典型地铁站通风空调控制系统节能改造分析

随着地铁建设规模的不断增加,地铁车站能耗日益增大,其通风空调系统节能刻不容缓。针对重庆某地铁站通风空调系统能效低、能耗高等问题,采用按需供应节能技术对该车站空调系统进行升级改造,制定冷水机组、水泵、冷却塔风机及末端空气处理设备的节能控制策略并建立系统节能控制平台,对车站空调系统及设备进行集中管理与节能优化控制,实现智能按需供应冷量,提高系统能效,减少能耗。测试结果表明,在满足车站负荷的前提下,相对于既有模式,典型日节能模式下空调系统的COP有很大提升,空调系统节能4738 kW·h/d,节能率为66.7%。

典型车站能耗监测系统研究及车站能效分析

介绍了典型地铁车站环控系统的用能情况,深入分析了城市轨道交通能耗管理系统架构及针对性的能耗管理策略,构建了“车站级、系统级、设备级”的三级能耗计量体系,搭建了车站能耗监测管理平台,实现了全站设备能耗的“全覆盖”。进一步介绍了该能耗监测系统的功能,包括用电监测、显示、能效计算、自动化图表、数据导出等,并提出了与客流量相关的车站能效分析方法。通过该平台,获得了某地铁车站环控系统的用能情况,其中空调季典型日全站用能约10595 kW·h,空调系统能耗占比最高,达53.8%,扶梯系统次之,约占21.3%。经过对地铁车站空调系统的节能改造,车站客流能效从1.06人次/(kW·h)提升至1.61人次/(kW·h),提升了51.8%。

地铁车站围护结构耦合式单U埋管系统换热研究

文章以地铁车站围护结构耦合式单U埋管系统为研究对象,建立车站连续墙、底板和顶板等部位的埋管换热模型。研究发现:车站连续墙、底板的埋管延米换热量均在40~50W/m范围内,顶板的埋管延米换热量约为10W/m;进水温度越高、原始地温越低,则埋管延米换热量越大;埋管循环水流速越大,出水温度越高;随着埋管间距的增加,埋管延米换热量呈现先增加后保持稳定状态。

青岛第二海底隧道新型海中送排通风方案探析

根据青岛胶州湾海底隧道的顶部排烟道、服务隧道、黄岛岸边竖井、盾构底部救援通道的布置,提出了不设海中竖井的新型海中送排通风方案,在分析确定了海中送排风量的基础上,对不同行车工况下隧道内风流流动进行了计算,提出了新型海中送排运营通风设备配置及控制方案,并与海中设竖井通风送排方案进行了对比分析。结果表明:南北两线黄岛送排风、服务隧道海中送风、救援通道海中送风、南线分岔前海中送风、排烟通道海中排风、出口风塔排风风机独立设置后,新型海中送排通风方案通风效果良好,尽管比海中设竖井通风方案年能耗略大,系统布置略显复杂,但能有效利用服务隧道、南北线顶部排烟道、盾构底部救援通道,实现超长海底隧道海中少设通风竖井,避免了极大的施工风险,保护了海域环境,为超长海底隧道通风方案制定提供了新理念。

武汉长江隧道工程火灾通风设计

介绍了隧道内火灾的特点和武汉长江隧道工程的通风设计。通过建模计算关键段的参数来检验通风设计的合理性。

一次泵定流量系统旁通控制模拟与分析

本文分析了空调一次泵定流量系统旁通控制的方法及特点,并根据某空调水系统实际布置与配置,搭建模拟平台,进行水系统管网模拟,比较分析了压差旁通控制和最小流量旁通控制的控制效果。结果表明,在一次泵定流量系统中,采用压差旁通控制能够维持系统流量恒定并满足制冷机蒸发器最低流量的需求,此时制冷机组的流量很大。当系统采用最小流量旁通控制时,可以达到对于系统流量精确控制的目的并满足制冷机蒸发器最低流量要求。在定流量空调水系统中,无论是压差旁通控制还是最小流量控制都存在大量的流量及水泵能耗浪费,应采用变速调节措施提高系统能效。

城市地铁隧道中间风井处车箱内瞬变压力模拟分析

本文采用动网格技术及三维数值模拟方法模拟地铁列车通过中间风井处的车隧压力波动问题,分析了不同行车速度、不同密封性能条件下车内瞬变压力的变化规律,得出了在列车通过中间风井处是否采用土建工程措施以减低车内瞬变压力而达到人员舒适性的条件。本文研究成果可为城市地铁隧道环控系统设计提供参考。

