城市地鐵活塞風(fēng)對(duì)地鐵環(huán)境的影響規(guī)律與有效應(yīng)用分析

柯亞楠

摘要：活塞風(fēng)通過隧道和出入口引起地鐵環(huán)境的變化，是地鐵能耗的重要影響因素，在過渡季節(jié)和冬季充分利用活塞風(fēng)是實(shí)現(xiàn)地鐵通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)一步節(jié)能的有效措施。風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)可有效利用活塞風(fēng)，因其兼具安全、舒適的特點(diǎn)，較之傳統(tǒng)的半高安全門系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)探討活塞風(fēng)對(duì)地鐵環(huán)境的影響規(guī)律、活塞風(fēng)的有效利用對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響和帶風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)在北方城市的適用性。

關(guān)鍵字：城市地鐵 活塞風(fēng) 地鐵環(huán)境 影響規(guī)律 有效應(yīng)用

2.活塞風(fēng)速理論計(jì)算

當(dāng)列車在隧道中運(yùn)行時(shí)，隧道中的空氣被列車帶動(dòng)而順著列車運(yùn)行前進(jìn)的方向流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為列車的活塞作用，所形成的氣流稱為活塞氣流。列車在隧道中運(yùn)行時(shí)，由于隧道壁所構(gòu)成空間的限制，列車所推擠的空氣不能全部繞流到列車后方，必然有部分空氣會(huì)被列車向前推動(dòng)，排出到隧道出口之外，而列車尾端后方存在著負(fù)壓渦旋區(qū)域，因此也必然會(huì)有相應(yīng)空氣經(jīng)開口被引入到隧道中，由此形成活塞風(fēng)。

3.活塞效應(yīng)下車站溫度變化影響因素

地鐵車站溫度的變化與其本身存在的內(nèi)熱源的大小有關(guān)，如照明散熱量、設(shè)備散熱量、客流量、列車散熱量、車輛對(duì)數(shù)及編組數(shù)等有關(guān)，同時(shí)也與車站的形式、隧道的形式有關(guān)，車站的自然通風(fēng)量和機(jī)械通風(fēng)量關(guān)系到站內(nèi)余熱量排除情況，因此對(duì)車站溫度變化產(chǎn)生了決定性的影響，而對(duì)于自然通風(fēng)量大的車站，室外氣溫的變化也會(huì)對(duì)車站溫度變化產(chǎn)生較大的影響?？土髁康脑黾邮沟檬覂?nèi)余熱量增加，則在通風(fēng)工況不變的情況下室內(nèi)空氣溫度將會(huì)升高，過渡季節(jié)室外新風(fēng)的溫度比較低，當(dāng)新風(fēng)量增加的時(shí)候，可降低室內(nèi)溫度?；钊L(fēng)作用下，站臺(tái)靠近出入口處溫度變化隨著室外氣溫的降低而有所降低。

4.地鐵活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)環(huán)境影響規(guī)律數(shù)學(xué)模型的建立及驗(yàn)證

4.2建模誤差分析

由于動(dòng)網(wǎng)格的計(jì)算量比較大，并且建模過程比較復(fù)雜，不容易精確的再現(xiàn)實(shí)際過程，本文采用了非穩(wěn)態(tài)方法，通過方波函數(shù)設(shè)置活塞風(fēng)速來模擬列車通過對(duì)站臺(tái)帶來的影響，這樣就將列車的啟動(dòng)、運(yùn)行、剎車過程簡(jiǎn)化了，僅考慮其帶來的活塞風(fēng)作用。在過渡季節(jié)的模擬中采用了非穩(wěn)態(tài)方法，隧道口風(fēng)速設(shè)定采用方波函數(shù)設(shè)定。

5.帶風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)活塞風(fēng)數(shù)值模擬結(jié)果分析

活塞風(fēng)的綜合利用必然很大程度的減少風(fēng)機(jī)能耗，過渡季節(jié)和冬季的舒適性仍需考慮，CFD 模擬是一個(gè)可行的研究方法，大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證也說明模型建立的比較合理，從而實(shí)現(xiàn)了屏蔽門系統(tǒng)改造的優(yōu)化設(shè)計(jì)。列車自動(dòng)操作時(shí)，屏蔽門是絕對(duì)有必要的，列車手動(dòng)操作時(shí)，屏蔽門亦非常有用，屏蔽門可以十分有效地提高站臺(tái)安全，避免乘客因自殺、在站臺(tái)里走動(dòng)、推擠等而落入軌道，可以增加站臺(tái)的可用表面，可以避免未經(jīng)授權(quán)的人進(jìn)入隧道，屏蔽門降低了空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗和隧道內(nèi)不必要的能耗，屏蔽門可以減少隧道灰塵、列車噪音以及列車弛行的活塞效應(yīng)產(chǎn)生的氣流進(jìn)入站臺(tái)。

地下鐵道發(fā)生火災(zāi)時(shí)造成的人員傷亡，絕大多數(shù)是由于煙霧中的有毒氣體的熏倒、中毒或窒息所致，有效的排煙已成為地鐵火災(zāi)救援的重要措施。為此，要求設(shè)置排煙設(shè)備，在布置風(fēng)道時(shí)，確保排煙口的風(fēng)速不宜大于10m/s，當(dāng)排煙干管采用金屬管道時(shí)，管道內(nèi)的風(fēng)速不應(yīng)大于20m/s，設(shè)置帶風(fēng)口屏蔽門，相同高度下帶風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)的高溫區(qū)域比屏蔽門系統(tǒng)小得多，可以為火災(zāi)事故情況乘客的順利疏散爭(zhēng)取了時(shí)間。經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，可控風(fēng)口在過渡季節(jié)活塞風(fēng)可滿足近期的新風(fēng)要求，并帶走大量余熱，軌底排風(fēng)可有效控制列車產(chǎn)生的熱量不進(jìn)入站臺(tái)公共區(qū)，在滿足乘客舒適性要求的同時(shí)，達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的效果。

6.參考文獻(xiàn)

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