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地铁隧道通风系统.doc

地铁隧道通风系统

一起去玩吧壮壮
2017-09-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《地铁隧道通风系统doc》,可适用于高等教育领域

地铁隧道通风系统,简介:本文结合广州地铁环控系统设计对如何充分发挥设备的设置功能从六个方面进行了讨论提出了较为简明的隧道通风系统设计新方案可供新建地铁环控系统设计时使用或参考,关键字:设备功能隧道通风系统设计备用风机兼用设计前言广州地铁、号线已经开通运营号线即将开通运营、号线正在进行设计。就设计进度和设计水平而言广州处于国内最前列的位置对广州地铁进行研究具有更大现实意义。广州地铁号线环控制式采用开闭式系统对其设计问题已在个人所写的《广州地铁号线环控设计总结》(收入《回顾与思考》一书第九章环境控制系统)中进行了讨论文中的一些见解和意见对其它采用开闭系统的城市地铁设计有一定的参考价值。广州地铁、、、号线环控制式采用了屏蔽门系统对于屏蔽门系统个人仅参加了一些车站工点的设计或设计咨询工作对全线系统设计的资料不够全面了解本文就个人所了解的情况和问题发表一些见解或看法难免存在不够准确之处仅供同行们对这些问题进行深入研究或讨论时参考。一、地铁隧道通风系统设计方案简介广州地铁隧道通风设备均设于车站的两端、号线车站两端的隧道通风系统设计如图所示本文将其称为A型设计方案。、号线部分车站采用A型设计方案部分车站则采用图所示系统本文将其称为B型设计方案。深圳地铁号线等国内多条地铁线路均采用A型方案已被各方面普遍接受B型方案是最近几年出现的虽然一些地铁线已参照采用但尚还存在一些争议。个人认为从A型到B型是一个巨大的前进应当肯定从充分发挥设备的设置功能讲对A型和B型都有进一步研究改进的空间。A型方案主要设计特征是每个车站有个隧道通风亭、个活塞通风道、台TVF风机及台TEF风机。每台TVF风机的设备选型技术参数是:风量QX=ms、风压HX=Pa、电机功率NX=KW、风机直径φ=m、可正反转且正反转风量相等每台TEF风机的选型参数是:QX=ms、HX=Pa、NX=KW、φ=m、只正转排风B型方案主要设计特征是每个车站有个隧道通风亭、个活塞通风道、台TVF风机及台TVEF风机及台变频器。TVEF风机即为TVF风机兼作TEF风机使用平时通过变频器按照TEF风量运转事故时则按TVF风量运转,因此TVEF选型参数同TVF。显然A型方案比B型工程设备数量多设计规模大工程投资高。二、设备功能充分发挥问题的讨论地铁工程投资巨大运营费用高昂这是许多城市修建地铁的最大障碍环控设备在地铁设计中占用建筑面积最大环控设备在地铁运营中耗电最多因此对“占地大户”和“用电大户”的环控专业进行优化研究对降低地铁工程造价具有较大意义。为减少工程投资降低运营成本广州地铁建设者已经作出了艰巨的努力将A型方案修改为B型方案这一改进其工程的经济意义巨大使每个车站:()少设台TEF风机()减少了条活塞通风道(土建规模约m(宽)×m(高)×m(长)×(条))()少建个地面风亭。遗憾的是这一设计进步没有得到充分肯定而加以全线推广采用本人所参与的号线工点设计咨询范围不少车站仍然采用了A型方案。个人认为对于A、B型就充分发挥设备的设置功能而言均还有进一步研究改进的空间。设备功能如何充分发挥个人认为目前可以从以下六方面进行研究即为:设备设置的必要性、设备功能的使用性、设备设计的兼用性、设备运转的能效性、设备容量的小型化及设备控制的简明化。从这六个方面进行讨论可能有助于我们对设计中的问题进行深入研究。