《流體輸配管網(wǎng) 第4版》-第10章

第十章隧道與地下空間及超高層豎井通風(fēng)設(shè)計(jì)理論與方法湖南大學(xué)土木工程學(xué)院龔光彩淳良10.1隧道及地下管廊通風(fēng)計(jì)算方法310.1.1概述現(xiàn)代建設(shè)涉及隧道及地下管廊，地下管廊作為新興的地下工程技術(shù)已在世界各國(guó)的建設(shè)中發(fā)揮重要中作用隧道是埋置于地層內(nèi)的工程建筑物，是人類利用地下空間的一種形式。隧道可分為交通隧道、水工隧道、市政隧道、礦山隧道、軍事隧道等1970年國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織召開(kāi)的隧道會(huì)議綜合了各種因素，對(duì)隧道所下的定義為：“以某種用途、在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2平方米的洞室?！?另外還有一類隧道，我們可稱其為半地下空間通風(fēng)隧道，例如廣州某鎮(zhèn)，地處廣園快速路和廣深鐵路以南，接廣深大道（國(guó)道G107），是廣深高速公路與廣深大道連接的交通樞紐，該項(xiàng)目涵蓋高速公路改擴(kuò)建、站場(chǎng)及匝道改造、下沉隧道、上蓋空中公園等工程。在隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)采用了CFD數(shù)值模擬方法，探究了該立交相關(guān)區(qū)域空氣流動(dòng)屬性，分析不同工況下空氣流動(dòng)情況，為相關(guān)方案設(shè)計(jì)提供參考各類隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)均需參照相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，疑難工程設(shè)計(jì)則應(yīng)結(jié)合CFD數(shù)值模擬、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)進(jìn)行隧道或地下空間的通風(fēng)與優(yōu)化設(shè)計(jì)。10.1.1概述5地下管廊也是高度綜合性的地下空間，管廊內(nèi)包含了電力、照明、通訊、給水、排水、污水、燃?xì)獾戎T多專業(yè)領(lǐng)域的管路或管線，同時(shí)管廊本身還需要合理的通風(fēng)系統(tǒng)以確保人員的生命與安全、設(shè)施安全等，是極其復(fù)雜的綜合性通道。污水入廊段（四艙）管廊示例污水不入廊段（三艙）管廊示例地下管廊施工涉及支架安裝工程、防水套管制作安裝施工方案、電氣工程、智能化工程、暖通工程、消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，本書(shū)主要介紹暖通通風(fēng)。10.1.1概述610.1.2地下管廊系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)及基本要求地下管廊暖通工程涉及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如通風(fēng)方式、設(shè)備選型及通風(fēng)控制措施等，施工過(guò)程亦應(yīng)遵守相關(guān)規(guī)定。一般來(lái)說(shuō)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)其通風(fēng)方式為：綜合艙：采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式，按不超過(guò)200m劃分為各個(gè)通風(fēng)區(qū)間即各個(gè)防火分區(qū)，每個(gè)防火分區(qū)設(shè)置機(jī)械排風(fēng)、自然進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，中部自然進(jìn)風(fēng)，兩端機(jī)械排風(fēng)。排風(fēng)風(fēng)機(jī)設(shè)置于各防火分區(qū)兩端，并兼作火災(zāi)后排煙。進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口處的通風(fēng)豎井上均設(shè)置防雨雪百葉窗，布置在地面綠化帶內(nèi)。變壓器管理用房如分變電所：采用自然通風(fēng)方式，通風(fēng)井布置在地面綠化帶內(nèi)，側(cè)面設(shè)置防雨雪百葉窗（夏熱冬冷地區(qū)，寒冷或嚴(yán)寒等地區(qū)應(yīng)當(dāng)結(jié)合氣候特點(diǎn)處理）。