地鐵洞口空氣幕設(shè)置的技術(shù)與能耗

地鐵洞口空氣幕設(shè)置的技術(shù)與能耗分析摘要：針對(duì)地鐵是否要安裝洞口空氣幕問(wèn)題，本文采用CFD技術(shù)對(duì)洞口空氣幕系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到空氣幕所產(chǎn)生的阻力系數(shù)與洞口氣流水平速度之間的關(guān)系，再利用STESS軟件對(duì)某地鐵全線進(jìn)行各工況的通風(fēng)模擬和熱模擬，著重分析了洞口空氣幕對(duì)事故工況、車站空調(diào)裝機(jī)容量與全年環(huán)控能耗的影響，為地鐵是否采用洞口空氣幕系統(tǒng)提供必要的理論依據(jù)。關(guān)鍵字：地鐵空氣幕能耗分析1引言地鐵工程是否要采用洞口空氣幕，目前各設(shè)計(jì)研究院和地鐵使用單位沒(méi)有統(tǒng)一的依據(jù)，因此有必要對(duì)地鐵工程洞口空氣幕設(shè)置的技術(shù)和全年能耗進(jìn)行分析，為地鐵工程是否采用洞口空氣幕系統(tǒng)提供必要的理論依據(jù)。2空氣幕阻力系數(shù)與氣流速度的關(guān)系模擬根據(jù)我國(guó)目前建設(shè)中的某地鐵工程的土建、設(shè)備型號(hào)與數(shù)量、發(fā)車密度等資料，采用CFD技術(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬。洞口空氣幕所產(chǎn)生的阻力系數(shù)隨水平方向氣流速度的不同而變化。3空氣幕對(duì)車站空調(diào)裝機(jī)容量和全年通風(fēng)空調(diào)總能耗的影響由以上模擬分析可知，洞口空氣幕的設(shè)置，相當(dāng)于在洞口添加一個(gè)變化的局部阻力系數(shù)，不同的通風(fēng)方案，洞口中的空氣流速是不同的，因此洞口空氣幕所產(chǎn)生的阻力系數(shù)是不一樣的。3.1工程概況本工程有地下車站8個(gè)，見(jiàn)圖2。其中洞口至ST1的隧道長(zhǎng)度為930m，洞口至ST8的隧道長(zhǎng)度為450m，空氣幕設(shè)置在距洞口180m處，上下線4個(gè)洞口，每個(gè)洞口設(shè)置一套空氣幕系統(tǒng)，每套系統(tǒng)的空氣幕風(fēng)機(jī)功率為55KW。ST1車站現(xiàn)配置了四臺(tái)TVF風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量為66.0m3/s,余壓1023Pa，還配置了四臺(tái)回/排風(fēng)機(jī)（兼排煙風(fēng)機(jī)），每臺(tái)風(fēng)量為25.0m3/s,余壓800Pa。ST2車站現(xiàn)配置了四臺(tái)TVF風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量為66.0m3/s,余壓919Pa，還配置了四臺(tái)回/排風(fēng)機(jī)（兼排煙風(fēng)機(jī)），每臺(tái)風(fēng)量為21.6m3/s,余壓911Pa。這些風(fēng)機(jī)在事故工況下可全部開(kāi)啟或局部開(kāi)啟。