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1、北京新建地铁通风空调系统模拟分析论文.freel,设23座地下车站和1座地面车站。线路南起南四环路以北的马家堡西路,终点至颐和园以北的龙背村,是一条穿越丰台、宣武、西城、海淀四个行政区贯穿市中心区的南北向轨道交通主干道4。本次模拟的对象为第三设计标段:陶然亭-菜市口-宣武门,三站两区间。这三座车站均为地下双层岛式车站,两个区间施工工法为马蹄形矿山法。2·2·2可选方案地铁通风空调系统设计,决定着车站规模、通风空调设备、运行成本、安全可靠性和控制效果,其系统方案的选择十分重要。为得出较优通风空调系统,对以下两种典型方案在正常工况下运行进行数值
2、模拟分析。(1)车站及区间隧道集成的通风空调系统4(方案一)该方案区间机械风道内设置TVF风机及大型表冷器,通过风阀转换兼容区间隧道及车站公共区通风空调、排烟各种工况。方案应用于北京新建地铁五号线、四号线通风空调系统。系统原理见图1。(2)车站及区间隧道独立通风空调系统(活塞风道和机械风道相结合)(方案二)该方案在车站设有公共区通风空调机房,内设组合式空调箱及回/排风机,独立负担车站公共区的通风空调及事故排烟;站端设活塞风井(活塞风井与机械风井合用),风井内设置供区间隧道专用的TVF风机及组合风阀,独立负担区间隧道的通风及事故排烟。此方案目
3、前应用于上海、南京、广州等地铁通风空调系统。系统原理见图2、3。3数值模拟3·1物理模型地铁区间隧道内空气流动是三维可压缩流体非恒定紊流。由于隧道长度远大于隧道的断面几何尺寸,且隧道断面上气流速度和压强分布比较均匀。为简化计算,可将地铁隧道、车站内空气流动简化为以当量直径de作为特征尺寸的、以断面上气流各要素取平均值作为变量的圆管内气流一维非恒定流动5。由于隧道内气流速度较低,空气的Ma小于0.36,且温度变化较小,可将隧道内的空气流动近似为不可压缩流体流动。因此,隧道内空气的流动与传热,可简化为不可压缩流体在圆管内一维非恒定流动与传热。3
4、·2模拟计算方法3·2·1初始风向设置区间风向设置:由陶然亭→菜市口→宣武门(上行区间方向)为正向;迂回风道风向:下行→上行为正向;出入口及风井风向:由室内→室外大气为正向;如模拟计算值为“+”,与初始设置方向一致;否则反向。3·2·2初始条件及边界条件假定模拟计算边界条件:隧道峒口、风井入口、车站出入口压力边界值为0;瞬时所有节点汇总至一个节点的总空气流量等于0。假定初始条件:各点的压力值均设为0。3·2·3其他原则计算中采用叠代法求解方程组,调整节点压力进行计算。模拟计算的时间随节点图的大小和复杂程度而定。模拟正常工况,列车从陶然亭站到
5、宣武门站运行时间为263s,将模拟运行时间定为1200s(约为5个运行周期)可以得出合理的数据。3·3建立节点图本次模拟对象为:陶然亭-菜市口-宣武门,三站两区间。根据国际上对地铁环境系统分析的大量实践证明,列车模拟运行于由3个车站、10座风井和11个通风区段组成的系统,其计算结果付诸于地铁实体系统,则具有可行性和有效性7。环控模拟之前,首先建立反映隧道的布置及隧道交接点的特性,反映风井、交叉道及折返区位置的一个几何模型,即交点图9。这是计算的基础,其中组成元素包括节点(node)、节(section)、段(segment)、子段(subs
6、egment)、风井(ventshaftsegment)和车站/区间(station/tunnelsegment)等。各个元素都需要有对应的参数,如长度、坡度、断面、周长、阻力系数等。节点通过各段和子段相互连接,气流通过节点流向节点。3·4输入数据模拟需输入隧道及站轨布置、列车营运数据、客流资料、隧道外界气象参数及土壤热工特性、列车数据等。主要数据如下:3·4·1气象数据地铁空调计算采用的室外计算参数为近20年夏季地下铁道晚高峰负荷时平均每年不保证30h的干(湿)球温度10。室外气象参数:晚高峰室外计算干球温度为32.0℃;晚高峰室外计算相
7、对湿度为65%。3·4·2区间隧道参数区间隧道参数如表1所示。3·4·3土壤热工特性土壤导热系数λ为1·367.北京:中国铁道出版社,2002.2冯炼,刘应清.地铁通风网络的数值分析J.中国铁道科学,2002,23(1):132~135.3王春,刘应清.地下铁道中的环境控制系统J.地下空间,2003,23(3):310~313.4北京市市政工程设计研究总院.北京市地铁四号线工程初步设计.2003.5金学易,陈文英.隧道通风及隧道空气动力学M.北京:中国铁道出版社,1983.6王补宣.工程传热传质学M.北京:中国科学出版社,1998.7Sub
8、entalDesignHandbook,VolumeⅡ.SesUsersManual.1997.8郑晋丽,胡维撷.深圳地铁一期工程环境模拟结果要点和分析J.地下工程与隧道,200
