20世纪30年代以前，多数地铁都不考虑环控问题，而利用列车产生的活塞进行自然通风，在实际运行中出现了环境舒适性不能满足的问题。如1863年1月10日，世界上第一条地铁“大都会”号在伦敦开通后，由于是蒸汽机车驱动，冒烟的发动机在地下运行时造成环境很不舒适。为了改变“大都会”号的这一现象，伦敦地铁引入电力机车，但又遇到新的问题，电力机车的功率很大，放出的热量也更多。由于散热量的增加和客运量的增大，使伦敦地铁内形成了一种难以忍受的窒息状态。1901年纽约地铁开始修建，设计人员认为人行道上的通风口能为地铁系统提供足够的新鲜空气，对于隧道和车站的强迫通风没有特别的考虑。1905年10月，纽约第一条地铁开通运行。次年夏天，由于地面通气口不足而引起地铁内温度过高的问题变得严重起来。为了增加通气量，车站的房顶上设置了更多的通气口，车站之间修建了风机管和通风管。随着舒适性不能得到满足的问题越来越突出，环控问题引起了地铁设计者的关注。如1909年5月在开始建造波士顿地铁时，设计人员已经认识到为乘客们提供一个舒适环境的必要性，提出“采用人工通风方式获得纯净空气”的方法，并总结出“温度与通风有关，加大通风换气次数，可减少隧道内外温差”的实践经验。在波士顿地铁中采用了隧道顶部的风管进行通风，并且车站出入口设计较大，使得地铁内有比较良好的通风环境。

美国芝加哥的第一条地铁于1943年建成，一开始建设地铁时，设计者就考虑了环境控制的问题。工程师E.布罗克（Edeson Brock）为这条地铁的通风系统的建立做出了巨大贡献，他在“芝加哥地铁通风计算的进展”中建立了计算列车活塞效应的方法和计算式。为了在地铁中实现热量平衡，他不仅考虑了为保持舒适的地铁环境所需的空气变化，同时也考虑了隧道壁、土壤温度日变化和年变化影响以及热量的累积作用，并测定了多种温度及循环下的累积效应。在设计芝加哥地铁时充分利用了这些数据，创造了未使用空调几乎全年都能提供充分通风和宜人温度的地铁系统。

中国从1965年开始建设地铁以来，暖通空调系统相伴而生。大体可以分为三个阶段：第一阶段是草创阶段，修建北京地铁1号线，在自力更生的情况下，研究人员、设计人员确定了最初的通风模式，囿于当时的技术条件和生产能力，最初建设的地铁暖通空调系统以通风为主，而且只有通风系统。第二阶段是从上海地铁1号线的修建开始算起。1986年，上海地铁1号线开始建设，这成为当时国内第一条有空调系统的地铁，通风空调方面采用的是典型的站台屏蔽门制式通风空调系统，但站台屏蔽门缓装。第三阶段，1999年以后，中国正式进入了城市轨道暖通空调现代化发展阶段，在市场需求的强大作用下，各种系统形式逐渐完备起来，很多设计院根据不同地区的气候情况，都拥有了自己的应对技术和手段，中国形成了自成一派的城市轨道交通暖通体系。北京地铁1、2号线只是处于建设初期，或者说探索阶段；从八通线开始，国内的城市轨道交通暖通系统进入发展阶段；第三阶段才是大规模建设阶段。各方面的技术与市场相适应，地面暖通技术的进步被用于城市轨道交通上，二者紧密相连，也因此造就了城市轨道暖通系统的跳跃式发展。

城市轨道交通通风空调系统的组成实际上与各地下车站功能区的划分密切相关的，其中还必须兼顾安全性考虑如防排烟系统的设置问题。不管是站台加装了站台屏蔽门的站台屏蔽门系统还是通常所说的闭式系统，车站内部的通风空调系统均可简化为五个子系统：车站公共区通风空调系统（兼排烟系统，简称大系统）、车站设备管理用房通风空调系统（兼排烟系统，简称小系统）、区间隧道通风系统（兼隧道排烟系统）、车站轨行区排热系统（兼排烟系统）和空调制冷循环水系统（简称水系统）。

