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北方城市地铁活塞风对地铁环境的影响规律及其有效利用

董书芸  
【摘要】: 活塞风通过隧道和出入口引起地铁环境的变化,是地铁能耗的重要影响因素。在过渡季节和冬季充分利用活塞风是实现地铁通风系统进一步节能的有效措施。带风口屏蔽门系统可有效利用活塞风,因其兼具安全、舒适的特点,较之传统的半高安全门系统和屏蔽门系统具有许多优点。本文在大量现场实测的基础上,重点研究三方面的内容,即活塞风对地铁环境的影响规律、活塞风的有效利用对地铁通风空调系统能耗的影响和带风口屏蔽门系统在北方城市的适用性。 本文就天津地铁车站的大量实测数据分析了活塞风对地铁环境的影响规律及其影响因素,分析了地铁环境动态条件下和瞬变条件下的舒适性。舒适性分析和可吸入颗粒物、噪声的测试表明半高安全门系统可满足规范中的设计要求。将地铁按照地下室考虑,应用EnergyPlus能耗分析软件,在周详的负荷计算基础上,以典型年的气候条件计算分析了屏蔽门系统、半高安全门系统和带风口屏蔽门系统的能耗。通过合理的参数设置和模块选择提高了EnergyPlus能耗分析软件应用于地铁系统的精确性和便捷性。 利用费用年值和价值工程方法对屏蔽门系统、半高安全门系统和带风口屏蔽门系统进行了技术经济性分析。结果发现在北方地区,从降低初投资、节约能耗的角度考虑,半高安全门系统优于屏蔽门系统,为工程设计提供了必要的依据。 为了得到更精确的站台的温度场和速度场的波动情况,在CFD(computational fluid dynamics)模型中根据实测数据将活塞风速设置为分段函数,利用动态模拟分析活塞风和站台、站厅温度、速度的变化规律。这是与以往研究的不同之处,应该说用比较简单的方法获得了比稳态模拟精确和丰富的模拟数据。为地铁活塞风和通风空调系统的数值模拟研究提供了一种可行的研究方法。 本文提出了一种新的屏蔽门形式——带风口屏蔽门,即在屏蔽门上加装可控风口,夏季关闭隔断列车产生的热量和活塞风的影响,过渡季和冬季打开有效利用活塞风降低通风能耗,在火灾工况下打开协助排烟,为火灾事故情况下乘客的顺利疏散争取了时间。带风口屏蔽门系统综合了屏蔽门系统和半高安全门系统的优势,可为北方城市地铁提供更安全、更舒适和更节能的站台门系统,将为站台门系统的改进和通风空调能耗的降低提供一项新的技术。


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