變壓器室內(nèi)預(yù)留分體空調(diào)電源插座。地下管廊系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)7系統(tǒng)設(shè)備選型：主要涉及排風(fēng)設(shè)備及相應(yīng)排煙防火閥等，排風(fēng)機(jī)采用高溫排煙離心式屋頂型通風(fēng)機(jī)，滿足在280℃時(shí)能連續(xù)工作0.5小時(shí)，排風(fēng)機(jī)入口處設(shè)280℃電動(dòng)排煙防火閥，典型如離心式屋頂排風(fēng)機(jī)等，屬消防型風(fēng)機(jī)；自然進(jìn)風(fēng)口處設(shè)70℃電動(dòng)防火閥：如電動(dòng)排煙防火閥（MEEH），典型規(guī)格有800×800，平時(shí)常開(kāi)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)電信號(hào)關(guān)閉?；馂?zāi)氣體滅火后，電信號(hào)開(kāi)啟。帶風(fēng)量調(diào)節(jié)，可手動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉，280℃熔斷關(guān)閉輸出反饋信號(hào)，關(guān)閉相應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)；電動(dòng)防煙防火閥（MEE），典型規(guī)格如1600×1600、500×1000等，平時(shí)常開(kāi)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)電信號(hào)關(guān)閉?；馂?zāi)氣體滅火后，電信號(hào)開(kāi)啟。帶風(fēng)量調(diào)節(jié)，可手動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉，70℃熔斷關(guān)閉輸出反饋信號(hào)。10.1.2地下管廊系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)及基本要求8暖通系統(tǒng)施工說(shuō)明：（1）所有設(shè)備必須在到貨后核對(duì)其基礎(chǔ)尺寸，經(jīng)確認(rèn)無(wú)誤后方可安裝，否則須請(qǐng)土建工種依設(shè)備修改基礎(chǔ)并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再進(jìn)行安裝，基礎(chǔ)表面必須按設(shè)計(jì)標(biāo)高找平抹光。風(fēng)機(jī)安裝可參照國(guó)標(biāo)圖集K101-1~4《通風(fēng)機(jī)安裝》等。（2）風(fēng)管采用鍍鋅鋼板制作，厚度及加工辦法按《通風(fēng)與空調(diào)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定確定。直通大氣的風(fēng)管開(kāi)口處均按安裝不銹鋼防蟲(chóng)絲網(wǎng)，網(wǎng)孔徑尺寸一般宜為10mm×10mm。（3）所有風(fēng)管必須設(shè)置必要的支、吊或托架，其結(jié)構(gòu)形式要保證牢固可靠，可參見(jiàn)國(guó)標(biāo)08K132。防火閥必須單獨(dú)設(shè)支、吊架。防火閥、排煙防火閥及排煙風(fēng)管法蘭之間的墊圈采用防火膨脹圈。（4）通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)閥類部件均采用生產(chǎn)廠家的定型產(chǎn)品，其產(chǎn)品需滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的性能要求；防火閥、電動(dòng)防火閥、電動(dòng)排煙閥應(yīng)符合《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門(mén)》中的有關(guān)規(guī)定，滿足3C認(rèn)證的相關(guān)要求。（5）風(fēng)管上的防火閥、排煙防火閥安裝前必須檢驗(yàn)其靈活性和可靠性，達(dá)到關(guān)閉嚴(yán)密，動(dòng)作可靠。安裝時(shí)應(yīng)注意閥柄要操作方便，切記影響閥桿和閥柄的運(yùn)動(dòng)。所有防火閥、排煙防火閥距防火墻、機(jī)房墻、樓板距離不應(yīng)大于200mm，風(fēng)管穿過(guò)處的縫隙用防火材料封堵。