地铁公共区空调系统风管流量调节特性测试分析

地铁公共区空调系统风管流量调节特性测试分析

同济大学机械工程学院　 张 琛 沈 凯 　吴喜平

　　上海市政工程设计研究总院 　刘胡州

同济大学建筑设计院 　翟 　淼

摘　 要　 地铁公共区间空调系统风管风量能否达到设计的要求，将严重影响地铁公共区间内部空间的空调环境的舒适性。使得地铁空调风管的流量分配调节显得尤为重要，通过对风管流量特性的分析，结合实验测试数据，研究一种合理的三通流量调节装置，从而保证地铁公共区间的站厅层和站台层风量的分配，达到预定的风量调节。

关键词 均匀送风；空调；动压；调节装置；变频测试

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Analysis Based on Testing of the Duct Flow Characteristics of Air-conditioning System in Public Areas of Subway

Zhang Chen, Liu Huzhou，Shen Kai，Zhai Miao and Wu Xiping

Abstract Whether or not can Air-conditioning System in Public Areas of Subway meet the design requirements is animportant issue , it will seriously affect the comfort of air-conditioning environment in public areas of subway, so the airvolume distribution of air duct in subway air-conditioning system is particularly important, through the analysis of airvolume characteristics, combining the experimental date ,we developed a reasonable three-way valves for flow controlling,in order to ensure the distribution of air volume in public areas, and achieve the desired adjustment of air volume.Keyword Uniform supply; Air-conditioning; Dynamic pressure; Regulation device; Frequency test

０　　　　引言

近年来，我国城市轨道交通得到了迅速发展，当前正处于轨道交通蓬勃发展的大好时期。在地铁的建设中，地下空间的通风设计不仅对地下轨道交通的建设规模影响重大，通风设计的好坏关系到乘客和工作人员的舒适度和灾害条件下的安全性，

并且关系到实际的运营成本[1, 5]。

１　　　　地铁公共区空调风管送风形式

地铁的环控系统主要是指地铁的通风及空调系统，主要解决车站公共区、区间隧道、折返线、尽端线等的通风空调问题。地铁内部还有一定数量的辅助设备用房和管理用房，亦需要合理有效的设计风量，满足设备通风散热需要和创造人体舒适的环境[2, 6]。

地铁公共区一般深埋于地下，是一个大型狭长的宽敞空间，一般通过各站的出入口和风管通风口与大气相通。目前地铁车站公共区典型空调通风系统主要包括两个部分，即车站站厅层送风和站台层送风。站厅层和站台层由于旅客数量、环境散热、列车散热以及室内设计参数存在差异，使得送风风量不同，设计上需要分别进行通风换气。空调箱一般设在车站站厅层两端，每端空调箱送风至站厅层和站台层的长度方向的中间，即各负责一半送风。站厅层和站台层的回风，通过回风管将回风送至空调箱或排至室外，车站公共区空调通风系统如图1所示。

　　　　地铁空调系统风管风量的合理分布直接影响着公共区域环境的舒适性，关系到风系统风机能耗的大小。地铁中公共空间的长风管的风量分布越来越受到广大设计人员和运行管理人员的重视，大空间的长风管的均匀送风要求在保证风机效率的前提下，对风管进行优化合理设计，达到系统高效节能运行的要求[6]。*

张琛，男，1983年10月生，在读硕士研究生

200092 上海市四平路1239号济阳楼418室（021） 65980267

E-mail: iiimseth@gmail.com收稿日期：2009-11-6

. 14 . 洁净与空调技术CC&AC 2010年

（1）引流板M与调节手柄E相连接，可沿垂直导轨槽P上下调节，用于分配风管A流入的风量；

（2）挡板N可绕圆杆O沿弧型导轨槽Q旋转调节，用于配合引流板M调节流入支管B、C的风量；

（3）橡胶片T固定在引流板M上，用于连接

图1 车站公共区空调通风系统图

引流板M和挡板N，使引流板M和挡板N调节一致并防止进入各支管的气流相互掺杂，最大限度的减小阻力，起到节能的作用。２．３　　风量分流结构及原理

　　　　把传统的长风管每个风口的送风动力主要依靠总管内空气流的静压（或动压）变为送风口处的空气流速，在总风管内通过风量分流结构部件就把应该送至风口的风量分离开来，减少了空气的相互干扰和阻力损失的增加[3]。考虑到离风机近的送风口和远的送风口空气静压的变化，进行阻力平衡，总风管内的分隔小风管的断面积根据规律略有变化，实际应用也可调节。

