诱导射流设备在地铁通风中的应用

诱导射流设备在地铁通风中的应用

郑晋丽

(上海市隧道工程轨道交通设计研究院,200070,上海//高级工程师)

摘　要　地铁车站与连接车站的区间形成一个四通八达的网络,气流流向非常复杂。要想在事故区间形成有效通风,单靠设在车站或风井内的大型隧道风机往往达不到通风效果。此时,若能适时采用诱导射流设备,往往能起到事半功倍的效果。结合地铁通风设计,介绍了射流风机和诱导风机系统这两种常用的诱导射流设备的特点、局限性,以及诱导射流设备的选用,探讨诱导射流设备在地铁中的应用。关键词　地铁,隧道通风,射流风机,诱导风机系统中图分类号　U 231+.5

The Application of Impulse F an System in Metro V entilation Zheng Jinli

Abstract Mechanical ventilation systems are generally ar 2ranged near stations to ensure appropriate temperature or air ve 2locity in subway system.Since stations and tunnels of subway connect with each other and form a network rediating to all di 2rections ,the air flow is very complex.Impulse fan and jet fan ,with the capability to produce longitudinal airflows ,have an ad 2vantage over conventional mechanical system ,and therefore a better control of tunnel airflows can be achieved by using im 2pulse fan and jet fan.This paper mainly discusses the application of impulse fan and jet fan in subway system.

K ey w ords subway ,tannel ventilation ,jet fan ,impulse fan system

Author ’s address Shanghai Tunnel Engineering &Rail Tran 2sit Design and Research Institute ,200070,Shanghai ,China

1　诱导射流设备的应用背景

地铁通常由若干个车站以及与车站相连的区间

构成,上、下行区间通过车站、区间之间的联络通道

或区间配线互相连通,构成一个复杂的气流流通网络。地铁的这种网络结构,使其系统的通风与普通建筑通风有很大的不同,通风设计的难度也较高。目前,通常的设计是结合车站在区间隧道的两端设置隧道风机系统,为区间隧道事故或通风时服务。图1为一典型的由2站3区间构成的地铁气流通道网络图。 区间事故时,向滞留列车区间提供一定的通风量是地铁隧道通风系统的重要任务。一般列车阻塞在区间时,要保证列车空调的正常运行,而区间火灾时则需控制烟气流向。通常6节编组的列车总长达140m 。当一列车滞留在区间时,该区间140m 长

度受列车阻挡,阻挡面积约占隧道横断面积的40%～50%,大大增加了区间阻力。也正是由于列车的阻挡,彻底改变了地下局部通风网络的阻力分布,从而极大地改变了机械通风时气流在网络中的分配,使需要加强通风的区段得不到有效的风,通风的效率非常低,而非控制区域却气流量较大。

图2为空区间时,机械通风的风量分布状况。图3为列车阻滞在区间时机械通风风量分布状况。若想使阻滞区间通过一定风量(如不小于40m 3/s 的风量),通常有3种方案: (1)加大风机的风量

该方案不改变风机风量的分配比例,仅通过增加风机的绝对风量来增加阻滞区间的通风量,达到通风目的。采用该方案理论上可行,

但通常要求风

图1　典型地铁气流通道网络图

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城市轨道交通研究2005年

图2　机械通风区间风量分布示意图(区间无车

)

图3　机械通风区间风量分布示意图(区间滞留列车)

机的风量很高。若按图3的工况,风机的总风量一般需提高到180m 3/s 以上,使相应土建、风机、供电系统的造价升高,故该方案不经济,可实施性不强。

(2)连续多座车站的隧道风机联合运行连续开启相关区间的隧道风机,合理组织气流,以改变气流分配,增加阻滞区间的通风量。通过SES (Subway Environment Simulation )软件模拟,采用该方案对于站台安装全封闭屏蔽门的地铁系统效果较好;对于普通区间,通常采用一台隧道风机送风、两台隧道风机排风可满足通风要求。但对于站台和区间空间完全连通的地铁,多站隧道风机的联合运行收效并不好,风机的开启规模相当大,且相邻车站和区间不同的列车停车位置、邻近车站空调通风系统的运行状况等均会影响气流分布,从而影响气流分配的不确定因素更趋复杂。因此对于该种地铁形式,采用隧道风机联合运行的方案并不可取。

(3)诱导射流设备直接在区间中部或区间端部设置指向性良好的诱导射流设备,通过射流喷口喷射出速度较高的气流,直接指向事故通风区间,并通过高速气流与周围气流的动量交换,克服区间阻力,形成一定量的事故区间空气流量。该方案通风效率高,较易控制区间气流速度达到设计风速,而且风机开启规模较小,在最小范围内达到了事故区间的通风效果。采用SES 模拟,对站台不设全封闭屏蔽门的车站,当采用喷射导流设备时,普通区间通常开启与区间紧邻车站的事故风机就足以控制区间流速高于设计风速。而采用方案二,则除单台风机容量较大外,常常需3～4座车站风机联运,才能勉强达到通风要求。

2　常用诱导射流设备

2.1　射流风机

自20世纪60年代开始,射流风机广泛应用于公路和铁路隧道纵向通风和组合式通风系统中,风

机一般直接悬吊在隧道顶部和侧墙上,不需另外修

建风道,土建造价低、安装简易,是一种很经济的通风方式。射流风机在我国隧道中应用非常方泛,如上海的延安东路隧道、南京玄武湖隧道等。

射流风机的风量不大,一般介于5～60m 3/s ;但出口风速较高,通常为20～40m/s 。风机工作时,产生较高的推力,沿隧道纵向喷射的高速气流与周围空气进行动量交换,高速气流将能量传递给周围的空气,推动隧道内的空气一起向前流动,形成隧道内的低速、高流量纵向气流。

射流风机可以方便地改变电机转向(正转或反转),实现双向通风,非常适合公路隧道或铁路隧道中火灾工况时的通风方向需要。2.2　诱导风机系统

在有些地方,由于土建形式的限制,区间内不能悬挂射流风机,通常采用诱导风机系统。该系统采用轴流风机将一定风量送向诱导喷口,通过喷口向隧道喷射基本与隧道轴线平行的高速气流,一般喷口气流速度不宜高于30m/s 。其工作原理与射流风机相同。诱导风机系统一般有两种形式:从室外引进气流或直接利用隧道内气流(见图4)

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图4　诱导风机系统原理图

3　诱导射流设备的选用

由于地铁内的气流流通网络庞大复杂,必须借助计算机模拟软件仿真计算地铁气流分布。目前世

界上较成熟的地铁空调通风计算软件是SES 。在该计算软件中,模拟诱导风机系统或射流风机,是在设置该设备的区段造成一定的压力升,从而形成该隧道的有效动力,克服区间阻力。3.1　射流风机

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第2期学术专论