3.2洞口有、無(wú)空氣幕時(shí)車站空調(diào)負(fù)荷與全年通風(fēng)空調(diào)總耗電量模擬與分析根據(jù)工程所在地氣象特點(diǎn)及目前國(guó)內(nèi)外地鐵運(yùn)行情況，分別對(duì)該地鐵全線全年遠(yuǎn)期有、無(wú)洞口空氣幕裝置采用空調(diào)季（6～9月份）閉式空調(diào)、冬季（1、2、12月份）高峰時(shí)刻（7:00～8:00、17:00～18:00）開(kāi)式其余閉式、過(guò)渡季（3～5、10、11月份）開(kāi)式運(yùn)行、全年無(wú)夜間通風(fēng)進(jìn)行熱模擬，模擬結(jié)果見(jiàn)表1。表1洞口有、無(wú)空氣幕時(shí)車站空調(diào)負(fù)荷與全年空調(diào)總耗冷量馬能耗熱車站董最大空調(diào)妨負(fù)躍荷抓(須KW)遇不保畝證傲30急h惹空調(diào)負(fù)棚荷始(松KW)鄉(xiāng)全年空調(diào)螞總耗冷蟻量咸(朗萬(wàn)砍KWh)闊無(wú)幕篩有幕節(jié)節(jié)省鋼無(wú)幕玻有幕邁節(jié)省返無(wú)幕跳有幕慧節(jié)省賺ST1躍3284除.8鏈3153監(jiān).5晃131.慕3確2205刪.8飾2117姻.4找88.4縮196.拒65室192.烈66誦3.99貌ST2詢2555吩.1河2553匪.9理1.2構(gòu)1918滴.9綿1916講.6奏2.3腸183.獵37狠183.行10要0.27咳ST3聲3446蒸.6搶3462鋪.9錘-16.是3狐2467槐.4賺2475弱.5嘆-8.1筍190.鍋76趴191.雹69躲-0.9趟3壇ST4柄2870已.4度2873的.0鄙-2.6伸1992博.0則1993透.5似-1.5亮219.穿54錯(cuò)219.肥61夠-0.0寇7由ST5盜3474乖.0棟3477苦.4牧-3.4冰2497賀.8禍2500痕.2肆-2.4哲316.潔28囑316.醬36斧-0.0椒8暴ST6大3193段.7礦3199寫.9些-6.2蝴2209內(nèi).3貓2212攤.3救-3.0竹158.絮48巡159.濟(jì)31催-0.8斗3惑ST7扶2982訓(xùn).3謀2940壘.4烘41.9婦2069濾.9母2069椒.6歌0.3仁177.猜35弄176.估97婚0.38匠ST8念3865駐.0健3670滲.3也194.蓋7侍2660盛.4癥2554眠.4其106.藍(lán)0拋214.耽51畏205.瓶91探8.60讓總計(jì)捆2567瑞1.9她2533脾1.3頭340.絮6結(jié)1802障1.5幼1783李9.5牌182.蘆0矩1656是.94鄉(xiāng)1645禾.61舒11.3蘭3由表1得到以下主要結(jié)論：3.2.1地鐵線兩端車站空調(diào)裝機(jī)容量減少安裝洞口空氣幕后，ST1車站不保證30h的空調(diào)負(fù)荷可減少88.4KW，ST8車站可減少106.0KW，可見(jiàn)端站空調(diào)負(fù)荷的減少程度與洞口區(qū)間長(zhǎng)度有關(guān)，洞口區(qū)間長(zhǎng)度越長(zhǎng)空調(diào)負(fù)荷減少的量就越大。其它車站負(fù)荷變化不大，ST3車站至ST6車站的空調(diào)負(fù)荷反而增加，主要由于洞口風(fēng)量減少后，各車站人員出入口的新風(fēng)量有所增加所致。3.2.2地鐵線全年通風(fēng)空調(diào)耗電量和洞口空氣幕耗電量總量增加安裝洞口空氣幕的話，全年全線滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，一方面可節(jié)省11.33萬(wàn)KWh的冷量，如空調(diào)系統(tǒng)綜合COP取2.6，則空調(diào)可節(jié)省的耗電量為4.358萬(wàn)KWh；另一方面四臺(tái)洞口空氣幕在三個(gè)多月的空調(diào)季中所耗電能至少為35.64萬(wàn)KWh。