大的促進(jìn)作用,符合節(jié)能減排的要求,為后續(xù)站房空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)提供了一定的參考。風(fēng)管穿梁技術(shù)在保證空間效果的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)空間的最大利用,給風(fēng)管布置提供了一個(gè)新的方向,同時(shí)也可為后續(xù)站房風(fēng)管穿梁技術(shù)的應(yīng)用提供參考。排風(fēng)口與建筑室外花壇的結(jié)合,最大程度減少了建筑外墻上防雨百葉的設(shè)置,保證了立面效果,同時(shí)也對(duì)用作排風(fēng)的花壇的排水措施提出了更高的要求,可為后續(xù)站房的通風(fēng)出口設(shè)計(jì)提供一定的參考。