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基于RWI指标的地铁空调变风量分析

作 者: 张圆圆
导 师: 姬长发
学 校: 西安科技大学
专 业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 地铁站 数值模拟 空调系统 RWI 变风量环控方案
分类号: TU831.8
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 35次
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内容摘要


随着城市地铁的大规模建设,地铁站台环境成为研究人员越来越关心的课题。建立良好的地铁环境的目的不仅仅在于提供一个安全、舒适的乘车环境,而且对于节省能源、降低建设与运行费用都有实际的意义。本文结合西安某地铁站,依据地铁的远期空调初步设计方案,详细计算了地铁站台内人员、灯光、广告、屏蔽门及附属设备的逐时负荷。在负荷计算的基础上,提出了两种变风量空调方案。一种是站台设计温度为恒定28°C的变风量空调方案,一种是站台设计温度采用RWI值计算出的站台逐时目标温度的变风量空调方案,通过分析两种方案的送风量,得出在能耗增加不大的情况下,为了满足乘客的热舒适性要求,建议采用根据RWI值设定的站台温度变风量方案。针对上述空调方案,选择屏蔽门在全关和全开两种模式下,应用计算流体力学(CFD)模拟的方法分析了地铁空调在85%负荷和100%负荷下的变风量效果;选用标准κ?ε湍流模型作为物理模型,在优质的网格生成的基础上,对所要研究的物理量进行离散化处理,得出了站台的温度场与速度场。通过对温度场、速度场及其他相关数据的分析,结果表明,在变风量送风情况下,VAV环控方案可以达到节能的目的。另外,本文在复杂模型的网格生成,边界条件的简化,瞬态过程的简化等方面作了一些有益的探索,可以为类似的数值模拟问题提供借鉴。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-14
  1.1 地铁及地铁环控系统介绍  9-12
    1.1.1 地铁环境介绍  9-10
    1.1.2 地铁环控系统介绍  10-11
    1.1.3 地铁环控的研究方法  11-12
  1.2 地铁空调节能研究现状  12-13
  1.3 本文的研究内容及其意义  13-14
2 数值模拟理论基础介绍  14-24
  2.1 控制方程  14-15
  2.2 湍流数值模拟方法  15-19
    2.2.1 直接数值模拟(Direct Numerical Simulation)  16
    2.2.2 非直接数值模拟  16-18
    2.2.3 本文选用的湍流模型  18-19
  2.3 微分方程的离散方法  19-21
    2.3.1 有限差分法(Finite Difference Method, FDM)  19-20
    2.3.2 有限容积法(Finite Volume Method, FVM)  20
    2.3.3 有限元法(Finite Element Method, FEM)  20-21
    2.3.4 有限分析法(Finite Analysis Method, FAM)  21
  2.4 本文选取的离散方法  21-22
  2.5 SIMPLE 算法  22-23
  2.6 本章小结  23-24
3 车站空调方案分析  24-39
  3.1 地铁负荷的构成  24-32
    3.1.1 车站人员热湿负荷  25-27
    3.1.2 车站设备发热负荷  27-29
    3.1.3 屏蔽门热湿负荷  29
    3.1.4 与轨底排热风道仅隔站台板的站台面积传热  29-30
    3.1.5 车站围护结构负荷  30
    3.1.6 站台逐时负荷汇总表  30-32
  3.2 地铁空调系统的送风方案  32-35
    3.2.1 设定站台温度为28°C 的地铁空调系统的变风量分析  33
    3.2.2 基于RWI 值设定的站台温度的地铁空调系统的变风量分析  33-35
  3.3 地铁新风量分析  35-38
    3.3.1 新风量的计算  35-36
    3.3.2 新风负荷  36-37
    3.3.3 新风量的控制方案  37-38
  3.4 本章小结  38-39
4 车站空调通风方案的数值模拟及结果分析  39-51
  4.1 几何模型的建立  39-41
  4.2 网格的划分  41-42
  4.3 边界条件的设定  42-44
    4.3.1 送、回风口的边界条件  43
    4.3.2 垂直电梯、自动扶梯和屏蔽门的边界条件  43
    4.3.3 模拟站台的各面的边界条件  43
    4.3.4 人体模型的边界条件  43-44
    4.3.5 柱子模型的边界条件  44
  4.4 CFD 模拟相关参数的设定  44-45
    4.4.1 数学模拟采用的计算方法  44
    4.4.2 离散参数的设定  44
    4.4.3 收敛标准  44-45
  4.5 模拟结果分析  45-50
    4.5.1 空调85%负荷工况下模拟结果及分析  45-47
    4.5.2 空调100%负荷工况下模拟结果及分析  47-50
  4.6 本章小结  50-51
5 结论  51-52
  5.1 结论  51
  5.2 有待深入研究的问题  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
附录  56

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 空气调节、采暖、通风及其设备 > 空气调节 > 各种房屋空气调节
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