地铁设备管理用房全空气空调系统计算方法

魏亚志 曹学明 丁 路



地铁设备管理用房全空气空调系统计算方法

魏亚志 曹学明 丁 路

（湖北省城建设计院股份有限公司 武汉 430051）

针对地铁车站设备管理用房功能性质、使用要求不同，每个房间的热湿比差别、变化很大，准确快捷计算各个房间的计算风量和冷负荷是工程设计的重点和难点。根据空气物理性质及处理原理，推导计算公式并编制计算表格，提高准确性及工作效率。

地铁；设备管理用房；全空气系统计算

0 引言

目前，地铁车站设备管理用房空调型式大多采用全空气双风机一次回风系统，冷源由制冷机房提供7/12℃的冷冻水，空气经组合式空调机组处理后送入各设备管理用房消除室内余热余湿，保证房间所需要的空气参数。地铁设备管理用房空气系统具备空调小新风、全新风和全通风三种运行工况。

设备用房和人员房间所要求的环境参数不同，设备用房属于工艺性空调系统，主要以设备为主，设备发热量大，如：通信、信号、供配电、气体灭火以及通风空调机房；人员管理房间属于舒适性空调系统，主要以人员为主，设备发热量很小，主要的冷负荷为照明、人员产生的冷负荷，如：更衣室、票务室、值班室、站长室、车站控制室等。根据房间的使用时间、功能、设备运行参数等条件，设备管理用房一般分为三个系统：人员管理房间（要求27℃，运营时间使用）、弱电设备房间（要求27℃，24小时运行）、强电设备房间（要求36℃，24小时运行）。

由于房间功能各不同，散热量、散湿量也不相同，导致每个房间的热湿比差别很大，而且变化范围大。根据各个房间的热湿比查焓湿图，计算相应房间的空调送风量，工作量大、效率低，也不能校核送风的露点温度。因此，准确快捷计算各个房间的计算风量和冷负荷是工程设计的重点和难点。

1 空调送风量的计算方法

1.1 空调送风量计算步骤

由于地铁地下车站设备用房设备发热量大、湿负荷小，热湿比大，一般均采用露点送风的一次回风的定风量全空气送风方式。图1为夏季一次送风设计工况在焓湿图（-图）上的表示。、分别为室内、室外状态点，为露点状态点，为送风状态点，为混合状态点。

图1 夏季送风空气处理焓湿图

式中：为空气状态点的比焓，kJ/kg干空气；为空气状态点的温度，℃；为空气状态点的含湿量，kg/kg干空气。

式中：为热湿比；为房间冷负荷，kJ/h；为房间湿负荷，kg/h；n、s为房间的空气状态点比焓、空调送风点比焓，kJ/kg干空气；n、s为房间的空气状态点含湿量、空调送风点含湿量，kg/kg干空气。

式中：为送风量，m³/h；为空气密度，kg/m³。

理论上，排除空间的余热、余湿与送风温差、送风点的温度等单个参数无关，仅与送风空气的焓值有关。所以可以假定在空调机组能达到的机器露点温度条件下，只需要计算获得一定温差下的送风焓值能够消除余热、余湿即可。送风量和冷负荷的计算可按照以下步骤：

（1）计算车站房间人员、设备、照明散热、散湿量，计算出各个房间冷负荷及湿负荷，根据式（2）得出各自的热湿比线。

（2）根据式（1）、（2）可以得到室内状态点比焓，如下：

（3）初步选取空调送风温度s，由式（3）得到系统送风量：

（4）根据室内状态点的温度n、焓值n，可以得到室内状态点的相对湿度φ%。

式中：b,n为室内状态点饱和含湿量，可以查表得到，kg/kg干空气。

（5）校核计算得到的计算相对湿度%，避免送风温度过低，空气结露。如果出现结露情况，需要重新选取空调送风温度进行计算。

（6）根据新风量每个工作人员按≥30m³/h计算，新风量不小于总风量10%，得到系统新风量x（m3/h）。新风冷负荷x（kW）可由下式得到：

（7）空调冷负荷由新风冷负荷、房间冷负荷和送风温升冷负荷构成，则：

总xΔx（kW）

按照以上步骤可以通过Excel的公式计算，仅输入房间冷负荷、人员数量及设备发热量，可分别计算各个房间的送风量的冷量，具有方便快捷的特性，不需要手工查询焓湿图。

1.2 机器露点的选取

针对地下车站设备管理用房的特点，机器露点选取尽可能的低，加大送风温差越有利于空调系统的经济性。空调机器露点的选取，要考虑空气冷却器的盘管制冷能力和房间送风口的结露情况。空气冷却器的出风温度与冷媒的进口温度之间的温差不宜小于3℃[1]，空调冷水系统的供水温度一般为7℃，机器露点最低可以达到10℃。如果机器露点过低，必然导致空气冷却器盘管传热面积过大而不经济；另外送风口容易结露，所以选取合适的机器露点十分有必要。