這樣由于安裝洞口空氣幕，全年通風(fēng)空調(diào)耗電量和洞口空氣幕耗電量總量反而增加了31.282萬(wàn)KWh。4洞口無(wú)空氣幕時(shí)事故工況的模擬嘴本文以洞標(biāo)口懲至雀ST憂1欲車站之間腥發(fā)生事故旦工況為例遮，進(jìn)行模盒擬。在事認(rèn)故工況時(shí)插，特ST緩1財(cái)和室ST聽(tīng)2胡車站的八賠臺(tái)工TV脅F博風(fēng)機(jī)和八師臺(tái)使回翠/樸排風(fēng)機(jī)（口兼排煙風(fēng)魚(yú)機(jī)）都可弄開(kāi)啟。忍4.1漏釣阻塞工況蛛無(wú)洞口空菊氣幕時(shí)，翻洞口鈴至崗ST四1業(yè)車站發(fā)生發(fā)阻塞時(shí)，年如開(kāi)既啟巖ST倦1閑和接ST待2行車站呼的監(jiān)8特臺(tái)內(nèi)TV羅F防風(fēng)機(jī)，其獻(xiàn)通風(fēng)模擬徹結(jié)果見(jiàn)僑圖提3晃，圖中單蒙位虧為奇m墾3爪/壁s萄，與上、朽下行方向殼一致為正施，相反為揮負(fù)，由軌圖雨3漁可知，阻街塞區(qū)間斷臣面風(fēng)速稼為潤(rùn)1.56照m/蔥s析（區(qū)間隧宋道斷面疫積論21.2競(jìng)6m蒼2曠），小灰于貌2.0m暮/彎s戶，不能滿忽足設(shè)計(jì)規(guī)參范要求；釋如開(kāi)辣啟間ST獨(dú)1女和倆ST書(shū)2天車站量的接8孩臺(tái)步TV愧F辛風(fēng)機(jī)侮及亞8惹臺(tái)辜回細(xì)/延排風(fēng)機(jī)，車其通風(fēng)模堆擬結(jié)果見(jiàn)旗圖翁4辦，此時(shí)，雙阻塞區(qū)間雖斷面風(fēng)速謊為豈2.02飛m/戒s三，大爬于產(chǎn)2.0m廳/坦s兵，滿足設(shè)望計(jì)規(guī)范要珍求。關(guān)4.2你拴火災(zāi)工況導(dǎo)無(wú)洞口空漿氣幕時(shí)，噸洞口鑄至伍ST寶1芳發(fā)生火災(zāi)慰時(shí)，如開(kāi)退啟唱ST步1死和看ST閱2躍車站逝的午8努臺(tái)旗TV津F測(cè)風(fēng)機(jī)，其鮮火災(zāi)排煙幼模擬結(jié)果毫見(jiàn)復(fù)圖坊5益，由狼圖潤(rùn)5用可知，排追煙斷面風(fēng)濫速中為典1.56餐m/脊s疤，小嶄于味2.0m牧/悟s坊，不能滿薦足設(shè)計(jì)規(guī)薄范要求；考如開(kāi)免啟櫻ST布1烤和怨ST待2孤車站攪的釀8凈臺(tái)企TV猶F越風(fēng)機(jī)獎(jiǎng)及急8椅臺(tái)舅回許/蠢排風(fēng)機(jī)，掩其火災(zāi)排岸煙模擬結(jié)注果見(jiàn)赴圖悠6昆，此時(shí)，失隧道區(qū)間宣排煙斷面湊風(fēng)速累為棟2.02裹m/務(wù)s魚(yú)，可滿足俗不小及于庸2.0m線/庭s隙的設(shè)計(jì)要叢求。撕圖陷5月駛洞口扛至掘ST瘋1塌發(fā)生火災(zāi)服時(shí)通風(fēng)排散煙模擬結(jié)豬果（無(wú)洞限口空氣幕己、蒜開(kāi)泡8蠟臺(tái)愚TV稠F長(zhǎng)風(fēng)機(jī)）敞5寬塑洞口有空雷氣幕時(shí)事抬故工況的膜模擬敏有洞口空首氣幕時(shí)，鏟洞口撐至攏ST堤1頃車站發(fā)生農(nóng)火災(zāi)時(shí)，爐如僅開(kāi)草啟刊ST禍1點(diǎn)和石ST叫2挑車站積的站8四臺(tái)園TV炭F聰風(fēng)機(jī)，著島火區(qū)間排令煙斷面風(fēng)天速總小葉于扁2.0m替/針s登，不能滿袖足大頂于雷2.0m惹/燈s綁的設(shè)計(jì)要震求。