地铁环控系统能耗对比分析与研究

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1、地铁环控系统能耗对比分析与研究第一章绪论1.1研究背景由于地铁热环境的重要性及特殊性，国外很早即已经开始对地铁热环境的研究。随着城市规模越来越大，城市人口数量也越来越多，而城市地面面积扩张却没有相应增大，这将导致城市会出现交通堵塞的现象。同时，人们生活水平的提高和城市经济的发展速度也将会受到严重影响和制约。因此，基于城市地面面积有限的情况下，发展城市轨道交通来解决城市道路堵塞现象是城市顺利发展的必要手段。地铁因具有运输能力大、运行速度快且不受室外天气变化因素影响的特点，已经发展成为了大城市居住人口出行的理

2、想公交工具。城市化也即城镇化、都市化，最早是在18世纪由国外学者Dr.Ne/h降低到13km/h，人们上下班高峰时期则削减至6km/h，而某些特大城市甚至会出现交通堵塞停滞不前的现象[1]。这将会延误城市居住人口出行的正常时间，并且由于机动车辆的停车占用了城市街道的可使用面积，将会导致交通堵塞。除此之外，城市车辆的增加还会加大交通事故发生的可能性，严重影响城市人口的生命和人身安全。机动车辆的与日俱增还会导致汽车尾气排放的加大，造成空气污染和噪声污染，破坏城市人口生活的居住环境。因此，基于避免上述种种不良情

3、况的发生的前提下，发展城市轨道交通来解决城市道路堵塞现象是城市顺利发展的必要手段。..1.2地铁环控系统地铁线路基本上可以视为是一座与自然大气互不相通的地下建筑，但各车站通风井和车站人员出入口除外。地铁列车在车站和区间隧道运行、列车上冷凝器设备的运行和地铁乘客在车站站台和站厅内活动等都会释放出大量的热。同时，地铁乘客的呼吸和汗腺分泌都会增加地铁内空气湿度，并且还会产生一些如NOx、SO2等有害气体和一些如Fe、Mn、Gr等重金属物质。如果不及时排除这些多余的热量和湿量以及有害气体的话，那么车站和区间隧道内

4、的温度将会上升，地铁环境的空气品质也将会受到破坏。最终会破坏地铁车站的热环境，从而影响人们在地铁车站的正常活动。因此，为了给人们创造一个舒适、健康、高效的热环境，必须在地下车站和区间隧道内建立一套合理有效的环境控制系统。在城市轨道交通工程中，地铁环境控制系统包括空调系统和通风系统两个部分。它是指采用人工的方法，为地下车站和区间隧道创造满足一定要求的温度、湿度、流动速度和空气质量等空气环境。地铁环控系统的主要功能可概括为[10]：（1）列车正常运行时，调节车站公共区域、隧道设备用房及管理用房等处的空气环境，

5、包括空气中的温度、湿度、气体流动速度和空气品质质量。同时，对新风、回风中的粉尘和有害物质及人员呼出的二氧化碳进行过滤和消毒处理。（2）如果由于在区间隧道内遇到堵塞或其他原因而导致列车停滞不前，当列车开启空调通风系统时应采用相应的机械通风系统向列车停滞的区间隧道内提供一定的送风量和排风量。确保列车空调的继续运作，从而维持列车车厢内乘客能够接受的空气热环境。第二章地铁能耗研究的基本参数2.1南昌地铁一号线简介南昌地铁一号线是南昌市的第一条地铁线路，始于双港大道站，止于奥体中心站，途径红谷滩新区、中心城区、高新

6、区，线路全程长28.8公里，全部为地下车站，共设24个车站。2.2基础数据目前，世界各地研究者和精英对地铁环控系统研究的主要方法大致可以分为两种。一种是数值模拟方法，另一种是实验法。试验法又可以划分为两种：（1）全尺寸现车试验方法，（2）缩尺寸模型试验方法。全尺寸现车试验是指通过对正在营业地铁环境的实测数据来确定地铁环境的控制效果，也是地铁环境控制研究中最直接和最可信的方法，但它的局限性在于只能适用附近的地铁建设中，对于不同室外环境的计算参数的地铁建设没有可信度。因此，全尺寸现车试验适用于地铁研究初期。例

7、如，美国工程师EdesonBrock对地铁环境控制研究最早，他在纽约地铁对单线隧道自然通风进行了实验，提出了计算单线隧道列车活塞风的方法并且建立了计算公式，为后来的地铁环境控制系统设计和研究提供了宝贵意见[15]；J.V.Davies[16]于1911年在巴黎对地铁机械通风环控系统和列车运行时的空气阻力进行了实验，提出了扩大隧道阻塞比等降低空气阻力的有效措施。缩尺寸模型实验方法是指简化实际的地铁环境控制系统并按照一定的比例缩小环控系统模型进行实验，这种实验方法较第一种现车实验法工作量相对小些，适用范围广，

8、但费用较昂贵。例如，1978年东京交通局对东京地铁进行了排烟实验，得出了火灾发生后气体的流动走向，为紧急情况下的地铁通风奠定了良好的基础。基于地铁乘客人员流动性强、地铁车站空间大以及气流组织复杂等特点，全尺寸现车试验现场测试干扰因素太多，而且存在一定的安全隐患，可操作性差。而仅靠缩尺寸模型试验很难准确的反应地铁环境的实际情况。两者在地铁环控系统的研究中都具有一定的局限性。第三章地铁热环境分析与确定.......203.1车站目