在标准大气压设备管理房间室内设计温度下，参照不同相对湿度所对应的室内空气露点温度，可以选取的送风温度。为了为保证送风口不结露，风口表面温度高于室内露点温度1～2℃；送风系统应考虑风机、风管及送风末端的温升，一般按照0.5～1℃。

表1 地铁设备管理用房送风温差选取表

对于设备用房中变电所室内设计温度为36℃，室内相对湿度要求范围较广，送风温度选为16℃，同时需要校核房间的相对湿度需要<26.9%；设备房间如环控电气室、通号电气室等室内设计温度为27℃，室内相对湿度为40～60%，送风温度选为17℃，同时需要校核房间的相对湿度需要<47.8%；人员房间如站长室、会议室、控制室等室内设计温度为27℃，室内相对湿度为40～65%，送风温度选为18℃，同时需要校核房间的相对湿度，需要<56.6%。

2 武汉5号线某地铁站计算实例

以武汉5号线某地铁站为例，此地铁站为标准地下站，分为两层。对设备用房、管理用房编写excel表进行统一计算，如表2所示。

表2 武汉地铁5号线某车站设备管理用房空调计算表

续表2 武汉地铁5号线某车站设备管理用房空调计算表

Table 2 The air conditioning calculation table for equipment management room in a station of Wuhan Metro Line 5

序号房间名称面积m2冷负荷kW湿负荷g/s热湿比通风量m3/h新风量m3/h新风负荷kW冷量kW室内焓值kJ/kg室内相对湿度% KT-A201（站厅、站台）——设备房间按17℃送风1环控电控室83.418.00.10816701051885196.625.654.242.8 2通信电源室40.310.00.1089278428472853.614.254.343.0 3照明配电室20.18.00.1087422717251732.010.357.543.3 4通信设备室70.330.00.108278351870087011.042.854.142.7 5信号设备室40.65.00.1084639213841381.77.054.643.5 6公安设备室20.65.00.1084639213841381.77.054.643.5 7站台门室28.64.00.1083711310921091.45.654.743.7 8照明配电室20.88.00.1087422717251732.010.357.543.3 9牵引网室21.25.00.1084639213841381.77.054.643.5 KT-A301（站台）——变电房间按16℃送风1再生装置室52.736.00.10833402150155015.142.161.526.8 2变压器室92.972.00.10866804110068100710.384.361.526.7 30.4kV低压室15050.00.10846391873697377.158.663.226.6 435kV开关室15951.00.10847319675177527.359.863.226.6

该计算表利用Excel文档表格的公式编辑功能，在设定机器露点或者送风温度下，输入房间的冷负荷、湿负荷，不需要每个房间查询焓湿图，即可快速计算通风量，并校核送风是否结露。

3 结论

通过利用湿空气的物理性质及焓湿图特性，编制excel表格可以快速地计算地铁设备、管理用房的送风量和送风冷负荷，无需每个房间再查询焓湿图，对提高设计工作效率有重要意义。

[1] GB 50157-2013,地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社,2013.

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[7] 王继宏.地铁车站设备管理用房通风空调系统方案的选择[J].制冷与空调,2017,31(1):53-57.

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Computational Method of All-air Air Conditioning System to the Equipment and Management Rooms for Subway Station

Wei Yazhi Cao Xueming Ding Lu

( Hubei Urban Construction Design Institute Co., Ltd, Wuhan, 430051 )

In view of the different functions and requirements of the equipment management rooms of subway station, the heat and moisture ratio of each room varies greatly. It is the key and difficult point for the engineering design to calculate the air volume and the cooling load accurately and quickly. According to the physical properties of the air and principle of treatment, the deduced formula is and the calculation form is compiled to improve the accuracy and efficiency.

Subway station; Equipment and management rooms; computational method of all-air air conditioning system

1671-6612（2018）06-627-04

U231+.5

A

魏亚志（1985-），男，工学硕士，工程师，E-mail：365920082@qq.com

2018-02-01