地鐵站臺(tái)火災(zāi)排煙通風(fēng)模式分析

1、地鐵站臺(tái)火災(zāi)排煙通風(fēng)模式分析的設(shè)計(jì)及分析。利用cfd技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)求解流體流淌所遵循的控制方程，可以獲得流體流淌區(qū)域內(nèi)的流速、溫度、組分濃度等物理量的具體分布狀況，從而指導(dǎo)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。本次模擬采納的是由清華高校建造環(huán)境與設(shè)備討論所開(kāi)發(fā)的通風(fēng)三維流淌、傳熱與燃燒的數(shù)值模擬軟件stach-3，其曾應(yīng)用于地鐵隧道區(qū)間的火災(zāi)模擬分析，其模擬結(jié)果在火源附近以外的區(qū)域均與實(shí)測(cè)結(jié)果有較好的吻合2。 2 討論對(duì)象物理模型 2.1 站臺(tái)結(jié)構(gòu) 討論對(duì)象為一單層側(cè)式站臺(tái)，有效空間中長(zhǎng)120m，寬16.8m，高4.65m，其斷面暗示圖1所示。站臺(tái)有四個(gè)出入口。 圖1 站臺(tái)斷面暗示圖 2.2 站臺(tái)通風(fēng)系統(tǒng) 本站臺(tái)利用

2、機(jī)械通風(fēng)來(lái)保持站臺(tái)合適溫度，帶走負(fù)荷。正常環(huán)控工況下，站臺(tái)兩端上方各設(shè)1臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)（可反轉(zhuǎn)）向站臺(tái)送風(fēng)，2的示；同時(shí)各設(shè)有1臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)從站臺(tái)地板下空間抽取排風(fēng)，形成了站臺(tái)端部集中送風(fēng)、站臺(tái)地板下空間作為回/排風(fēng)道，勻稱排風(fēng)的站送、站排的通風(fēng)形式。每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為60m3/s左右，全壓1000pa。 圖2 站臺(tái)正常工況通風(fēng)系統(tǒng)暗示圖（平面圖） 當(dāng)站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將利用正常工況下的集中送風(fēng)口作為集中排煙風(fēng)口用法，由車站進(jìn)出口時(shí)風(fēng)。此時(shí)，通過(guò)閥門(mén)的切換，可以將正常工況下的回風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，通過(guò)原集中送風(fēng)口將站臺(tái)的煙氣準(zhǔn)時(shí)排向地面。鄰近站臺(tái)的通風(fēng)系統(tǒng)與此站臺(tái)全都。 2.3 火源強(qiáng)度設(shè)定 火災(zāi)強(qiáng)

3、度的合理設(shè)定向來(lái)是地鐵火災(zāi)工況模擬分析中的難點(diǎn)。目前因?yàn)闄?quán)威的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，所以在本次模擬計(jì)算中參考了國(guó)內(nèi)其他地鐵設(shè)計(jì)采納的火災(zāi)強(qiáng)度，為10.5mw。 3 可能的通風(fēng)模式 站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)主要依賴的是布置在站臺(tái)兩端的正常工況下的集中送風(fēng)口舉行排煙，因?yàn)榕艧熆诘募胁贾?，不同的風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式對(duì)通風(fēng)排煙的效果相差很大，而且列車發(fā)生火災(zāi)位置不同也會(huì)有很大的影響。因此需要針對(duì)不同的火災(zāi)發(fā)生位置，討論如何合理調(diào)動(dòng)站臺(tái)的四臺(tái)風(fēng)機(jī)，以保證有最大的平安區(qū)和平安疏散通道，讓乘客和工作人員平安撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。利用cfd軟件模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)的氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，為討論和分析合理的風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式提供了有利的手段。 根據(jù)我國(guó)的地下鐵道設(shè)

4、計(jì)規(guī)范3基本要求，考慮列車兩種位置（列車頭部、中部）發(fā)生火災(zāi)的狀況，分離制定了站臺(tái)防排煙系統(tǒng)的可能運(yùn)行模式，如表1所示。在這些運(yùn)行模式中，只考慮鄰近區(qū)偶爾者站臺(tái)的風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作，其他區(qū)偶爾者站臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況影響較小，可以不予考慮。圖3為模擬站臺(tái)列車火災(zāi)采納的物理模型。4 分析與研究 對(duì)于站臺(tái)火災(zāi)問(wèn)題，選取最佳的通風(fēng)方式首先應(yīng)當(dāng)滿足兩個(gè)基本原則，1）從進(jìn)出口來(lái)的風(fēng)要保證一定的速度，以有效壓制煙氣的蔓延，保證人員撤離通道平安。2）盡可能不要讓煙過(guò)多蔓延進(jìn)入周圍隧道，否則這將會(huì)為后期周圍隧道煙氣處理帶來(lái)棘手。根據(jù)上述的原則，首先對(duì)上述兩種火災(zāi)工況下的各種模式舉行比選。對(duì)于火災(zāi)工況1，模式1.3和模式1