、设备设置的必要性讨论地下空间十分宝贵可设可不设的设备应尽可能不设A型方案车站两端所设台TVF风机属于这一问题探讨范围。设置屏蔽门后区间隧道机械通风条件较开闭式系统有了很大改善计算结果及各条线的隧道通风工艺设计均表明当列车阻塞或列车发生火灾而停在单线区间隧道内对其进行通风或排烟时前后两个车站的TVF风机一般只需要运转台而不象开闭式系统需要运转台多出的台只能起备用作用。因此本问题的核心是区间隧道通风排烟在屏蔽门系统时是否必须设置备用风机的问题。个人观点是可以不设理由是:()车站站厅或站台火灾时的排烟风机没有考虑备用为何区间隧道排烟通风时需要考虑备用呢,两者的设计标准不统一()采用开闭式系统的广州号线、南京、号线、上海号线等均对TVF风机没有考虑备用为何采用屏蔽门系统后要有备用风机两者的设计标准不统一()《地铁设计规范》(GB)(以下简称为“地铁规范”)没有明确对区间隧道事故通风必须设置备用风机()国外地铁对事故风机设置备用的也极为少见(本人掌握资料不多希望见多识广者提供这方面的资料支持)()发生火灾概率较高的公路隧道在其《公路隧道通风照明设计规范》(以下简称为“公路规范”)中不仅没有规定火灾排烟风机需要有备用而且对火灾排烟设备的设计规模与其经济性有所规定和说明下面引用其中两例文字可能有助于我们的讨论。例:对于大于Km的长大隧道发生车辆阻塞时可能会出现全隧道车辆阻塞情况但公路规范规定“阻滞段的计算长度不宜大于Km”并说明“通风设计应考虑交通监控系统的功能不必考虑Km以上的交通阻滞否则过量通风设施必定长期(甚至永远)闲置显然是浪费PIARC()报告中亦指出了这点”例:对于火灾设计规模及排烟设计要求公路规范规定“火灾排烟风速可按ms,ms取值”并说明该值“是按一般隧道火灾产生MW的热量控制的排烟风速取值对汽油车相撞产生MW以上的热量排烟风速要求ms以上如以此设计很不经济”。可能会有人说A型设计方案可以对两条平行隧道同时进行机械通风。个人认为对于火灾隧道进行机械排烟是十分必要的但没有必要同时对平行的另一侧未发生火灾的隧道进行机械通风,地铁规范也没有这样的要求。当然对于地铁区间隧道列车火灾排烟问题是需要我们认真对待的但采用设置备用风机来加大其安全度的做法是值得我们深入研究的此项措施工程代价太大设计中的经济问题不能不加以考虑。、设备功能的使用性和设备设计的兼用性讨论设备功能的使用性是指设置的设备应当经常运转使用不能长期闲置不用设备设计的兼用性是指一个设备应尽可能一机多用充分发挥设备的使用功能。前者是针对地铁火灾专用通风设备长期闲置而提出来的后者则是研究将这些长期闲置设备兼作其它设备平时加以利用以节省其它设备的设置这就是本文所说的设备兼用性设计问题设备的使用性和兼用性密切相关故联系在一起进行讨论。广州地铁、、、号线在车站通风空调系统中对站厅和站台层火灾事故设计了专用的排烟风机即SEF风机对于区间隧道内的列车阻塞或列车火灾事故设计了TVF风机。SEF风机和TVF风机在正常运营时是不运转的发生事故时才进行运转这些风机是“长期(甚至永远)闲置”着的为保证这些设备在事故时能正常运转还需要经常对其进行保养性运转这些显然都是一种浪费需要对其进行研究改进。改进途径之一就是使其设计具有兼用性。、号线各个车站是按照图所示的A型方案进行设计的即对区间隧道设置了有TVF风机的通风系统对站内隧道设置了有TEF风机的排热系统两个系统分别设置相互相对独立。、号线部分车站对此进行了改进出现了图所示的B型方案。B型方案不同于A型方案的地方是区间隧道通风系统与站内隧道排热系统两个系统相互结合了在一起并可以互为备用。这是兼用性设计的一个很好实例即车站每端用台TVF风机兼做TEF风机使用平时正常运营时作为TEF风机使用发生事故时作为事故风机使用两种风机的风量匹配是通过变频器实现的(本文为了区别和表述方便起见将TVF风机兼作TEF风机时称为TVEF风机)。