1、室内客运站待发区机械通风模拟分析及比较摘 要：目的 为选择合理的室内客运站待发区的机械通风方式.方法 选取 4 种常用的机械通风方式，分别建立模型进行模拟分析，.结果 分别得到 4 种不同的速度场和温度云图，以及 CO 浓度场。结论 室内客运站待发区的机械通风方式以本文中所选择的第四种方式为最佳通风方式。 关键词：室内客运站；机械通风；数值模拟；气流组织 中图分类号：U291.6 文献标识码： A 1.室内客运站的气流组织评价 大量的研究表明，在有通风系统下的房间空气品质取决于以下两个方面：室内污染物的特性和通风系统的性能。美国国家职业安全与卫生研究所（NIOSH）对 529 个存在空气品质问
2、题的建筑进行过评估，其中280 座建筑物通风不合格，占调查总数的 53%，而建材污染仅为 21 座，占 40%。由此可见，很大部分病态建筑是由不良的通风系统设计导致。 对室内客运站采用统一的通风量不但无法保证站内人员的身体健康，而且无法得到真实有效的能耗动态。因此是不合理的。而随着汽车排放控制技术的发展，汽车尾气污染物的排放量逐渐减少，为了节能，所需的通风量也应随之减小。足够的通风量不一定能达到良好的室内空气品质，还需要采用合适的气流组织。气流组织的评价采用不均匀系数、空气龄、换气效率、通风效率，对气流组织的评价应用。 2.机械通风系统的模拟 2.1 机械通风模型的建立 机械排风加机械送风系统
3、；无风管机械通风加诱导空气系统。将三种机械通 方案 1 采用机械排风加自然送风，车库模型尺寸为 5040m，层高为6m，设置一个出入车道作为自然送风口，排风口均匀布置在室内客运站的顶棚，排风口尺寸为 0.50.4m，共设置九个。见图 1.1 图 1.1 机械排风加自然送风（全部上排） Fig1.1 Mechanical ventilation increases the natural air supply 方案 2 也采用机械排风加自然送风系统，采用上排三分之一，下排三分之二的形式；在室内客运站的上方设置三个排风口，三个排风口的位置在车道上方均匀布置；在室内客运站的地面上布置六个排风口，排风
4、口的位置布置在汽车排气管的下面。九个排风口的排风量相同。这样布置的目的是可以让汽车尾气集中排放。见图 1.2。 图 1.2 机械排风加自然送风系统（上排三分之一，下排三分之二） Fig1.2 Mechanical ventilation increases the natural air supply （Upper third of the lower two-thirds） 2.2 机械通风系统模型边界条件 室内客运站机械通风系统的气流流动属于三维非稳态不可压湍流流动，本文采用 FLUENT 软件进行模拟计算，采用标准两方程 k-e 湍流模型，该模型具有计算时间较短，计算成本较低，预测较为准
5、确等特点，这也是在模拟研究和实际通风工程中较常采用的湍流模型。并以有限体积法对方程进行离散，不考虑辐射换热，但是应考虑重力的作用。 两个方案采用相同的排风量，均采用 22m3/s，换算成换气次数为6.6 次/h，方案 1 采用 9 个排风口，均匀布置在室内客运站的上方，排风风速为 12.2m/s，补风采取车道自然补风方式；方案 2 上排三分之一，下排三分之二的方式，排风风速均为 12.2m/s。取室内客运站待发区车位为20 个，汽车出入频度为 2，每辆汽车的 CO 排放量为 200mg/s，产热量为2000w，汽车在车站内的工作时间为 3 分钟，环境温度取为 20。 2.3 模拟结果 为提高计
