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迂回风道的通风效应研究 张欣 马江燕 李安桂 西安建筑科技大学 车轮飞 蔡崇庆 中铁第四勘察设计院集团有限公司 摘要：本文利用 IDA Tunnel 软件建立了地铁线路一维模型，对迂回风道开启或关闭情 况下屏蔽门地铁站的气流组织进行了模拟，发现迂回风道对出入口进风量的影响程度随行车 周期增大而减小，而对站台门进风量的影响程度随行车周期的增大而增大。此外，对迂回风 道不同开启面积 （0-34m2 ）下的出入口和站台门进风量进行了模拟分析。研究发现，在迂回 风道开启面积大于 16m2后，出入口和站台门进风量变化率曲线趋于水平且其最大差值分别为 5.29%、6.30%，故而迂回风道的最佳开启面积为 16m2 。 关键词：迂回风道 屏蔽门地铁站 活塞风 出入口进风量 屏蔽门进风量 0 引言 近些年来，随着城市轨道交通的快速发展，地铁因其快速、准时、安全等特点已成为人 们出行的重要交通工具。截至 2017 年底，中国已有 34 个城市建成投运城轨线路 5022 公里 [1]。研究表明，地铁列车因其大容量、高密度行车消耗巨大的能量 [2]。其中，非牵引能耗和 牵引能耗相差不大，而环境控制系统能耗已经占到非牵引能耗的 70%以上 [3]。因此，地铁站 环控系统的节能研究是相当重要的。 屏蔽门将站台与隧道隔离开来，阻止了大量的列车制动和空调冷凝器散热量进入站台区 域，从而降低了夏季车站空调系统冷负荷。但是，由于屏蔽门现阶段的技术水平及其工作模 式，不可能完全消除隧道活塞风对车站热环境的影响。一方面，屏蔽门的滑动门与固定门之 间、屏蔽门与天花板之间均存在漏风缝隙；另一方面，列车停站期间，滑动门打开使乘客上 下车。列车进站过程中，站台轨行区处于正压状态，隧道空气通过屏蔽门渗入站内，站内空 气通过出入口通道流向室外；而列车离站过程中，站台轨行区处于负压状态，站内空气被卷 吸入隧道区域，室外空气通过出入口通道进入站内。由此可知，活塞风作用下隧道与站台之 间存在空气流通，从而使得出入口通道产生大量的空气交换。虽然屏蔽门漏风会增加夏季空 调系统的冷负荷，但屏蔽门漏风仍存在其有利的一面。一方面，出入口通道的空气交换为地 铁站提供大量的新鲜空气，可以减少新风机能耗；另一方面，隧道热空气进入站台可以改善 冬季车站空气温度，尤其是对于严寒地区地铁站，其车站温度过低的问题给人员和设备运行 造成了不利影响 [4]。因此，基于活塞风作用的屏蔽门地铁站通风的利用具有较大的节能空间。 目前，对于地铁站屏蔽门漏风量的研究大多集中于对夏季空调系统负荷的影响，多是在 空调系统开启条件下进行研究 [5-10]。对于地铁站出入口进风量的研究尚不充分，通常是在机 械通风或空调系统运行时的研究结果 [5,11,12]。对于迂回风道的研究大多关注对隧道活塞风、 安全门地铁站速度场和热环境的影响 [13-15]，而对其在屏蔽门地铁站的作用探讨较为缺乏 [16]。 综上可知，迂回风道对屏蔽门地铁站活塞风诱导通风量的影响值得研究。 本文利用 IDA Tunnel 模拟软件根据实际地铁线路建立了一维模型，对迂回风道开启、 张欣，女，1992 年 5 月，博士研究生，710055，陕西省西安市碑林区雁塔路 13 号西安建筑科技大学， E-mail:zxhvac9259@163.com 关闭状态下的地铁站出入口和站台门进风量进行了分析，并通过对迂回风道不同开启面积下 地铁站通风量的对比得到其最佳开启面积。 1 模型建立及参数设置 1.1 IDA Tunnel 模型建立 为了研究迂回风道对屏蔽门地铁站活塞风诱导通风量的影响，笔者根据实际地铁线路建 立了 7 站 8 区间一维数值模型，线路总长度 11.28km，其整体结构及局部结构示意，如图 1 所示。本文以典型的标准岛式屏蔽门站台 Ying 站为重点研究对象，其一维流程图如图 2 所 示。其中，站厅层公共区结构尺寸为 75.5m×16.8m×4.4m，站台层公共区结构尺寸为 114m×10m×4.5m，出入口通道 A、B、C、D 结构尺寸依次为 52.3m×4.60m×2.50m、 68.5m×5.10m×2.50m、45.5m×5.10m×2.60m、47.0m×4.60m×2.60m。活塞风井横截面积 为 20m2 2 2 ，迂回风道横截面积为 22m ，区间隧