对这一设计进步作者给予高度评价并认为全线各车站均可以采用尤其是风亭设置较为困难的车站更应采用在号线工点设计咨询工作中已明白的表明了个人这一设计观点。至于SEF风机个人认为可以兼做大系统的回排风机两者风量的差异匹配可以通过变频器或双速电机来实现此设计比较简单设计事例也较多本文不多作文字说明。、设备容量小型化的讨论通风设备容量(主要指风量和风压)小的风机总是比容量大的风机运转功率低、投资省、设备布置难度小在一定的条件下还可以获得土建工程规模减小的效果。地铁设备系统繁多空间十分宝贵通风设计工作中应当尽可能将其设备小型化以获得地下空间的最佳利用。车站大系统中的SEF风机和B型方案中的TVEF风机属于这一讨论内容。广州,号线中对车站大系统设置了专用的排烟风机SEF它与回排风机RAF并列设置前者比后着容量大个人认为可将SEF小型化按照RAF设计平时台RAF互为备用单台运行火灾时台RAF并联运行加大风量以满足排烟需要广州号线就是按照这一原则进行设计的。B型方案中的TVF和TVEF风机其装机容量相同是环控专业最大容量的设备设备购置费较高。TVEF在正常运行时通过变频器按TEF技术参数运行似为“大材小用”如果按照台TEF设计正常运行时台TEF互为备用单台运行满足站内隧道排热通风需要火灾时台TEF并联运行满足隧道通风或排烟要求当然它应具备正反转功能为了区别本文将其称为TEVF风机。可见TVEF是一个大容量风机兼作小容量风机使用的设计问题而TEVF是一个小容量风机兼作大容量风机使用的设计问题后者的优势是设备小型化和不设置变频器。变频器可以多工况使用而TVF配置的变频器仅为单工况使用似没有充分使用其设备功能。对于号线台回排风机并联兼作排烟风机使用的设计业内一些人士有不同看法为此下面借用本文前面所列出的技术参数进行具体计算分析说明以表明个人的技术观点。图所示的B型设计方案在正常运营时由TVEF风机通过变频器按照TEF的计算风量QY=ms和计算风压HY=Pa进行运转(计算技术参数是按照TEF风机选型技术参数风量和风压均考虑选型的安全系数计算即QY=QX=msHY=HX=Pa以下各种风机的计算技术参数(风量和风压)均按选型技术参数除以考虑同时将计算风量和风压视为风机运行的风量和风压)发生事故时TVEF风机则按照TVF的计算风量QY==ms和计算风压HY==Pa进行运转。将台TVEF改为台TEVF后台TEVF风机并联运行的特性曲线如图所示其系统阻力关系式可用H=R*Q表示图中A点是台风机并联运行的计算工况点A点是台风机并联运行时每台风机的运行的计算工况点A点则是单台TEVF风机运行的计算工况点其风量Q(A),Q(A)==msH(A),H(A)=Pa当然单台TEVF风机的运行时不能针对隧道通风系统管路而应是针对站内隧道排热系统管路后者的系统阻力关系式应当不同于前者若用H=R*Q表示排热系统阻力关系则工作点为B点其风量Q(B)可能,Q(A)或,Q(A)或,Q(A)三种情况均应是Q(B),Q(A)。按照前面所述的风机选型技术参数可以反算出R=,R=因此图示是Q(B),Q(A)。显然TEVF风机设备选型技术参数应按照台并联运行的工况点进行设计。即为QX=ms、HX=PaNX=KW、φ=m、正反转风量相等这种TEVF风机的装机容量比单独设置的TEF风机大但比TVF风机小当然TEVF风机单台运行时要满足站内隧道排热系统风量QY=ms要求台风机并联运行时又要满足区间隧道通风系统风量QY=ms要求设计上存在一些难度但只要风机特性曲线选择恰当系统管网设计合理两者都得到满足在设计上还是可以作到的因为管网系统阻力系数R、R仅与系统断面尺寸、长度、摩擦阻力和局部阻力等因素有关。