6、算效率，本次模拟最大网格取 0.5m，根据风口和污染点源的尺寸大小设定网格为 0.1m，在室内客运站内，乘客从候车区进入待发区内的汽车，并等待发车过程中，其呼吸区在 1.7m 的区域，因此我们截取 H=1.7m 的截面，在这三个截面上，我们关注的是气体流动的速度场、室内客运站待发区的温度场以及 CO 扩散后的浓度场。在对室内客运站的气流组织进行评价时，我们引入通风效率、温度不均匀系数、浓度不均匀系数等评价标准。为此，我们分别在高度为 1.7m 高度的平面上，与 X坐标轴平行的方向取 8 条直线，我们会得到每条直线上的参数变化，输出每条直线上各参数的变化值并取平均值，然后再计算出算术平均值。根据
7、 1.1 节的内容，还可计算出室内客运站的某些气流组织的评价指标，见表 1-2 单位（m/s）方案 1 方案 2 图 1.3 室内客运站速度场分布云图（H=1.7m） Fig1.3 Indoor terminal velocity contours (H = 1.7m) 单位（mg/m3） 方案 1 方案 2 图 1.4 室内客运站浓度分布云图（H=1.7m） Fig1.4ndoor terminal Concentration contours (H = 1.7m) 3.方案分析与比较 在室内客运站内，乘客从候车区进入待发区内的汽车，并等待发车过程中，其呼吸区在 1.7m 的区域，因此我们截
8、取 H=1.7m 的截面，在这三个截面上，我们关注的是气体流动的速度场、室内客运站待发区的温度场以及 CO 扩散后的浓度场。在对室内客运站的气流组织进行评价时，我们引入通风效率、温度不均匀系数、浓度不均匀系数等评价标准。为此，我们分别在高度为 1.7m 高度的平面上，与 X 坐标轴平行的方向取 8条直线，我们会得到每条直线上的参数变化，输出每条直线上各参数的变化值并取平均值，然后再计算出算术平均值。根据 1.1 节的内容，还可计算出室内客运站的某些气流组织的评价指标，见表 1.1。 表 1.1 室内客运站的运行状态及气流组织评价 Table4.1 Indoor air terminal ope
9、rational status and organizational evaluation 由速度场云图可以看出，在排风量相同的情况下，方案 1 的人员呼吸区在车道进深处的风速更大，在停车位车头处形成两个明显的漩涡。方案 2 除了在车道进口处风速稍大外，其余地方风速较小并较方案一更为均匀；由温度云图也可以看出，在方案 1 中，由于车道处的风速较高，导致该区域内的温度较低，而且在对称的停车位中部形成热漩涡，由图 4.7可以看出，局部温度可达 30。方案二中，除车道进深处一小部分温度较高外，其余部分区域温度较为均匀且适宜。但是在室内客运站中，由于乘客逗留时间较短，我们更看重的是待发区内 CO 浓度
10、场的分布，我们可以看出，方案 1 和方案 2 中的浓度场分布与温度场的分布大体重合，即在热漩涡处 CO 的浓度更高，这是由于，汽车尾气在排放时温度较高40,CO 在热力和浮力的作用下呈烟羽状向上扩散，当室内客运站通风系统达到平衡时，由于此处风速较低， CO 在此处聚集，而热量也不易扩散。结合表 1.1，方案 1 的 CO 浓度为 33mg/m3；通风效率为 0.95。方案2 的 CO 浓度为 28mg/m3；通风效率为 1.23。综合来看，方案 2 的通风效果更好，这是因为：室内客运站属于高大空间，作者假设的室内客运站模型高度为 6m，而汽车的排气管道更接近于地面，人员呼吸区的高度相对于室内客运站的高度来说，也处于比较低的位置，因此，CO 的排放更容易受到地面下设置的排风口的影响。 参考文献 1王炜，项乔君，常玉林等.城市交通系统能源消耗与环境影响分析方法M. 北京：科学出版社，2002. 2宁智，张振顺，付娟等.怠速时汽车污染物在排气尾流中扩散特性的数值分析J.环境科学，2006，3:242-429. 3陈刚.地下车库通风量的确定与控制J. 暖通空调，2002，32（1）：62-69. 4葛凤华.地下停车库通风研究D.吉林大学，2007（6）. 5顾登峰，张泠，周春慧.地下车库污染物浓度的数值模拟J. 建筑热能通风空调，2007，26（1）:93-96.