基于A*算法的深部地下空间火灾疏散路径动态规划

为了考虑地下空间火灾发生和发展的动态性,结合温度、CO体积分数等各类人体生理耐受性指标随着时间的变化,基于A*算法建立了一种能够考虑火灾场景演化的地下空间逃生疏散路径动态规划方法.采用Pathfinder软件、A*算法、蚁群算法分别对虚拟小尺寸模型和某地铁车站足尺模型进行逃生路径规划并对比分析,验证了A*算法在逃生疏散路径规划方面的高效性和可靠性.通过建立火灾场景关键指标的时程数据库,并根据人体耐受性指标限值识别可逃生区域,然后进行不同时刻火灾逃生场景的动态重构,采用A*算法对重构后的场景进行逃生疏散路径识别,实现了地下空间火灾疏散路径的动态规划.利用上述方法,基于某深埋地铁车站,根据火灾模拟软件提取的特定区域处温度、CO体积分数的时程数据,实时判断最优疏散路线及需要尽快撤离的区域,并给出了最大容许逃生疏散时间.该方法克服了传统静态路径规划的局限性,可为深地空间火灾疏散路径的实时动态规划和消防救援应急策略的制定提供依据.

3%坡度盾构隧道集中排烟模式排烟阀开启方式的研究

为研究坡度盾构隧道集中排烟模式下排烟阀的最佳开启方式,依托江阴靖江长江隧道,选取水下盾构隧道最常见的3%坡度作为研究对象,采用理论分析、数值模拟等方法,对3%坡度、不同排烟阀开启方式情况下的烟气蔓延范围、排烟阀温度、排烟阀流速及排烟效率进行了分析。结果表明:3%坡度盾构隧道火源下游排烟阀在排烟系统中起关键作用,上游排烟阀的开启会降低排烟效率;随排烟阀开启组数减少和向下游偏移,排烟系统排烟效率明显增大,提升范围为12.66%~50.84%;建议3%坡度盾构隧道发生50 MW火灾时,若开启6组排烟阀,则上游1组下游5组,若开启5组排烟阀,则上游0组下游5组,若开启4组排烟阀,则上游0组下游4组。

高速模式下地铁隧道空气动力学效应断面优化分析

采用三维数值模拟方法和动网格技术对地铁列车以高速通过不同断面地铁隧道时的空气动力学效应进行了分析,得到了车体表面的压力变化情况,由车外压力换算得到了车内压力。参考美国地铁压力舒适度标准选取了最优断面;针对单体隧道和普通区间隧道2种情况,给出了时速100-140km/h时不同动态密封指数下,B型和A型地铁列车的隧道空气动力学效应断面优化取值,可供城市高速地铁隧道设计参考。

地铁轨顶均匀排风系统及协同站台火灾排烟研究

采用Fluent模拟软件,分别对6节编组和8节编组地铁车站轨顶排热风口采用45°嵌装式调节阀调节形成的均匀排风及其在站台火灾工况下的协同排烟效果进行了研究。研究结果表明,两种形式的车站在轨顶排热风口处通过安装调节阀调节后,轨顶排热系统的排风量均随着排风压力的增大而增加;同一排风压力下,轨顶排热系统形成的总排风量,在轨顶排热风口处安装调节阀的方式均高于安装插板阀;采用调节阀各风口间不均衡率可保持在5%以内,实现了均匀排风,而采用插板阀各风口不均衡率则超过了20%,无法实现各风口间风量的均衡。两种形式的车站,通过安装调节阀形成的轨顶均匀排热系统在站台发生火灾时,车站站台每组楼扶梯口部均能形成向下不小于1.5 m/s阻止烟气向上蔓延的阻挡气流,轨顶侧排烟口处风量未超过最大允许排烟量,满足规范相关要求,协同站台火灾排烟方案有效可行。

地铁变风量空调风系统控制方法研究

对地铁站变风量空调风系统提出三种控制方法,即送回风温度控制法、优先控制水阀法和优先控制风机法。以武汉地铁2号线螃蟹甲站的空调系统作为模拟研究对象,建立了房间、风机、水阀、盘管和控制器等数学模型,以TRNSYS为仿真平台,搭建了地铁站变风量系统的模型,比较三种控制方法与定风量控制下系统在制冷季节的运行情况。模拟结果表明,送回风温度控制法能较好地控制室内温度,且在适当的出风温度设定值下,功耗能达到最小。在不考虑送风结露和考虑送风结露的情况下,节能率分别达到67.0%和55.9%。

地铁车站轨顶排热系统协同站台排烟技术试验研究

为验证轨顶排热系统协同站台排烟技术的可行性,在某地铁车站现场进行轨顶排热系统协同站台排烟试验,并与站台专用排烟管道辅助排烟模式、站台大系统排烟模式进行试验对比,综合比较各种排烟模式的效果。结果表明:采用轨顶排热系统协同站台排烟技术车站,各楼扶梯口风速均大于1.5 m/s,站台烟气排除效率高,无需开启屏蔽门排烟,满足现行《地铁设计规范》《地铁设计防火标准》等相关规范的要求,可适用于各种车站形式。站台专用排烟管道辅助排烟模式对于规模较大的车站存在楼扶梯口部风速低于1.5 m/s的风险。