（6）風(fēng)管及風(fēng)管法蘭間的墊片不應(yīng)含有石棉及其他有害成分，且應(yīng)耐油耐潮耐酸堿腐蝕，普通風(fēng)管法蘭墊片的工作溫度不小于70℃。（7）風(fēng)管安裝時(shí)應(yīng)注意風(fēng)管和配件的可拆卸接口不得裝在墻和樓板內(nèi)，風(fēng)管的縱向閉合縫必須交錯(cuò)布置，且不得在風(fēng)管底部，風(fēng)管安裝的水平度允許偏差每米不應(yīng)大于3mm，總偏差不應(yīng)大于20mm。10.1.2地下管廊系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)及基本要求9地下管廊防護(hù)要求一般如下：（1）各防護(hù)區(qū)必須為獨(dú)立的區(qū)域。（2）防護(hù)區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及門(mén)窗的耐火極限不應(yīng)低于0.5h；吊頂?shù)哪突饦O限不應(yīng)低于0.25h；圍護(hù)結(jié)構(gòu)及門(mén)窗的允許壓強(qiáng)不宜小于1200pa。（3）防護(hù)區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)在噴放藥劑前應(yīng)關(guān)閉，并設(shè)置防火閥。（4）防護(hù)區(qū)在無(wú)法自然通風(fēng)的情況下，應(yīng)設(shè)有排風(fēng)設(shè)備，釋放滅火藥劑后應(yīng)將其廢氣排凈后人員方可入內(nèi)進(jìn)行檢修，如需提前進(jìn)入需帶氧氣呼吸器。（5）為保證滅火的可靠性，在滅火系統(tǒng)釋放滅火藥劑前或同時(shí)，應(yīng)保證必要的聯(lián)動(dòng)操作，即滅火系統(tǒng)在發(fā)出滅火指令時(shí)，由控制系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)動(dòng)指令切斷電源，關(guān)閉或停止一切影響滅火效果的設(shè)備，（6）防護(hù)區(qū)內(nèi)應(yīng)配置專用的防毒面具，設(shè)置于防火門(mén)兩側(cè)。10.1.2地下管廊系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)及基本要求1010.1.3隧道及管廊通風(fēng)計(jì)算方法前面介紹了某些隧道及綜合管廊的基本特點(diǎn)，關(guān)于隧道通風(fēng)計(jì)算，可以查閱相關(guān)領(lǐng)域規(guī)范及其計(jì)算方法，若難以找到適宜方法或者是復(fù)雜隧道計(jì)算問(wèn)題，可借助于CFD計(jì)算方法提供幫助，如前述廣州某上蓋式隧道，這里給出采用CFD方法得到的典型截面風(fēng)速及污染物分布圖。設(shè)計(jì)人員可通過(guò)這些結(jié)果結(jié)合相應(yīng)規(guī)范采取合適的設(shè)計(jì)方案。1110.1.3隧道及管廊通風(fēng)計(jì)算方法對(duì)于通風(fēng)管廊，這里僅給出其通風(fēng)量的常用計(jì)算方法。綜合管廊通風(fēng)量的確定，可大致分傳統(tǒng)熱平衡與考慮土壤熱庫(kù)作用兩類。1210.1.3隧道及管廊通風(fēng)計(jì)算方法1310.1.3隧道及管廊通風(fēng)計(jì)算方法1410.1.3隧道及管廊通風(fēng)計(jì)算方法對(duì)比兩種計(jì)算方法可以發(fā)現(xiàn)，前者是根據(jù)熱平衡方程進(jìn)行計(jì)算，即考慮電纜及熱力管道產(chǎn)生的熱量等于進(jìn)排風(fēng)的焓差。而后者則主要根據(jù)考慮管廊的發(fā)熱量會(huì)被土壤吸收，通風(fēng)系統(tǒng)帶走剩余的由設(shè)備產(chǎn)生的熱量。在實(shí)際工程中，兩者的計(jì)算結(jié)果相差較小?！窘狻浚?）傳統(tǒng)熱平衡方程（2）考慮土壤“熱庫(kù)”效應(yīng)：水力直徑：

土壤熱阻：風(fēng)速：注意：此處需要對(duì)空氣的定壓比熱在27℃條件下進(jìn)行單位換算：綜合管廊通風(fēng)：兩種計(jì)算方法誤差為：1510.1.3隧道及管廊通風(fēng)計(jì)算方法綜上所述，管廊中為排除電纜發(fā)熱的熱量，需要的

通風(fēng)量。在實(shí)際工程中，發(fā)熱量除這里的電纜發(fā)熱量外，還有其它熱源廢熱需要排除，需逐一考慮計(jì)算；另外，各類氣體污染物的排除亦需按衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。

