CN208460295U - 一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，包括底层和双层风道系统构成的建筑模型，建筑模型内设有燃烧装置、温度传感器，温度传感器通过信号收集装置与计算机连接。本实用新型的有益效果为：平台模块化程度高，操作简单，成本低，且后续可改造性强，适用性好，可以通过调整不同的火源强度和通风速度，全面的测试通风系统的性能，提高了装置的适用范围，且装置全透明，可观测性好，可精确测量建筑内温度变化情况。

Description

一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台

技术领域

本实用新型涉及有上盖物业的地下大空间机械通风排烟技术领域，具体是一种可用于地下地铁车辆段火灾通风排烟模式烟气流动模拟研究平台。

背景技术

近年来，随着国内城镇化进程推进，城市人口密度越来越大，地面道路拥堵不堪，各大城市均在建设或已建设地铁车辆段，同时由于对城市面积合理利用的需要，地面建设上盖物业同时地下设置地铁车辆段的建筑不断增多。该特殊结构的建筑仍属于地下建筑，自然排烟能力不足，同时又是大空间建筑，目前的消防法规不能完全满足设计要求。因此需要对该类型建筑的通风系统进行详细研究，在发生火灾时，能够对火灾烟气进行有效控制，为人员疏散和设备安全提供安全可靠的环境，对于减少人员伤亡和降低经济损失具有重要意义。

目前针对建筑的机械通风系统的研究有三种研究方法，一是全尺寸实验研究，二是小尺寸模型研究以及三是数值模拟研究。其中，全尺寸实验研研究前期准备时间长、实验的可重复性差、人力物力消耗大，并且该类建筑数量少，实地实体实验数据十分缺乏，数值模型参数难以确定且缺乏实验数据进行对比验证，因此，选择小尺寸模型对该类含有上盖物业的地铁车辆段建筑进行实验，通过设计实验平台研究机械通风系统作用下建筑内部的温度分布，烟气扩散现象，烟气沉降速度等规律，可以为相关建筑的数值模拟研究提供实验对比数据和理论支撑，并且可以为国内该类型的建筑消防法规提供依据，同时对提高机械通风系统的可靠性实用性也具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供了提供一种地铁车辆段机械通风系统的模拟实验平台，以用于研究含上盖物业的地铁车辆段建筑在发生火灾时，建筑内的烟气的扩散和沉降规律，烟气的排除效率和机械排烟控制能力规律等，为机械通风系统在含上盖物业地铁车辆段中应用的可靠性研究提供直接的实验验证和理论支持。

目的之二，为后续类似建筑的数值模拟研究提供大量的数据支撑，以完善数值模型，提高数值模拟精度。

本实用新型所述的一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，其采用的技术方案为，包括建筑模型、温度传感器、信号收集装置和计算机，所述建筑模型包括底层及设在底层上方的双层风道系统，所述底层为由上下平行的顶板、底板以及垂直连接所述底板和所述顶板的侧板构成内部中空的长方体结构，所述侧板上设有等距设有若干侧窗，所述双层风道系统包括排烟风机和至少一个双层风道装置，所述双层风道装置通过软管与所述排烟风机连接，所述底板中心设有燃烧装置，所述底层内均匀设有若干立柱，若干所述立柱的上下两端分别与所述顶板及所述底板对应连接，所述立柱上设有所述温度传感器，所述温度传感器通过信号收集装置与所述计算机连接。

进一步改进，所述双层风道装置包括内部中空且上下平行设置的上层风道和下层风道，所述上层风道的左端与所述排烟风机通过软管连接，所述上层风道的右端底部设有平衡烟口，所述下层风道的底部从左到右依次等距设有若干进烟口，所述下层风道的顶部中间设有排烟口，所述排烟口和所述平衡烟口对应连通。

现有设计中的风道通常为单层，为了保证区域内的烟气均能被吸入风道内，风道沿其长度方向通常会设至一个以上排烟口，风道上的各个排烟口到排烟风机的距离不同，每个排烟口受到的风机压力相差较大，排烟不均衡，效果不好。

本申请的技术方案中，在每个防烟风区顶端分别设置双层风道装置，使每个防烟风区内的烟气均能通过双层风道装置排出；通过上下两层的风道设计，将下层风道吸收的烟气通过上层烟道端部的同一个平衡烟口进入上层烟道，当发生不同位置火灾时，每个排烟口的压力相差不会很大，排烟均衡。

进一步改进，所述上层风道与所述下层风道固定连接，上层烟道和下层烟道可通过焊接、铆接、一体铸造等方式固定连接在一起；为加强所述平衡烟口与所述排烟口连接处的密封效果，可在其连接处设置一圈密封圈。