、设备运转的能效性讨论通风机的能效性在设计中需要对三个方面进行关注或把关首先是通风管网的阻力计算必须比较准确其次是对各个厂家产品或不同系列风机进行对比分析准确选择效率较高者第三是将风机的运行工况点设计在风机特性曲线高效率曲线范围内只有把握住这些才能实现高能效的节能运行在此前提下B型方案则存在TVEF效率低于TEF的问题因为同样风量风压条件下具有正反转功能的风机效率总是低于单向运转的风机因此B型方案的运行费用高于A型方案这是B型方案美中不足之处。但是B型比A型方案所节省土建工程投资和设备购置费用远远大于其运营电费的增加值作者估算节省的初期投资可以静态的让增加的运营电费使用年以上。因此B型方案尽管存在不足之处作者仍然认为应当给予肯定当然对其不足的地方需要加以研究改进。对于上述台RAF和台TEVF风机存在平时单台运行和火灾双台并列运行个运行工况点的设计问题要使个工况点均处于高效率曲线范围内一般来说较为困难只能将单台运行工况点设于风机特性曲线高效率范围内火灾时台并联运行的能效较差多耗电力则是不可避免的是其不足之处但多耗电费次数有限因此个人认为它仍然是有价值的可以选择的设计方案。、设备控制的简明化讨论个人认为环控专业的各个系统(包括隧道通风系统、大系统、小系统和水系统)设计均应尽可能的作到简洁明了控制简单才好尤其是火灾事故时的控制模式。所谓简洁明了就是在满足设计标准的前提条件下使系统功能尽可能的简单使运转的风机和电动控制的风阀都尽可能的少设作到设备少而精控制简单明确一目了然。A型方案尽管设备较多及土建工程巨大但因其系统分工明确控制相对简单而受到各方面普遍接受相反B型方案因其需要功能转换(由正转到反转)和控制风阀较多而受到各方面的质疑冲淡了取消个进站端活塞通风道及其风亭的工程意义。三、地铁隧道通风系统设计改进建议方案介绍通过以上讨论本文提出图所示的隧道通风系统设计建议方案(简称建议方案)其基本特点是:()与B型方案一样取消了个进站端活塞通风道及其风亭(为何赞同取消作者将在第二篇地铁风亭数量问题讨论文章中进行分析和说明)。()与A型方案一样TVF与TEF两个系统分开设计两个系统相对独立。区间隧道内发生事故时由前后车站两端的台TVF运行对其进行送风或排风站内隧道排风由车站两端的台TEF风机分别完成。()对TVF风机不考虑备用量也不在TVF和TEF之间考虑备用关系考虑平时加强设备管理和维修以确保事故时能正常投入运转和使用。()对TEF系统的车顶排风道和站台下排风道对左线与右线分别采用单端排出设计一方面减少电动风阀的设置数量一方面简化事故通风时的控制模式。()与B型方案相比较建议方案在土建工程量上有明显减小。建议方案采用前述设备技术参数可以满足广州地铁、号线一般隧道的通风工艺设计要求。其它条件时如果建议方案的风量不够或者消防方面要求必须向事故区间两条平行隧道同时进行通风时(条隧道排烟通风条隧道加压送风)则可采用图所示的建议方案。很明显建议方案基本上雷同于建议方案只是将台TEF改变为台TEVF使车站两端相当于设计了台TVF风机而已。需要指出的是TEVF反转送风时要将大小系统的排风送入隧道内作者认为大系统空调时为了节能允许将,排风作为回风使用这里将大小系统的排风按照,左右回风进行设计也应当是可以的。四、结束语本文从六个方面就如何最大限度发挥设备功能提出了个人一些看法并提出了个较A、B型方案更简单明了的建议系统设计方案如果建议方案能够在设计中被采用其设计的进步意义和工程的经济意义都是巨大的。鉴于个人掌握资料的不够全面和个人能力的局限性难免存在问题诚请同行们给于帮助完善。

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