地铁环控热负荷的分析

摘要：通过对地铁环控热负荷的 分析 ，为 计算 提供了准确可靠的计算参数，对地铁建设有重要的现实意义。

关键词：地铁 环控系统 热负荷

1.地铁工程环控系统简介

地铁作为城市轨道 交通 工具之一, 已成为 现代 大都市的标志和骨干交通。21 世纪是我国地铁 发展 的新纪元。许多城市意识到地铁对城市建设的重要性, 大力发展地铁与轻轨。在地铁工程中, 通风空调系统又称环境控制系统。环控系统的主要作用是列车正常运行情况下排除余湿余热, 为乘客创造一个往返于地面街道至地铁列车内的过渡性舒适环境; 最大限度吸引客流, 并为工作人员提供必需的安全、卫生、舒适的环境条件, 同时也为列车及设备的运行提供良好的工作条件。地铁内发生火灾事故时, 环控系统应为乘客和消防人员提供新鲜空气、排除烟气, 为乘客撤离事故现场创造条件。

2.地铁环控热负荷的组成

地铁环控系统主要由以下几部分组成; 隧道通风系统; 车站空调通风系统( 大系统) ; 车站管理用房和设备用房空调通风系统( 小系统) ; 空调制冷循环水系统; 隧洞口空气幕系统; 折返线通风系统等。

地铁系统中存在的热源包括各种形式的电能和人体散发出来的新陈代谢热量。如果设备和人们散发的热量多于被地层或通风带走的热量, 则地铁系统内的温度将升高。对于非屏蔽系统, 车站内的热量是由列车牵引设备、列车空调器, 人和照明设备及其它辅助设备所发出。在地铁系统内产生的总热量中, 列车的热量约占 85-90%, 而其中大部分来自制动和加速, 制动产生的热量占列车运行散发热量的 50%, 为地铁系统总输入热量的45%。图 1 为一座车站内热流的图式描述。

列车在地铁内行驶散热的热量由以下几部分组成: 列车阻力热量, 列车制动散热量, 加速损失热量, 乘客人体散热量。列车行进、制动、停靠、加速都将对地铁车站的环境状况产生 影响 , 可以说列车散热对车站环境造成很大影响, 而这一部分热量的计算是一个难点。以上散热当中, 以列车加速散热量和列车制动散热量所占比例最大。

列车运行散热量的影响参数包括列车运行速度、列车质量、车辆的各种特性参数。这些参数非常多, 需要确定产生重要因素的参数。列车运行散热量中以制动发热为主, 从制动点开始, 到列车进站停止。列车动能转化为热能, 虽然一部分热量被站台下排风排走, 但也为动能的某一比例, 因此列车动能为其重要参数。列车动能又由列车速度、列车质量组成, 列车质量涉及了列车编组、列车发车对数、列车上的乘客数量等。列车空调和辅助设备为稳定发热, 发热量与时间成正比, 将热量传入车站的时间为从列车开始制动到列车开始出站这段时间, 而列车开始加速出站这段时间列车空调和辅助设备所散发的热量考虑已排入下一个区间隧道, 对车站的影响在此认为是次要影响, 不加以考虑。

列车活塞风负荷

列车活塞风负荷随着带入车站的活塞风量而有较大的变化, 其主要 影响 因素如下: 车速、车辆编列和运行时间间隔; 区间隧道断面积和阻塞比; 区间隧道是单线或复线; 区间隧道的通风方式; 区间隧道与车站连接的形状。其中列车速度、列车编组、发车时间间隔不仅对列车活塞风负荷有影响, 对列车运行散热量也有重要影响, 是对车站负荷有重要因素的参数。外界空气温度和站内温度也对热负荷产生影响。

人体负荷

车站人体发热量包括上下车乘客的发热量。人体负荷由车站乘客数和人体显热和潜热确定, 人体显热和潜热随车站内温度变化而变化。影响参数为空调通风 计算 人数、站厅温度、站台温度。

车站照明和设备负荷

车站照明、设备为稳定发热, 其影响因素包括车站公共区面积、照明电力、设备功率、设备数量。这部分发热能很容易计算,因此以车站照明和设备的发热量为影响参数。

送入的室外空气负荷

室外空气负荷的影响因素包括室外空气量、外界空气温度、站内温度、室内外绝对湿度。空气潜热所占比例极小, 因此室内外绝对湿度仅为次要参数。室外空气量随着运行时采取的通风方式和渗透量而改变。

洞壁吸放热

地铁的隧道温度为非稳定温度, 影响参数因随隧道状态和附近的地质或地下水的情况等存在着很大的差异, 都是变化的,因此不作为重要参数。

3.结论

通过对车站热负荷的 分析 , 得出了影响环控热负荷的重要因素。环控系统是地铁工程中的一个重要组成部分, 它对地铁环境产生巨大的影响, 其重要性引起了国内外许多 研究 者和设计者的关注。在地铁环控系统的设计中空调通风负荷的计算是一项十分重要的基础工作, 计算结果直接影响环控设备容量大小及供电专业设备容量大小, 从而影响地铁建设规模。通过对地铁环控热负荷的分析, 为其计算提供了准确可靠的计算参数, 解决了工程所需, 对预测地铁环控规模有非常重要的现实意义。

参考 文献 ：

[1] ARTHUR G.BENDELIUS，叶圣教译. 地铁隧道通风. 隧道译从，1983，

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[2] M.E .Greenspon，陈孟伦译. 华盛顿地下铁道的环境控制.隧道译从，1980，

（3）