5、.4都因?yàn)猷徑膮^(qū)偶爾站臺(tái)排風(fēng)機(jī)的作用，使得從出入口進(jìn)來(lái)的新奇氣流快速被隧道帶走，同時(shí)也將帶走大量的煙氣，雖然進(jìn)出口風(fēng)速很大，排煙效果卻不好。對(duì)于模式1.1和模式1.2，后者從出入口和隧道的來(lái)流風(fēng)速大約是前者的2倍，而且在模式1.2中出入口平均風(fēng)速達(dá)到2.3m/s，越發(fā)平安。 圖4和圖5比較了模式1.1和模式1.2的三維溫度場(chǎng)在站臺(tái)人頭部水平高度的斷面的分布狀況，從圖中可知，因?yàn)樗淼乐饕吭谡九_(tái)兩端的風(fēng)口排煙，而且火源在列車中部，所以在站臺(tái)中心溫度高，聚攏了大量的熱量和煙氣。相反，在出入口到站臺(tái)兩側(cè)，新奇氣流較多，相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較平安的區(qū)域。對(duì)照模式1.1和模式1.2，可知模式1.1因?yàn)閺倪M(jìn)出口

6、來(lái)流風(fēng)量不夠，不能有效帶走聚攏于站臺(tái)中心的熱量和煙氣，導(dǎo)致在出入口到站臺(tái)兩側(cè)的區(qū)間溫度和煙氣濃度均較高，這樣在囫圇站臺(tái)的平安區(qū)域就幾乎沒(méi)有，給人員的逃命帶來(lái)極大的危急。而模式1.2因?yàn)閺倪M(jìn)出口的風(fēng)速比較模式1.1提高了一倍，能較有效帶走熱量和煙氣，能形成較大的平安區(qū)域，相對(duì)而言更有利于乘客逃命和救生人員開(kāi)展滅火救災(zāi)工作。以上分析解釋，對(duì)于工況1通風(fēng)模式1.2是最優(yōu)的。 對(duì)于工況2，模式2.4進(jìn)出口風(fēng)速過(guò)低，首先舍去。模式2.5，有一定量的煙氣蔓延到右邊隧道，也不行取。比較模式2.2和模式2.3，后者從進(jìn)出口和左邊隧道的來(lái)流風(fēng)速都高于前者，雖然模式2.3會(huì)有少量的煙氣蔓延到右邊隧道中，但綜合比較

7、模式2.3是更好的計(jì)劃。 圖6和圖7比較了模式2.1和模式2.3的三維溫度場(chǎng)在站臺(tái)人頭部水平高度的斷面的分布。從圖中可知，因?yàn)榛馂?zāi)發(fā)生在列車的頭部，所以產(chǎn)生的高溫?zé)煔饽芎芸鞆慕咏鹪吹亩瞬匡L(fēng)口快速排出。對(duì)于這種送排風(fēng)系統(tǒng)的地鐵站臺(tái)，列車頭部（尾部）發(fā)生火災(zāi)是比中部的平安區(qū)域，而模式2.3的平安區(qū)域大于模式2.1，更有利于乘客逃命。以上分析解釋，對(duì)于工況2通風(fēng)模式2.3是最優(yōu)的。 5 結(jié)論 綜上所述，針對(duì)本文討論的單層站臺(tái)列車火災(zāi)問(wèn)題有以下幾點(diǎn)結(jié)論： 1） 發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)候，風(fēng)機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)動(dòng)方向均應(yīng)按照火災(zāi)發(fā)生的實(shí)際狀況來(lái)確定，不同的通風(fēng)方式，其效果可能相差很大。利用cfd的模擬分析軟件，可以直觀有效地推斷通風(fēng)方式的優(yōu)劣。 2） 假如列車中部發(fā)生火災(zāi)，建議實(shí)行模式1.2的通風(fēng)方式，即站臺(tái)兩端的四臺(tái)風(fēng)機(jī)均作排風(fēng)用法。 3）假如列車頭部發(fā)生火災(zāi)，建議實(shí)行上述所述的模式1.3，即逼近火災(zāi)一側(cè)開(kāi)啟兩臺(tái)排風(fēng)機(jī)，另一端兩風(fēng)機(jī)均關(guān)閉；同時(shí)開(kāi)啟一臺(tái)鄰近火災(zāi)的區(qū)間風(fēng)機(jī)或者站臺(tái)風(fēng)機(jī)排風(fēng)。 本實(shí)例選取