10.1超深地下空間及超高層豎井通風(fēng)空氣流動(dòng)理論與設(shè)計(jì)計(jì)算方法1710.2.1概述超深地下空間計(jì)算問(wèn)題極其復(fù)雜，本節(jié)通過(guò)兩個(gè)計(jì)算案例初步說(shuō)明超深地下空間及超高層豎井通風(fēng)理論與設(shè)計(jì)計(jì)算方法。其中，第一個(gè)案例的研究目的是為了探索城市環(huán)境熱力學(xué)參數(shù)對(duì)超深地下空間通風(fēng)特性及多平臺(tái)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化的影響。第二個(gè)案例基于超深地下空間的通風(fēng)理論，提供了一種自然通風(fēng)與熱泵協(xié)同治理超高層電梯豎井熱害噪音的新方法。18城市北京成都格爾木市哈爾濱昆明廣州烏魯木齊酒泉銀川武漢鄭州地溫梯度(K/100m)3.42.442.733.3752.253.392.0162.842.882.842.41T0(K)283.37290.82287.37285.08290.98298.54287.84280.72283.10298.21295.72表10-1城市地溫參數(shù)將所研究城市的典型氣象年參數(shù)取平均值，得到每個(gè)月的平均溫度和平均壓力。將平均結(jié)果將作為CFD計(jì)算的邊界條件和操作條件，可計(jì)算城市月平均溫度和月平均壓力的標(biāo)準(zhǔn)差，并分析環(huán)境熱力參數(shù)的特征。標(biāo)準(zhǔn)差由式(10-5)計(jì)算。10.2.1概述19這里給出基本的三維模型方程，通風(fēng)過(guò)程的控制方程包括質(zhì)量、動(dòng)量和能量輸運(yùn)方程。三維FVMCFD模型的質(zhì)量、動(dòng)量和能量輸運(yùn)方程為式(10-6)~(10-12)。采用標(biāo)準(zhǔn)模型得到湍流動(dòng)能k和湍流耗散率ε。該求解器為基于密度的隱式求解器，對(duì)可壓縮流體具有更好的性能。通過(guò)網(wǎng)格數(shù)量敏感性分析，本節(jié)示例中確定三維FVMCFD模型的網(wǎng)格數(shù)量為900萬(wàn)。10.2.1概述2010.2.2超深地下空間空氣流動(dòng)分析的CFD方法一維半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷馁|(zhì)量、動(dòng)量和能量輸運(yùn)方程如式(10-13)~(10-14)所示。輸運(yùn)方程中的一些物理量由式(10-15)~(10-19)計(jì)算得到。空氣與壁面間換熱的計(jì)算方法如式(10-20)~(10-45)所示。通過(guò)網(wǎng)格數(shù)量敏感性分析，確定一維有限元CFD模型的網(wǎng)格數(shù)量為40.5萬(wàn)個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于三維模型。根據(jù)阻力模型的不同，阻力系數(shù)的計(jì)算方式有所不同，下面列出7種常用主要的阻力系數(shù)計(jì)算模型。管道類型光滑拉制管玻璃熱塑性塑料型鋼熟鐵鋼制無(wú)縫焊接瀝青鑄鐵馬口鐵粗糙度（mm）00.00150.00150.00150.0460.0460.0610.120.15管道類型鑄鐵木制排氣管紅銅和黃銅混凝土鉚接管

粗糙度（mm）0.260.50.611.54.5

表10-2各管道粗糙度2110.2.2超深地下空間空氣流動(dòng)分析的CFD方法22如果管道中存在彎頭、三通等局部損失，可通過(guò)下面的方程計(jì)算局部阻力損失，局部阻力系數(shù)可以查閱表格獲取。其中層流換熱努塞爾特?cái)?shù)和湍流換熱努塞爾特?cái)?shù)可分別參考這兩份資料進(jìn)行計(jì)算。10.2.2超深地下空間空氣流動(dòng)分析的CFD方法23流體物理性質(zhì):三維模型和一維半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奈锢硇再|(zhì)可以表示為與溫度或壓力有關(guān)的一些方程。特別是研究的流體是理想氣體。雖然這種方法不能研究空氣的組成對(duì)通風(fēng)特性的影響，但它對(duì)本節(jié)感興趣的對(duì)象已足夠準(zhǔn)確。具體如下:10.2.2超深地下空間空氣流動(dòng)分析的CFD方法24邊界條件三維模型和一維半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪吔鐥l件相同。