进一步改进，所述下层风道的前后两侧分别设有贯穿所述下层风道左端的卡槽，所述上层风道底部设有与所述卡槽相配合的卡条，所述卡条卡设在所述卡槽内。

为了平衡多个进烟口受到的压力，在下层风道顶端的中部设置了将排烟口，所述排烟口需与上层烟道端部的平衡烟口对齐并连通，在组装该设备时，需要花费较多的时间对齐并调整上下层风道的位置，费时费力，组装不方便；因此，作为双层风道的又一种变形，在下层风道的前后两侧沿其长度方向卡槽，卡槽的长度最好不超过下层风道的长度的1/2，上层风道底部靠近平衡烟口一端设有与卡槽相匹配的卡条，组装时，将卡条从卡槽左端推入，向右移动直至顶住卡槽，平衡烟口和排烟口对齐；为了保证所述平衡烟口与所述排烟口连接处的密封性，在其连接处设有一圈密封圈。

进一步改进，所述顶板上向下延伸设有所述至少一个挡烟垂壁，所述挡烟垂壁将所述底层分隔为一个以上防烟分区，每个所述防烟风区上方均设有一个双层风道装置。

进一步改进，所述燃烧装置为可调式燃烧盘。

进一步改进，每个所述立柱内从上至下均设有若干通孔，每个所述立柱至少一个通孔内设有所述温度传感器。

本实用新型所述的大型地下车库自然通风系统实验装置，其有益效果为：

1.本实用新型模块化程度高，操作简单，成本低，且后续可改造性强，适用性好。

2.首次建立了含上盖物业地铁车辆段机械通风模拟实验装置。

3.可以通过调整不同的火源强度和通风速度，全面的测试通风系统的性能，提高了装置的适用范围，且装置全透明，可观测性好，可精确测量建筑内温度变化情况。

4.内嵌式传感器布置方式，避免了传感器及连接装置对内部气流的干扰，提高了结果准确性。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型立体结构示意图。

图2是所述底层俯视结构示意图。

图3是底层及双层风道系统主视结构示意图。

图4是实施例1双层风道装置主视剖面结构示意图。

图5是实施例2双层风道装置左视结构示意图。

图6是实施例2双层风道装置主视结构示意图。

其中：1-底层，11-顶板，12-底板，13-侧板，14-侧窗，15-挡烟垂壁，16-立柱，2-双层风道系统，21-排烟风机，22-双层风道装置，221-上层风道，222-下层风道，223-平衡烟口，224-进烟口，225-排烟口，226-卡槽，227-卡条，3-温度传感器，4-信号收集装置，5-计算机，6-燃烧装置，。

具体实施方式

实施例1

如图所示，一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，包括建筑模型、温度传感器3、信号收集装置4和计算机5，所述建筑模型包括底层1及设在底层1上方的双层风道系统2，所述底层1为由上下平行的顶板11、底板12以及垂直连接所述底板12和所述顶板11的侧板13构成内部中空的长方体结构，所述底层材料由耐火玻璃及金属框组成，其总长度为2.2m、宽1.4m、高0.12m，所述耐火玻璃和金属框的厚度均为0.05m，所述侧板13上设有等距设有若干侧窗14，所述侧窗的长为0.08m、高为0.036m，每两个相邻侧窗的距离为0.08m；所述顶板11上向下延伸设有所述三个挡烟垂壁15，所述挡烟垂壁的下探距离为0.01m，三个所述挡烟垂壁15将所述底层1分隔为四个防烟分区。

所述双层风道系统2包括排烟风机21和四个双层风道装置22，每个所述防烟分区上方分别设有一个双层风道装置22，所述双层风道装置包括内部中空且上下平行设置的上层风道221和下层风道222，所述上层风道与所述下层风道固定连接；所述上层风道221的左端与所述排烟风机21通过软管连接，所述下层风道222的底部从左到右依次等距设有4进烟口224，每个所述进烟口的长为0.06m、宽为0.024m，每两个相邻进烟口的间距为0.24m；所述下层风道222的顶部中间设有排烟口225，所述排烟口的长为0.06m、宽为0.05m，所述上层风道221的右端底部设有平衡烟口223，所述平衡烟口的尺寸与所述排烟口的尺寸相等，所述排烟口225和所述平衡烟口223对应连通，最为优选，所述平衡烟口与所述排烟口连接处设有一圈密封圈。