某地铁工程越长江区间隧道通风方案比较

结合国内既有工程的设计案例,对某地铁工程越长江区间隧道提出采用不设中间风井和设置中间风井2种方案,并在新风换气次数、隧道空气温度、控制模式等方面对2种方案进行了比较,推荐该区间隧道通风设计采用设置中间风井的方案。

武汉光谷广场综合体全地下高大空间气流组织研究

通过对武汉光谷广场综合体地下1层通风空调系统建立几何模型,分别模拟了高大空间旋流风口顶送风、架空站台层散流器顶送风及架空层下方喷口两侧送风的空调形式,完成了对该全地下高大空间不同区域气流组织的研究。通过对高大空间不同区域的速度场、温度场分布进行分析,对既有设计方案提出优化措施,使工作区的气流温度、速度满足工艺及舒适度要求。

地铁隧道围岩简化模型研究

建立一种地铁隧道围岩简化RC传热模型,模型参数直接根据围岩的物理参数及热物性参数进行计算。并采用围岩的频域有限元模型作为基准模型对简化模型进行验证。结果表明,在核心层采用将隧道周围土壤分为左右相同的两个部分进行并联,隧道空腔部分等效成中间面积相等的矩形空腔的方法确定热容热阻参数可以获得准确的围岩简化RC传热模型,该模型与围岩的频域有限元模型(基准模型)在中低频区域(<10^(-4)rad/s)吻合很好。该简化RC模型容易与TRNSYS等热湿模拟软件包集成,能够更方便快捷地进行热特性计算与分析,并用于工程设计指导与参考。

某高速公路隧道遮光棚对气流组织的影响分析

某城市高速公路隧道两侧洞口光过渡段均设置遮光棚,遮光棚采用钢结构+玻璃的封闭结构,纵向长度40 m,遮光棚下方左右线隧道不设置隔墙。运营单位反映隧道存在通风不畅、能见度低等现象。采用现场实测和数值模拟相结合的方法对原因进行分析。设定3种工况对隧道内风速进行现场实测,测试结果表明,两条隧道的气流相互影响,气流在两条隧道内来回打转。将实测的隧道风速作为边界条件,采用FLUENT对洞口回流率进行模拟计算。模拟结果表明,遮光棚的结构形式强化了左右线之间的相互作用,削弱了隧道与室外的通风换气效果,即使增加射流风机开启的数量也不能降低回流率,是造成隧道通风换气不良的直接原因。现场测试的3种工况的回流率均在85%左右,严重影响了隧道空气品质,是问题产生的主要原因。

一次泵变流量系统旁通控制模拟分析

分析了一次泵变流量空调系统旁通控制的方法及特点,并根据某项目空调水系统实际布置与配置,搭建模拟平台,进行水系统管网模拟。模拟分析了在变流量系统中水泵采用压差变频控制时,压差旁通控制和最小流量旁通控制的控制效果。结果表明,在采用压差旁通控制时,需要设置水泵变频运行的最低频率,但是实际工程运行工况多变,固定的最低运行频率难以满足多工况情况下制冷机最低限流量需求,控制程序设计也复杂。最小流量旁通控制直接以系统流量作为控制参数进行旁通阀门的开启调节控制,简单、方便。采用水泵压差变频控制+压差旁通控制与水泵压差变频控制+最小流量旁通控制的能耗基本一样。建议在一次泵变流量系统中设置流量传感器直接采用最小流量旁通控制。

武汉某地铁站排热风机节能运行模式研究

武汉地铁车站排热风机运行时间为每日4:00-24:00,运行时间久,能耗大。测试了某地铁站排热风机在现行运行模式下车站隧道轨行区的温湿度和CO2浓度参数,测试结果均优于地铁设计规范要求,据此提出了排热风机两种节能运行模式,即模式一:列车正常运行时关闭车站一端的排热风机;模式二:列车正常运行时车站两端排热风机隔天运行。进一步对这两种节能运行模式进行了相应的测试,测试结果表明相关运行参数满足地铁设计规范要求。排热风机的这两种节能运行模式相对于现行运行模式,综合节能率为50%。

地铁隧道通风系统运行策略优化与实测研究

本文对武汉地铁2号线中某站的隧道通风系统及区间,站台隧道内空气质量参数,如空气温度、湿度、颗粒物等,进行了连续监测研究。首先,在既有通风策略下,测试结果均满足现行规范要求。随后,本文对隧道通风系统提出了三种改善性的运行策略,即①晚间通风半小时、早间通风15分钟,②晚间不通风、早间通风半小时,③晚上通风半小时、早间不通风,并开展了验证性测试分析。相比于既有运行策略,三种运行策略下的隧道内空气质量参数并无明显变化。考虑到夜间检修需要,本文推荐策略①、③作为该站的隧道通风系统的节能运行策略,可使风机运行时间分别减少25%、50%,亦可使风机节能率达到相应比例。此外,本文研究的是一座典型的地铁站,因此,所提策略能为类似车站的实际运行控制或新站设计提供一定的参考。