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深埋式地下工程利用交通洞进风的研究

俞洲  
【摘要】:利用地下风道为建筑物引入新风,因地下风道对新风产生的冷却、除湿或加热作用,可节省大量的空调能耗而受到人们的重视,在工程中的应用也逐渐增多。深埋式地下工程均设有联系地面的进出交通洞,在实际工程中直接利用交通洞由室外引进新风,由于埋深和长度较大,对新风的处理效果优于一般的地下风道。正确地利用交通洞对空气的处理能力,将有效降低空调机组的新风负荷,从而达到“一洞两用”、充分节能的目的。然而,在工程实际运行中发现,交通洞对引入新风降温除湿的同时,洞内会出现结露、起雾的现象,降低了能见度,对交通安全造成影响。因此,深入研究深埋式地下工程利用交通洞进风的问题,既有助于地下工程节能方面的研究,又对解决实际工程问题具有重要的指导意义。本文是国家自然科学基金资助面上项目(51178482)“深埋地下水电站热湿环境形成机理与节能调控”的研究内容之一。 本文首先在夏季对三个深埋式地下水电站工程的交通洞进风进行了现场实测。利用实测数据,分析了交通洞对进风的热湿处理能力、空气状态参数的变化规律及其影响因素,阐述了进风气流在交通洞内结露、起雾的原因。通过对目前实际工程上采取的加设除湿机、贴附保温层、增大通风量等三种交通洞除雾的技术措施进行分析,发现这些技术在缓解结雾的同时,存在增加能耗、降低交通洞对空气的热湿处理能力、影响地下工程内部热湿环境等局限或问题,不满足利用交通洞进风的基本技术要求,不能在工程中推广应用。基于上述实测与理论分析,本文提出适用于深埋地下工程的“双层式交通进风洞”新结构。 接着,针对双层式交通进风洞,建立洞体与进风的热湿交换数学物理模型,并通过当量环状柱体模型转化的方法对双层式交通进风洞截面进行转化,对微分形式的数学模型进行离散,建立气流参数计算模型,并编制出相应的计算程序。利用编制出的程序,对交通洞通风夹层空间不通风、夹层空间通风交通洞不通风以及夹层空间与交通洞均通风,三种不同进风模式下双层式交通进风洞对进风的热湿交换状况和空气状态参数的动态变化分别进行计算,根据计算结果得知,交通洞通风夹层空间不通风模式,在一定程度上解决了除雾问题,但其对进风的热湿处理能力远小于原交通洞对进风的热处理能力;夹层空间通风交通洞不通风模式,进风的热湿处理能力大于原交通洞对进入空气的热处理能力,且解决了除雾问题;夹层空间与交通洞均通风模式,其对进入空气的处理能力及除雾效果介于前两种通风模式之间。从而得出最佳的进风模式为夹层空间通风交通洞不通风模式。 最后,对最佳进风模式下,双层式交通进风洞的工程投资以及能效状况与原交通进风洞进行对比分析,并得出成本投资回收期,从而确定其工程应用可行性。


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