车站公共区空调通风系统中，站厅层或者站台层送风一般通过一个公共节点送出，为风管三通、送风箱或者送风室。对于地铁的狭长空间内，需要

通过长风管实现送回风，风管的长度超过50 m，送

回风口数量多。

通过现场测试发现，这些长风管实际使用过程中，靠近风机端的风口风速很大，中间风口只有最大风口风速的20%左右，到最后一些风口风速很小甚至基本无风，公共区空调送回风都存在严重的送回风不均匀的问题，无法实现公共区空调设计目的。

２　　　　空调通风系统新型风量分流调节装置

２．１　　风量分流三通调节装置结构

　　　　风量分流三通节能调节阀结构如图2所示：

图3 长风管大风量分流结构局部示意图

图3中的风量分流结构部件实际上是个П型风管或矩形风管，一端空气进入，另一端圆弧型地接

图2 风量分流三通节能调节阀原理图

入风管的风口。其断面积应根据均匀送风要求，其内空气流速和送风管空气流速一样，而且要保证每个送风口的送风量一样来决定。

　　　　风量分流三通调节阀结构由引流板M、垂直导轨槽P、螺纹导轨、引流板位置调节手柄、橡胶片T、挡板N、弧型导轨槽Q、圆杆O等组成。２．２　　风量分流三通节能调节阀动作原理

空调箱出来的总风管A向气流通过三通节能调节阀，一部分直流沿B方向流动，另一部分沿C方向流动。它主要通过引流板M和挡板N，以及橡胶片T共同协调作用，使A向气流按照需要很平滑和平稳分开流向B和C的。这样，阻力很小，而且调节很方便。

３　　　　长风管均匀送回风调节装置测试分析

３．１　　测试分析模型的建立

　　　　长风管均匀送回风调节装置测试分析模型是根据地铁公共区间实际送回风系统模型建立的。测试模型采用1:1建立模型，长风管长度为65 m，风口数量25个，风口间隔2.5 m，使用的风机额定送风量为15000 m3/h，每个风口的理论风量为600m3/h，安装布置示意图如图4所示。

　第1期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　地铁公共区空调系统风管流量调节特性测试分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　. 15 .

　　　　通过图6可以看出，风机变频条件下长风管风口流速测试曲线变化情况，即使在变频风机运行状况，不同风口的出风该调节装置也完全可以满足均匀送风的调节要求。对于35 Hz、50 Hz高频率条件下，末端的风口风速波动比较明显。

４　　　　结论

图4 长风管均匀送风安装布置示意图

（1）本文新型调节装置将传统的三通管内空气流的分配主要由静止改为空气流的全压，为三通支管的风量按需分配提供了理论依据和保证。

（2）在三通总管中增加引流板，使气流在两支管内的分配和流向更加合理，减小气流扰动从而降低了三通阀的阻力系数。

（3）该调节装置已经应用于实际工程中，通

３．２　　单风量测试分析

图5 长风管风口流量测试曲线

过在地铁车站的运行和测试，完全满足风量分配的要求，而且可以按照需求进行调节。

（4）调节装置可广泛应用于地下和地面的新建、扩建以及改造的建筑通风空调风管三通阀中。

长风管测试结果分布曲线如图5所示。通过测试结果对比分析可以看出风口的实际风量在理论风量值上下波动，最大偏差值小于4%，满足均匀送风需求。

３．３　　变频调节性能测试分析

　　　　变频调节性能测试是结合地铁变频风机运行过程中，测试调节装置对长风管均匀送风的调节性能。在不同风机频率下的测试结果如图6所示，三条不同的曲线分别表示风机频率在25 Hz、35 Hz、50Hz下的风口风速分布情况。

参考文献

[1] 佘光华.地铁通风空调系统节能研究 [J].制冷与空调,2008, 22 (2)

[2] 　赵荣义,范存养,薛殿华,等.空气调节[M]. 3版. 北京:中国　　　　建筑工业出版社

[3] 　金宁,李洋,杨子学.空调系统风量调节与节能[J]. 建筑节能, 2007(11)

[4] GB50243- 2002通风空调工程施工及验收规范 [S].2002[5] 　陈云娜.浅谈地铁环控通风[J]. 地下工程与隧道.1995(3)[6] 　王泽宇.浅谈地铁环控的特点及设计[J]. 制冷与空调,2008, 22 (2)

图6 不同频率下长风管风口流速测试曲线