詳情如下:10.2.2超深地下空間空氣流動(dòng)分析的CFD方法2510.2.3一種多平臺(tái)風(fēng)機(jī)配置優(yōu)化方法一種多平臺(tái)風(fēng)機(jī)配置優(yōu)化方法為了找到能夠保證全年通風(fēng)的風(fēng)機(jī)配置，將計(jì)算出的月度最佳風(fēng)機(jī)配置參數(shù)依次帶入其他月份進(jìn)行校核。通過(guò)該方法可以篩選出滿足正常通風(fēng)條件的風(fēng)機(jī)參數(shù)。換句話說(shuō)，如果滿足其他月份出口壓力均大于或等于零，則風(fēng)機(jī)配置可滿足全年通風(fēng)要求。2610.2.4風(fēng)機(jī)配置方法與主要建議模型驗(yàn)證圖10-14氣壓(a)、流速(b)、密度(c)、溫度(d)與通風(fēng)路徑的關(guān)系（分別通過(guò)三維模型和一維模型計(jì)算）27中國(guó)城市環(huán)境熱力學(xué)參數(shù)分析圖10-15各城市月平均溫度(a)、月平均壓力(b)圖10-16各城市月平均溫度(a)、月平均壓力(b)的標(biāo)準(zhǔn)差10.2.4風(fēng)機(jī)配置方法與主要建議28圖10-17北京通風(fēng)過(guò)程流體壓力(a)、流速(b)、密度(c)和溫度(d)10.2.4風(fēng)機(jī)配置方法與主要建議29圖10-17成都通風(fēng)過(guò)程流體壓力(a)、流速(b)、密度(c)和溫度(d)10.2.4風(fēng)機(jī)配置方法與主要建議30圖10-19不同月份、不同城市的通風(fēng)阻力(a)和最佳風(fēng)機(jī)揚(yáng)程(b)圖10-20不同城市年通風(fēng)阻力偏差(a)和相對(duì)偏差(b)10.2.4風(fēng)機(jī)配置方法與主要建議31圖10-21不同月份、不同城市風(fēng)機(jī)的最佳安裝情況（a)為北京、成都、哈爾濱、廣州、烏魯木齊、銀川、武漢和鄭州的結(jié)果(b)格爾木的結(jié)果;(c)是昆明的結(jié)果;(d)是酒泉的結(jié)果10.2.4風(fēng)機(jī)配置方法與主要建議3210.2.4風(fēng)機(jī)配置方法與主要建議檢驗(yàn)每個(gè)月的參數(shù)能否滿足全年通風(fēng)需求1、格爾木可以以8月份最優(yōu)參數(shù)來(lái)滿足全年通風(fēng)需求2、昆明可以以5月份的最優(yōu)參數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)經(jīng)一步增加風(fēng)機(jī)揚(yáng)程滿足全年通風(fēng)需求3、酒泉可以以七月份的最優(yōu)參數(shù)來(lái)滿足全年通風(fēng)需求3310.2.4風(fēng)機(jī)配置方法與主要建議為了研究城市深部地下空間通風(fēng)特性和多平臺(tái)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的配置優(yōu)化，應(yīng)用帶重力的可壓縮CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）模型，研究了城市環(huán)境熱力學(xué)參數(shù)對(duì)我國(guó)城市深部地下空間全年通風(fēng)特性的影響。建立了一種將優(yōu)化算法與CFD方法相結(jié)合的多平臺(tái)風(fēng)機(jī)優(yōu)化配置新算法，以滿足全年通風(fēng)的要求。1、城市環(huán)境熱力參數(shù)對(duì)深部地下空間通風(fēng)有較大的影響。在所研究的11個(gè)中國(guó)城市中，夏季通風(fēng)阻力普遍高于冬季，全年通風(fēng)阻力相對(duì)偏差在6.4%至54%之間，昆明的全年通風(fēng)阻力相對(duì)偏差最小，哈爾濱的全年通風(fēng)阻力相對(duì)偏差最大；2、2000m深度的地下空間通風(fēng)也可能屬于不可壓縮流動(dòng)。通風(fēng)過(guò)程可以被簡(jiǎn)化為不可壓縮流體的城市是廣州，其最大相對(duì)密度變化僅為5.3％。然而，烏魯木齊是最不宜被簡(jiǎn)化為不可壓縮流的城市，其相對(duì)密度變化在10.83％至12.10％之間；3、優(yōu)化計(jì)算之后發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)城市在深部地下空間具有相同的多平臺(tái)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的最佳安裝位置。少數(shù)城市具有特殊的最佳安裝位置，如格爾木、昆明、酒泉。利用本文所提出的新算法可以分析和確定滿足各城市全年通風(fēng)需求的風(fēng)機(jī)參數(shù)?？