帘幕在地铁隧道应用的节能分析.pdfVIP

第8卷第4期 热 科 学 与 技 术 VoL8NO．4 2009年12月 ofThermalScienceand Dec．2009 Journal Technology 文章编号：1671—8097(2009)04—0343—07 帘幕在地铁隧道应用的节能分析 于连广， 吴喜平， 张 琛 (同济大学机械工程学院，上海200092．) 摘要：利用列车的活塞效应，将隧道内的空气通过活塞竖井与外界交换(当室外温度低于隧道温度)，是一项 有效利用自然能源的节能措施。分析当前地铁隧道中活塞竖井通风不足的原因，提出在地铁隧道区间设置帘 幕提高活塞效应的构想。为了验证帘幕对风井通风量的影响效果，利用CFD技术模拟典型工况条件下帘幕安 装前后活塞风速度及流量差异，并将没有设置帘幕的模拟结果与实测数据做了对比。对设置帘幕后典型隧道 模拟结果表明，列车以12．5m／s匀速运行时，活塞竖井进风量和排出风量是帘幕设置前的2．49与7．74倍。在 模拟工况条件下，仅靠活塞作用基本可以满足规范对隧道区问的温度要求，而无需再利用机械通风或空调等 手段冷却隧道。 关键词：地铁帘幕；隧道通风；活塞风；活塞竖井 中图分类号：TU96文献标识码：A 隧道中普遍设置活塞竖井，设置活塞竖井的目的 0 引 言 除缓冲列车运行带来的压力变化外，往往成为隧 在地下隧道空间，由于机车车辆的运行而产 道与室外空气交换的重要通道。利用列车的活塞 生大量的热量(主要是机械刹车、车厢空调冷凝 效应，将隧道内的空气通过活塞竖井与外界交换 热、机车设备散热等)。这些热量将对地铁环控系 (当室外温度低于隧道温度)，有效地利用了自然 统负荷产生很大影响。根据地铁通风及空调系统 能源，且不需要风机驱动，这无疑是一种理想的节 方式的不同，地铁的环控系统分为开式系统、闭式 能方法。但由于活塞效应引起的换风量不足，往往 系统以及屏蔽门系统。前两种系统车站空调冷负 并不能满足隧道温度与洁净度的要求[6]。本文将 荷中约70％来自隧道区间[11。即使是屏蔽门系分析影响活塞竖井换气量的主要因素，并提出一 统，虽然有屏蔽门将隧道与车站隔离，但积累在隧 种能增强活塞竖井换气量的新措施。 道空间的热量和粉尘如果不即时排除，势必会使 1 帘幕在地铁中的应用构想 隧道区间温度过高、粉尘量太大，影响车厢空调的 运行和车厢空气新鲜度。另一方面，为了排除这些 列车在地下隧道中通过，隧道内气流在车辆的 热量和粉尘而大量使用常规的机械通风、空调冷 带动下将会产生流动，这种流动称之为活塞流。当 却等高能耗手段势必会带来温室气体排放增加、 活塞流遇到分支通道(比如活塞竖井)时，便会分流 城市热岛效应增加等不良影响[2]。因此在地铁中 一部分到活塞竖井中。在采用开式系统或屏蔽门系 开发新的低能耗能源，研究类似自然冷却等“免 统运行的时候，希望增强活塞竖井的通风量。这两 费”冷却技术已成为研究热点[33。比如充分利用 种运行方式，活塞风的通风效果是不同的，可以对 大地土壤蓄热能力、利用热管改良土壤传热性能、 其做简单分析。作为通常的情况，假设隧道单线单 利用地下水冷却隧道等等Is-s]。这些措施由于环境向运行、每条线路在车站两端各设独立的活塞竖 条件限制等原因往往很难付诸实施，因而在地铁 井。列车在不同形式隧道中运行的示意