城市轨道空调系统结构示意图

城市轨道交通车站的站厅、站台层公共区是乘客活动的主要场所，也是通风空调系统的主要控制区。公共区的通风空调系统简称为大系统。车站的空调、通风机设于车站两端的站厅层，设备对称布置，基本上各负担半个车站的负荷，车站大系统主要有：组合式空调机组、回、排风机及相应的各种风阀、防火阀等设备组成，其作用是通过空调或机械通风来排除车站公共区的余热余湿，为乘客创造一个舒适的乘车环境，并在发生火灾时通过机械排风方式进行排烟，使车站内形成负压区，新鲜空气由外界通过人行通道或楼梯口进入车站站厅、站台，便于乘客撤离和消防人员灭火。

车站的管理及设备用房区域内主要分布着各种运营管理用房和控制系统的设备用房，它的工作环境好坏将直接影响城市轨道交通能否安全、正点的运营，实际上它是城市轨道交通车站管理系统的核心地带，也是环控系统设计的重点地区，这类用房根据各站不同的需要而设置。车站设备用房通风空调系统又简称小系统。机房一般布置在车站两端的站厅层、站台层，站厅层主要集中了通信、信号、环控电控室、低压供电、环控机房以及车站的管理用房，站台层主要布置的是高、中压供电用房。

由于各种用房的设备环境要求不同，温、湿度要求也不同，根据各种用房的不同要求，小系统的空调、通风基本上根据以下4种形式分别设置独立的送风和（或）排风系统：①需空调、通风的用房，例如通信、信号、车站控制、环控电控、会议等用房。②只需通风的用房，例如降压变电所、照明配电、环控机房等用房。③只需排风的用房，例如洗手间、储藏间、废水泵房等。④需气体灭火保护的用房，例如通信、信号设备室、环控电控室、高低压室等。

车站小系统的设备组成主要包括为车站的设备及管理用房服务的轴流风机、柜式、吊挂式空调机组及各种风阀，其作用是通过对各用房的温度、湿度等环境条件的控制，为管理、工作人员提供一个舒适的工作环境，为各种设备提供正常运行的环境。在火灾发生时，通过机械排风方式进行排烟，有利于工作人员撤离和消防人员灭火。在气体灭火的用房内关闭送、排风管进行密闭灭火。

隧道通风系统的设备主要由隧道通风机以及与其相应配套的消声器、组合风阀、风道、风井、风亭等组件构成，其作用是通过机械送、排风或列车活塞风作用排除区间隧道内余热余湿，保证列车和隧道内设备的正常运行。

一般在地下车站两端各设置一套轨区排热通风（兼排烟）系统，各由一台单向运转耐高温轴流风机、相关风阀及管路与组成。在站台层两端设置专用排烟风管接至站台候车区域，辅助站台排烟。

正常工况时，热季列车运行时间开启；过渡季及冬季仅部分高行车密度时段开启，排除列车停站产热，与列车活塞通风共同保证区间隧道风量和风温达设计标准。

区间阻塞和火灾时，与事故风机联合运行，保证区间事故通风要求；车站站台发生火灾时，该系统通过风阀切换进行站台排烟。此外，排热通风系统还通过专用风管与站台候车区相连。当站台候车区域火灾时，不需开启站台屏蔽门的端门，排热风机与车站排烟风机一起排除站台区域烟气，保证站台与站厅楼梯口不小于1.5米/秒向下风速。

车站空调制冷循环水系统的作用是为车站内空调系统制造冷源并将其供给车站空调大、小系统中的空气处理设备（组合式空调箱、柜式风机盘管），同时通过冷却水系统将热量送出车站。

地下车站及区间隧道一般不设供暖系统。车站的管理及设备用房区域采用局部供暖。对于最冷月份室外平均温度低于-10℃的地区，车站出入口宜采取冷风阻挡措施。

地上车站的公共区域一般采用自然通风，必要时，站台公共区域设置机械通风系统或空调系统。高架和地面区间采用自然通风，对于最冷月份室外平均温度低于-10℃的严寒地区，车站站台不设供暖系统，站厅宜设供暖系统。车站的管理及设备用房区域设置供暖。站厅设置供暖系统和站台不设供暖系统时，站厅出入口和站厅与站台的楼梯口、扶梯口应设置热风幕。