蔀槲覈?guó)城市深部地下空間工程的選址和人工環(huán)境營(yíng)造提供參考，促進(jìn)城市深部地下空間技術(shù)的發(fā)展。3410.2.5超高層建筑豎井通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)方法從管網(wǎng)角度，超高層建筑與具有壁面加熱或保溫的地下空間具有相似性，密度改變，與大氣環(huán)境存在熱壓差，從而產(chǎn)生噪音。要抑制這種主要因熱壓而產(chǎn)生的噪音，本質(zhì)上是調(diào)節(jié)豎井或塔樓內(nèi)空氣溫度和密度。本節(jié)以北京某大廈為例，該大廈位于北京市商務(wù)中心核心區(qū)，建筑總面積為43.7萬(wàn)m2，建筑高度為528m。該建筑在冬季運(yùn)行過(guò)程中，建筑內(nèi)筒存在明顯的氣動(dòng)噪音，嚴(yán)重影響大樓的正常運(yùn)行，同時(shí)強(qiáng)烈的煙囪效應(yīng)也造成電梯門(mén)常常無(wú)法正常的開(kāi)啟和關(guān)閉。本節(jié)以電梯TA-01和TX-01所在電梯井為例研究調(diào)控電梯熱壓的具體方案，電梯井高度為514m，具體截面尺寸如圖3所示。圖10-22電梯豎井截面示意圖3510.2.5超高層建筑豎井通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)方法與前一部分超深地下空間相似，本節(jié)采用CFD方法分析超高層電梯井內(nèi)的最大熱壓情況，但湍流模型選取有所不同。所采用的計(jì)算流體模型的控制方程包括連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程、理想氣體物性方程。湍流模型為k-SST模型。3610.2.5超高層建筑豎井通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)方法就工程設(shè)計(jì)與系統(tǒng)運(yùn)行而言，電梯豎井內(nèi)的復(fù)雜流動(dòng)回歸到通常之伯努利方程是有意義的。對(duì)某個(gè)超高豎井某個(gè)給定時(shí)刻（一般可指某個(gè)電梯井內(nèi)與室外大氣密度差條件或空氣通路上某種密度沿程分布），雖然密度是沿流程變化的，考慮到流速較小，故仍可近似為伯努利方程，可能的最不利管路為：門(mén)廳圍護(hù)結(jié)構(gòu)通路+底層電梯門(mén)+頂層電梯門(mén)+其余部分空氣通道，具體如式(10-59)所示，該方程為熱壓分配的伯努利方程：ΔP1可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，即門(mén)廳圍護(hù)結(jié)構(gòu)壓差，單位為Pa；ΔP2為底部某最不利樓層（一般可為首層大堂）電梯門(mén)兩側(cè)壓差，單位為Pa；ΔP3為頂部某最不利樓層（一般為最高層）電梯門(mén)兩側(cè)壓差，單位為Pa；ΔP4為剩余部分通路上空氣流動(dòng)阻力損失（主要與圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式及其封閉、隔斷、圍堵等方式有關(guān)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)與可合并測(cè)試或計(jì)算），單位為Pa；

ΔP5為環(huán)境風(fēng)壓作用；ΔPtotal、ΔP1、ΔP2、ΔP3、ΔP4、ΔP5均受密度、氣溫及圍護(hù)結(jié)構(gòu)流體通路的變化而變化，單位為Pa。3710.2.5超高層建筑豎井通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)方法通過(guò)建立電梯門(mén)兩側(cè)的壓差與計(jì)算熱壓之間的映射關(guān)系，可以很方便的通過(guò)調(diào)控計(jì)算熱壓實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯門(mén)兩側(cè)的壓差的調(diào)控。圖10-23電梯門(mén)兩側(cè)壓差、熱壓與室外溫度的關(guān)系圖10-23所示為室外溫度和計(jì)算熱壓及電梯門(mén)兩側(cè)壓差之間的關(guān)系，可以看出計(jì)算熱壓明顯高于電梯門(mén)兩側(cè)的壓差。圖10-24所示為計(jì)算熱壓與電梯門(mén)兩側(cè)壓差之間的關(guān)系，可以看出電梯門(mén)兩側(cè)的壓差和計(jì)算熱壓之間滿足二次函數(shù)的關(guān)系，通過(guò)函數(shù)擬合可以的到電梯門(mén)兩側(cè)的壓差與計(jì)算熱壓之間的關(guān)系。