所述排烟风机由可拆卸的金属支架固定在底层外部，本实施例中个，采用的排烟风机由一台带调频器的电机驱动，风机出风口向上，风机型号为8025-EC-220，尺寸为0.08mX0.08mX0.03m，变频器型号为慧京-220，可实现无极调速，并且变频器在使用中午火花，具有防爆和环境适应能力强的优点，风机风速由UT363叶轮式风速测试仪测得，测定范围为0-15m/s。

所述底层内均匀设有14个立柱16，每个所述立柱16的上下两端分别与所述顶板11及所述底板12对应连接，每个所述立柱16内从上至下均设有若干通孔，每个所述立柱的至少一个通孔内设有所述温度传感器3，所述温度传感器3通过信号收集装置4与所述计算机5连接。

所述温度传感器采用WZP-187不锈钢防水耐高温探头的Pt-100铂热电阻传感器，信号收集装置为PAC-I7015，数据采集频率为2Hz，精确度0.01度。

所述底板12的中心设有燃烧装置6，所述燃烧装置6为现有技术中的可调式方形燃烧盘，所述燃烧盘的宽度为0.05m，其长度在0-0.1m范围内可调节，燃烧盘的深度为0.05m。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，所述上层风道221和所述下层风道222活动连接，所述下层风道222的前后两侧分别设有贯穿所述下层风道左端的卡槽226，所述上层风道221底部设有与所述卡槽226相配合的卡条227，所述卡条227卡设在所述卡槽226内，所述排烟口225和所述平衡烟口223对应连通，最为优选，所述平衡烟口与所述排烟口连接处设有一圈密封圈。

实验步骤：

1、将上述建筑模型、温度传感器、信号收集装置、燃烧盘和计算机等装置组装并连接后，放水平试验台校准，对温度传感器和燃烧装置进行标定；

2、根据所需要模拟的工况计算燃烧器所述需功率，通过调整标定过的燃烧器开口尺寸，分别将不同燃烧功率调整至对应值；

3、根据选定的火源功率确定排烟风机风量；

4、向燃烧器内注入燃料，加注量不超过燃烧器深度的三分之一，所述燃料为纯度99.97%的乙醇，将燃料点燃，开始记录时间、收集数据；

5、完成实验后，先熄灭燃烧器，关闭温度传感器和信号收集装置，关闭实验风机，待实验平台内温度稳定到室温后，开始下一组实验。

燃烧装置内产生的烟气从下层风道的进烟口进入下层风道，然后从排烟口进入上层风道内，通过平衡烟口调节各个进烟口的受力，烟气由排烟风机排出管外，温度传感器探测底层内的温度并将数据通过信号收集装置传送至计算机。

以上所述仅为本实用新型的优选方案，并非作为对本实用新型的进一步限定，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的各种等效变化均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，其特征在于，包括建筑模型、温度传感器、信号收集装置和计算机，所述建筑模型包括底层及设在底层上方的双层风道系统，所述底层为由上下平行的顶板、底板以及垂直连接所述底板和所述顶板的侧板构成内部中空的长方体结构，所述侧板上设有等距设有若干侧窗，所述双层风道系统包括排烟风机和至少一个双层风道装置，所述双层风道装置通过软管与所述排烟风机连接，所述底板中心设有燃烧装置，所述底层内均匀设有若干立柱，若干所述立柱的上下两端分别与所述顶板及所述底板对应连接，所述立柱上设有所述温度传感器，所述温度传感器通过信号收集装置与所述计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，其特征在于，所述双层风道装置包括内部中空且上下平行设置的上层风道和下层风道，所述上层风道的左端与所述排烟风机通过软管连接，所述上层风道的右端底部设有平衡烟口，所述下层风道的底部从左到右依次等距设有若干进烟口，所述下层风道的顶部中间设有排烟口，所述排烟口和所述平衡烟口对应连通。

3.根据权利要求2所述的一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，其特征在于，所述上层风道与所述下层风道固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，其特征在于，所述下层风道的前后两侧分别设有贯穿所述下层风道左端的卡槽，所述上层风道底部设有与所述卡槽相配合的卡条，所述卡条卡设在所述卡槽内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，其特征在于，所述顶板上向下延伸设有所述至少一个挡烟垂壁，所述挡烟垂壁将所述底层分隔为一个以上防烟分区，每个所述防烟风区上方均设有一个双层风道装置。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，其特征在于，所述燃烧装置为可调式燃烧盘。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种地铁车辆段机械通风系统模拟实验装置研究平台，其特征在于，每个所述立柱内从上至下均设有若干通孔，每个所述立柱至少一个通孔内设有所述温度传感器。