地鐵車站通風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬分析.pdf

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1、文柳等：地鐵車站通風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬分析地鐵車站通風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬分析文柳，鄒然，趙宏，郭玲(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院。沈陽110168)【摘要】為了研究通風(fēng)作用下島式車站環(huán)境情況，本文以建設(shè)中的沈陽地鐵2號(hào)線某車站為研究對(duì)象，利用CFD模擬軟件對(duì)車站站廳、站臺(tái)層典型斷面的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、CO：濃度等指標(biāo)進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明在通風(fēng)系統(tǒng)作用下，站廳、站臺(tái)層整體溫度、氣流分布都較均勻，僅在出人口及樓梯通道位置溫度稍低，而風(fēng)速值較高；人員停留區(qū)域CO濃度也均小于規(guī)范要求。由此可以看出，通風(fēng)系統(tǒng)可以滿足站內(nèi)的良好舒適條件，并達(dá)到節(jié)能的目的?！娟P(guān)鍵詞】地鐵通風(fēng)

2、；島式車站；舒適度；數(shù)值模擬【中圖分類號(hào)】TU834．35；【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001—6864(2011)09一Ol11—02地鐵車站是一個(gè)相對(duì)封閉的大空間，為保證站臺(tái)、站廳550mmx450ram，共32個(gè)。站臺(tái)層分別設(shè)置軌頂、站臺(tái)板下和區(qū)間隧道等熱環(huán)境維持在舒適性范圍內(nèi)，地鐵通風(fēng)空調(diào)排風(fēng)口。軌頂排風(fēng)口與列車空調(diào)冷凝器位置對(duì)應(yīng)，尺寸為系統(tǒng)是不可缺少的一個(gè)重要部分。在地鐵運(yùn)營(yíng)過程中，盡lO00mm×500ram，共48個(gè)；站臺(tái)下排風(fēng)口與列車制動(dòng)電阻管通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的投資僅占車站總投資的8％～10％，但空位置對(duì)應(yīng)，尺寸為800mmx300mm，

3、共48個(gè)；站臺(tái)兩側(cè)距站調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)能耗卻占整個(gè)地鐵耗電量的40％左右。為臺(tái)邊緣約200mm的位置設(shè)有2．5m的全高安全門，固定門下使環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)盡可能合理，節(jié)約能源，應(yīng)結(jié)合地鐵的具方安有1．2m×0．5m通風(fēng)口；乘客簡(jiǎn)化為兩個(gè)長(zhǎng)方體，均布體情況詳盡分析研究，確定合理的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和空調(diào)系統(tǒng)在站臺(tái)的兩側(cè)候車區(qū)。綜上所述，所建模型如圖1所示。模式。目前在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能，通常根據(jù)不同季節(jié)的氣候特點(diǎn)，選用相應(yīng)的通風(fēng)方式來調(diào)整送入室內(nèi)的新風(fēng)量，滿足室內(nèi)溫濕度變化。然而，在我國東北地區(qū)，由于獨(dú)特的氣候條件，與其他城市相比全年樓梯室外溫度普

4、遍偏低，尤其是夏季最熱月月平均氣溫達(dá)不到規(guī)范中采用空調(diào)的條件，在設(shè)計(jì)中一般只采用通風(fēng)系統(tǒng)，即利用活塞通風(fēng)及機(jī)械通風(fēng)來滿足不同工況的站內(nèi)溫濕度要門求。為研究通風(fēng)作用下島式車站環(huán)境情況，本文以建設(shè)中的沈陽地鐵2號(hào)線研究對(duì)象，利用CFD模擬軟件，對(duì)車站的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)及污染物濃度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析與研究，進(jìn)而來評(píng)價(jià)通風(fēng)系統(tǒng)在沈陽地鐵設(shè)計(jì)中的適用性。圖1車站整體模型1沈陽地鐵簡(jiǎn)介沈陽市地鐵二號(hào)線一期工程線路，北起松山路站，南至(2)計(jì)算方法：地鐵車站內(nèi)氣流為三維穩(wěn)態(tài)的不可壓上深溝站。線路正線全長(zhǎng)21．86km，共設(shè)19座地下車站，縮粘性流體的湍流，為保證模擬結(jié)果的

5、準(zhǔn)確性，本文采用有平均站間距1159m。各車站均不設(shè)空調(diào)系統(tǒng)，只采用開式限容積法，標(biāo)準(zhǔn)k-8雙方程模型來建立離散方程．4J，并采用通風(fēng)系統(tǒng)的開閉式運(yùn)行來控制站內(nèi)冬夏季室內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)SIMPLE算法對(duì)離散方程求解。參數(shù)。(3)邊界條件設(shè)定：①列車發(fā)熱量：機(jī)車?yán)淠骱椭票疚倪x用沈陽地鐵二號(hào)線某典型島式車站作為模擬模動(dòng)電阻的散熱量設(shè)為定熱流邊界條件，均勻分布在列車頂型，模擬工況為夏季列車?？空九_(tái)后到將要啟動(dòng)時(shí)，即站內(nèi)部和底部；②照明發(fā)熱量設(shè)定為站臺(tái)頂棚的熱邊界條件；廣暫時(shí)的穩(wěn)態(tài)氣流流動(dòng)情況。此時(shí)，車站的通風(fēng)方式為機(jī)械告燈箱布置在地鐵站臺(tái)的側(cè)墻壁上；③人員散熱

6、按遠(yuǎn)期晚排風(fēng)，靠出入口、活塞風(fēng)道自然進(jìn)風(fēng)。高峰人員數(shù)來確定，全熱量按182W／人，散濕量按220g／(h2車站模型的建立·人)計(jì)算；④模擬時(shí)污染物僅考慮人體散發(fā)的二氧化碳，(1)幾何模型：該地鐵站全尺寸為143mx12m×人體二氧化碳散發(fā)量按45(h·人)計(jì)算J。8．36m，有效站臺(tái)長(zhǎng)為120m。列車尺寸為118m×2．8mx3模擬結(jié)果分析3．8m；站廳公共區(qū)排風(fēng)口沿車站縱向布置，風(fēng)口尺寸為研究中重點(diǎn)考慮人員停留區(qū)人體的舒適狀態(tài)，為此，模l12低溫建筑技術(shù)2011年第9期(總第159期)擬選擇人體頭部附近的典型斷面進(jìn)行模擬結(jié)果分析。附近速度稍大些，最大

7、值可達(dá)2．47m／s，這是由于樓梯通道(1)溫度場(chǎng)。按照地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范要求，沈陽地鐵站是連接站廳站臺(tái)的有效通道，大量的站廳層空氣通過該通站廳站臺(tái)的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)均為不大于29．5~C為宜。道進(jìn)入到站臺(tái)，造成速度值偏高，但由于人員在樓梯通道處停留時(shí)間較短，并不會(huì)有強(qiáng)烈的吹風(fēng)感。圖2站廳層1．6m高處XZ截面溫度分布云圖圖6站廳層1．6m高處XZ截面CO摩爾濃度分圖3站臺(tái)層1．6m高處XZ截面溫度分布云圖圖7站臺(tái)層1．6m高處xz截面CO摩爾濃度分布云圖圖2、圖3分別為站廳、站臺(tái)層過人體頭部截面溫度分布。由圖2可看出站廳層整體溫度分布均勻，波動(dòng)較小，平(3)CO

8、：濃度。由于本文模擬時(shí)沒有考慮站廳人員均溫度為25．4℃，僅在出人口附近，由于自然通風(fēng)引入溫度