如同吵時(shí)開(kāi)評(píng)啟炊ST將1熔和短ST洋2禮車站民的麗8芬臺(tái)從TV讀F季風(fēng)機(jī)殃及迅8棉臺(tái)佳回粱/嘆排風(fēng)機(jī)，袖并關(guān)閉洞盡口空氣幕租處的連通危道，其排槐煙模擬結(jié)過(guò)果見(jiàn)批圖蹈7肌，此時(shí)，碑火災(zāi)隧道野區(qū)間排煙局?jǐn)嗝骘L(fēng)速協(xié)為永2.08壁m/議s冶，可滿足友不小搬于魂2.0m詠/緒s扮的設(shè)計(jì)要菊求。比較敏圖翁7乳與雙圖海4種，可發(fā)現(xiàn)康采用洞口哈空氣幕能貼起到提高黃火災(zāi)隧道玉區(qū)間排煙杠斷面風(fēng)速炊的作用，掏但效果不襖明顯。抄圖體6加雞洞口出至顯ST胞1衰發(fā)生火災(zāi)消時(shí)通風(fēng)排現(xiàn)煙模擬結(jié)龜果（無(wú)洞茫口空氣幕幕、低開(kāi)亡8禾臺(tái)傳TV排F序風(fēng)機(jī)波和音8蛛臺(tái)睬回模/顧排風(fēng)機(jī)）蕩圖卡7蓋語(yǔ)洞口宅至丹ST袍1驢發(fā)生火災(zāi)兔時(shí)通風(fēng)排黑煙模擬結(jié)止果（有洞儀口空氣幕窗、址開(kāi)擇8遙臺(tái)杠TV淡F金風(fēng)機(jī)東和維8聯(lián)臺(tái)誠(chéng)回予/拴排風(fēng)機(jī)）6結(jié)論犯安裝洞口擁空氣幕后事，地鐵線者洞口兩端漠的地鐵車木站空調(diào)裝形機(jī)容量可拼減瓣少售5諒％左右，映全線全年冠可節(jié)程省市11.3嫩3絞萬(wàn)翁KW餅h貍的空調(diào)冷廣量，但全變年通風(fēng)空辟調(diào)耗電量榆和洞口空非氣幕耗電業(yè)量總量反格而增加稱了幅31.2汽8賊2火萬(wàn)纖KW紙h諸。眾不論洞口紡是否安裝粘空氣幕，純?nèi)绻婚_(kāi)揮啟嚼ST呆1薯和弄ST吐2懶兩車站肯的殖8輝臺(tái)北TV兩F象風(fēng)機(jī)，都輩不能滿足爛洞口姻至皇ST宜1鎮(zhèn)區(qū)間的阻才塞通風(fēng)或舒火災(zāi)時(shí)排胡煙的設(shè)計(jì)困要求；只識(shí)有同時(shí)開(kāi)檔啟施ST歷1亦和結(jié)ST泄2國(guó)兩車站宏的籌8念臺(tái)猜TV趁F搏風(fēng)機(jī)些和存8沖臺(tái)榴回娛/視排風(fēng)機(jī)，涂才能滿足酷洞口炭至賽ST推1義區(qū)間的阻禿塞通風(fēng)或鴨火災(zāi)時(shí)排叛煙的設(shè)計(jì)喚要求。因般此，建議萍不采用洞莊口空氣幕斑為宜。參考文獻(xiàn)敏[1]折摔陜西科學(xué)摸技術(shù)出版僻社，地下法鐵道設(shè)計(jì)臭與施工溪，衫199流7渡年梯6尋月；住[2]急口朱穎心、嗚秦緒忠、鳳江億，站秤臺(tái)屏蔽門青在地鐵熱矮環(huán)境控制導(dǎo)中的經(jīng)濟(jì)戒性分析，借《建筑科耕學(xué)》走，煩199浪7漂年醫(yī)第君3緣期；恐[3]圓冊(cè)朱穎心，白水力網(wǎng)絡(luò)涉流動(dòng)不穩(wěn)狹態(tài)過(guò)程的頸算撒法寺,拜清華大學(xué)鼻學(xué)世報(bào)修,19猾8腫9胡年杯第綱5灰期夢(mèng),鵲第忍2郵9益卷；易[4]衫Ming伍-T