其中，電梯門(mén)兩側(cè)壓差通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，計(jì)算熱壓通過(guò)式(10-59)計(jì)算。圖10-24電梯門(mén)兩側(cè)壓差與熱壓映射關(guān)系3810.2.5超高層建筑豎井通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)方法通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)電梯噪音和電梯門(mén)兩側(cè)的壓差呈線性關(guān)系，如圖10-25所示。通過(guò)擬合可以得到電梯噪音和電梯門(mén)兩側(cè)壓差之間的關(guān)系。通過(guò)這些映射關(guān)系可以定量分析不同措施對(duì)電梯井熱壓和噪音的改善效果。在未采取措施之前，電梯井內(nèi)溫度為24℃，室外溫度為-10℃，計(jì)算熱壓為773Pa，電梯門(mén)兩側(cè)壓差為153.96Pa，電梯井內(nèi)噪音為73.74dB。3910.2.5超高層建筑豎井通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)方法（1）通過(guò)自然通風(fēng)降低電梯井內(nèi)熱壓若將電梯井內(nèi)上下位置均開(kāi)孔，使其形成一個(gè)自然通風(fēng)閉環(huán)，可以考慮充分利用室外自然通風(fēng)對(duì)電梯井內(nèi)的空氣進(jìn)行降溫。為了研究電梯井不同開(kāi)孔位置對(duì)電梯井內(nèi)壓力的影響，模擬了開(kāi)孔距離為10、100、200m，開(kāi)孔面積為1㎡條件下的熱壓變化情況。由于對(duì)電梯井開(kāi)孔條件下井內(nèi)溫度及壓力進(jìn)行模擬時(shí)，需要設(shè)置電梯井不同開(kāi)孔位置，不同開(kāi)孔孔徑大小下流速入口邊界條件。因此，首先需要計(jì)算不同開(kāi)孔位置條件下的流速。圖10-26側(cè)壁開(kāi)孔時(shí)電梯井內(nèi)溫度分布（開(kāi)孔距離：10m）圖10-27側(cè)壁開(kāi)孔時(shí)電梯井內(nèi)溫度分布（開(kāi)孔距離：100m）4010.2.5超高層建筑豎井通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)方法（2）利用冷板降低電梯井內(nèi)熱壓圖10-28所示為中部安裝冷板時(shí)（冷板長(zhǎng)為10m，溫度為10℃）電梯井內(nèi)溫度分布。由圖可知，在冷板附近區(qū)域的空氣溫度有一定程度降低。此時(shí)，可計(jì)算熱壓為768.25Pa，結(jié)合建立的映射關(guān)系，電梯門(mén)（廳門(mén)）兩側(cè)的壓差為153.78Pa，噪音為73.71dB。同時(shí)，可計(jì)算出此時(shí)冷板制冷量為14.9kW。說(shuō)明安裝冷板的方式冷卻效果較為有限，且制冷量較低，無(wú)法有效降低熱壓。此外，安裝冷板需要通入冷凍水，若冷板發(fā)生泄漏，可能對(duì)電梯造成嚴(yán)重?fù)p害。圖10-28中部安裝冷板時(shí)電梯井內(nèi)溫度分布（冷板長(zhǎng)：10m）4110.2.5超高層建筑豎井通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)方法圖10-29多聯(lián)機(jī)冷卻方案示意圖（3）利用多聯(lián)機(jī)冷卻降低電梯井內(nèi)熱壓多聯(lián)機(jī)安裝簡(jiǎn)單，易于調(diào)節(jié)，可以很好的滿足各種不同情況電梯井冷卻降溫的需求。擬采用多聯(lián)機(jī)來(lái)冷卻電梯井內(nèi)空氣，從而減小電梯門(mén)兩側(cè)壓差。圖10-29所示為多聯(lián)機(jī)冷卻方案示意圖，其中電梯井內(nèi)有3塊混凝土橫梁，橫梁上可以安置多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)用于制冷，該方案相對(duì)于安裝冷板，施工更加簡(jiǎn)單方便，且不會(huì)產(chǎn)生潛在的電梯運(yùn)行安全隱患。此外，利用多聯(lián)機(jī)冷卻的同時(shí)，可以利用多聯(lián)機(jī)冷凝熱為室內(nèi)供暖，承擔(dān)一部分冬季室內(nèi)熱負(fù)荷。圖10-30多聯(lián)機(jī)制冷量為20kW時(shí)電梯井溫度分布圖10-31多聯(lián)機(jī)制冷量為50kW