城市地鐵活塞風(fēng)對(duì)地鐵環(huán)境的影響規(guī)律與有效應(yīng)用分析

城市地鐵活塞風(fēng)對(duì)地鐵環(huán)境的影響規(guī)律與有效應(yīng)用分析

活塞風(fēng)通過隧道和出入口引起地鐵環(huán)境的變化,是地鐵能耗的重要影響因素，在過渡季節(jié)和冬季充分利用活塞風(fēng)是實(shí)現(xiàn)地鐵通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)一步節(jié)能的有效措施。風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)可有效利用活塞風(fēng),因其兼具平安、舒適的特點(diǎn)，較之傳統(tǒng)的半高平安門系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)探討活塞風(fēng)對(duì)地鐵環(huán)境的影響規(guī)律、活塞風(fēng)的有效利用對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響和帶風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)在北方城市的適用性。

某城市地鐵概況

某城市地鐵里程全長26.188公里，全線共設(shè)22座車站，其中高架站有8座，地下站有13座，地面車站有1座，站間距離最小為0.784公里，最大為1.624公里，平均為1.225公里，站臺(tái)有效長度均為120m，站臺(tái)兩端部均有站端風(fēng)井，每站4條，區(qū)間隧道有雙跨矩形有中柱(雙線單洞)、雙跨矩形有隔墻、單跨矩形、圓型盾構(gòu)四種，車站兩端各有兩個(gè)機(jī)械風(fēng)井，既有線各區(qū)間中部均有兩個(gè)機(jī)械風(fēng)井，列車車廂尺寸長寬高值分別為19.52m、2.8m、3.51m，動(dòng)車自重37t，拖車自重27t,帶司機(jī)室車定員252人，一列載額定乘客列車總質(zhì)量為298.2t。安裝了平均高度為1.4m的平安門，拓寬看乘客在候車時(shí)的站立空間,適當(dāng)削減活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)的影響，降低列車進(jìn)出站時(shí)產(chǎn)生的噪聲，在過渡季和冬季還可以利用活塞風(fēng)滿意車站新風(fēng)需求。

活塞風(fēng)速理論計(jì)算

當(dāng)列車在隧道中運(yùn)行時(shí)，隧道中的空氣被列車帶動(dòng)而順著列車運(yùn)行前進(jìn)的方向流淌，這一現(xiàn)象稱為列車的活塞作用，所形成的氣流稱為活塞氣流。列車在隧道中運(yùn)行時(shí),由于隧道壁所構(gòu)成空間的限制,列車所推擠的空氣不能全部繞流到列車后方,必定有部分空氣會(huì)被列車向前推動(dòng)，排出到隧道出口之外，而列車尾端后方存在著負(fù)壓渦旋區(qū)域，因此也必定會(huì)有相應(yīng)空氣經(jīng)開口被引入到隧道中，由此形成活塞風(fēng)。

空氣的流淌要受到物理守恒定律的支配,其理論基礎(chǔ)是空氣動(dòng)力學(xué)原理,即空氣流淌過程中的質(zhì)量守恒、能量守恒和動(dòng)量守恒定律。

地鐵車站活塞風(fēng)量的影響因素許多，如活塞的風(fēng)井?dāng)?shù)量及位置、車輛對(duì)數(shù)及組數(shù)、列車運(yùn)行速度、車站形式、隧道形式等，風(fēng)井的位置和隧道形式不同,計(jì)算得出進(jìn)站口和出站口活塞風(fēng)速均不相同。此外，車輛對(duì)數(shù)的增加將增加每小時(shí)帶來的活塞風(fēng)量，列車越長活塞風(fēng)速越大。

活塞效應(yīng)下車站溫度變化影響因素

地鐵車站溫度的變化與其本身存在的內(nèi)熱源的大小有關(guān),如照明散熱量、設(shè)備散熱量、客流量、列車散熱量、車輛對(duì)數(shù)及編組數(shù)等有關(guān),同時(shí)也與車站的形式、隧道的形式有關(guān),車站的自然通風(fēng)量和機(jī)械通風(fēng)量關(guān)系到站內(nèi)余熱量排解狀況,因此對(duì)車站溫度變化產(chǎn)生了打算性的影響,而對(duì)于自然通風(fēng)量大的車站,室外氣溫的變化也會(huì)對(duì)車站溫度變化產(chǎn)生較大的影響。客流量的增加使得室內(nèi)余熱量增加,則在通風(fēng)工況不變的狀況下室內(nèi)空氣溫度將會(huì)上升，如下午16:00左右客流量很少,此時(shí)室外氣溫為16℃，低于站內(nèi)空氣溫度，列車即將進(jìn)站時(shí)溫度開頭上升,列車出站后溫度快速下降。這是由于由于列車運(yùn)行、剎車和啟動(dòng)均產(chǎn)生大量熱量,使得空間溫度上升,而列車出站后,在站內(nèi)形成負(fù)壓,室外空氣由出入口吸入站內(nèi),將列車留下的余熱帶走,則空間溫度降低