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城市地下综合管廊热力舱散热及通风研究

城市地下综合管廊热力舱散热及通风研究

作者：刘旭辉华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

城市地下综合管廊是指用于集中敷设电力、热力、给排水等市政管线的公共隧道,并配置相应的监测维护设施,实行地下建设的一体化管理。综合管廊解决了直埋敷设中道路反复开挖的问题,延长了管线的使用年限,已成为解决城市发展中管线与空间... 详细信息

城市地下综合管廊是指用于集中敷设电力、热力、给排水等市政管线的公共隧道,并配置相应的监测维护设施,实行地下建设的一体化管理。综合管廊解决了直埋敷设中道路反复开挖的问题,延长了管线的使用年限,已成为解决城市发展中管线与空间矛盾的有效手段和必然趋势,近年来在我国得到广泛关注和推广。热力管线作为管廊内主要热源,一方面其热损影响城市集中供热效率,其次封闭空间中管线持续散热导致舱室温度升高、氧气不足,这些问题既威胁管线和作业的安全,又关系通风系统设计和运行成本。然而目前对于综合管廊热力舱供热管线散热及通风方面的研究尚少,相应的规范标准也不完善。因此,本文对该课题开展了研究,以求为今后管廊相关工程设计及规范制定提供科学依据。本文首先针对管廊热力舱供热管线散热问题,基于传热学和管沟敷设研究,确定了管线热损的理论计算流程。参考电缆沟等埋地热源温度场研究,并结合热力舱管线敷设相关文献,确定了舱室供热管线散热的数值分析模型。该模型能够反映舱内空气的换热流动情况,为管道保温设计等方面研究提供新思路。基于理论计算及数值模拟,研究了土壤热导率、大气温度等因素对管线散热的影响;基于理论及模拟误差分析,进一步探讨土壤热阻经验式的适用性,经数据拟合得到相应修正系数。此外,研究了存在电缆热源的多舱结构对供热管线散热的影响。结果表明,由于管廊埋深浅,管线热损受大气温度、覆土深度、土壤热导率的影响,变动范围较大;管线热损的理论与模拟值平均误差在3%以内,主要因土壤热阻计算式引起;热力舱覆土越浅、宽高比越大,则土壤热阻经验式误差越大;多舱结构对供热管线散热基本无影响,但当考虑电缆载流时,电缆舱温度升高会抑制供热管向土壤的散热。其次,基于CFD数值分析,对热力舱机械通风条件下气流组织规律进行研究,并引入空气龄等指标评价通风效果。在此基础上,进一步分析了进风温度、排风量大小对气流组织的影响,探讨了通过管廊排风热回收调控进风温度方案的可行性。结果表明,舱室入风端出现回流,管线散热对空气产生的热升力易阻碍新风纵向流通;当进风温度提高,参与工作面空气流通的风量增大,流动形式越来越接近活塞流,人体呼吸面的排污能力得到显著提升;可利用管廊热力或电力舱排风余热调控进风温度,实现通风和能源回收的双效节能。

关键词：综合管廊热力舱管线散热机械通风数值模拟

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综合管廊热力舱温度场及热相容性分析

综合管廊热力舱温度场及热相容性分析

作者：刘卓哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

综合管廊是提升城市韧性发展及综合承载力的新兴基础设施,其在综合利用地下空间资源、解决城市拥堵、改善城市人居环境等方面成效显著。热力管道作为入廊高危管道,其运维安全及所属舱室环境安全是保证管廊正常运行的前提条件。开展综合... 详细信息

综合管廊是提升城市韧性发展及综合承载力的新兴基础设施,其在综合利用地下空间资源、解决城市拥堵、改善城市人居环境等方面成效显著。热力管道作为入廊高危管道,其运维安全及所属舱室环境安全是保证管廊正常运行的前提条件。开展综合管廊热力舱温度场和热相容性研究,可以为入廊热力管道的安全运行和标准化研究提供参考依据,对提升综合管廊工程建设水平具有实际借鉴意义。本文通过文献调研综合管廊设计规范及工程案例,分析入廊热力管道及其相容性、热力舱室特征、通风系统特点。在此基础上对入廊热力管道进行传热特性分析,推导符合入廊热力管道实际工况的热损失计算公式。建立考虑通风影响的热力舱温度场数值模型,结合西安某综合管廊热力独立舱,利用CFD模拟分析机械通风模式下热力独立舱的温度场及其影响因子,并提出活塞风入廊的新型通风模式。结合大连某综合管廊热力综合舱,模拟分析电力线缆和热力管道同舱敷设的热力综合舱温度场,研究电力线缆和热力管道之间的热相容性及其影响因素。分析西安综合管廊热力独立舱温度场可知,在机械通风模式下,舱室温度沿管廊内气流组织流动方向逐渐升高,2次/h的通风量即可满足舱室排热需求。舱室横断面垂直方向最大温差2.4℃,检修区左右边界平均温差4℃。前50m长的舱室段温度低于0℃,舱室内部易结冰。增加通风量能有效降低热力舱平均温度,但降低幅度呈递减趋势,而通风速度能有效优化舱室出入口端温度场。针对综合管廊和轨道交通衔接共建的发展趋势,提出活塞风入廊通风的新型通风模式。在活塞风通风模式下,舱室温度场经16个活塞风送风周期后可达稳定状态,温度波动基本控制在1℃以内。舱室平均温度24.5℃,通风入口端温度提高到13℃,能有效解决舱室入口端结冰和舱室整体温度过冷的问题。在最低和最高的最不利送风温度工况下,舱室温度场依然维持在7℃6℃之间,进一步验证了活塞风入廊的可行性。增加活塞风通风量可以缩短温度场稳定所需周期和降低舱室平均温度。分析大连综合管廊热力综合舱温度场可知,热力综合舱内电力线缆敷设区域的环境温度在热力管道散热量影响下提高1℃左右,且该温升效果有利于电力线缆运行,热力管道和电力线缆同舱敷设热相容性良好。热力综合舱通风换气次数每减少1次/h,巡检区域的平均温度提高1.8℃,电力线缆周围环境提高4℃以上。通风量对电力线缆和热力管道热相容性影响程度高,应控制在合理范围之内。

关键词：综合管廊热力舱热力管道温度场活塞风

综合管廊热力舱在机械通风模式下温度场的模拟分析

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区域供热 2018年第5期 34-41页

作者：王雪梅谭羽非于克成刘卓哈尔滨工业大学建筑学院寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室中交第二公路勘察设计研究院有限公司

综合管廊是提升城市韧性发展及综合承载力的新兴基础设施,热力管道作为入廊高危管道,其运维安全及所属舱室环境安全是保证管廊正常运行的前提条件。热力舱温度场对管线及设备的可靠运行、运维人员的安全工作环境、以及管线相容性等方面... 详细信息

综合管廊是提升城市韧性发展及综合承载力的新兴基础设施,热力管道作为入廊高危管道,其运维安全及所属舱室环境安全是保证管廊正常运行的前提条件。热力舱温度场对管线及设备的可靠运行、运维人员的安全工作环境、以及管线相容性等方面都有重要影响。本文采用数值模拟的方法对综合管廊内热力舱的温度场及影响因素进行了研究。研究表明在2次/h的机械通风模式下,舱室存在过冷现象。通风量和通风速度都是影响温度场分布规律的重要因素,通风量主要调节热力舱中后段温度场,通风速度能有效优化热力舱入口端和出口端温度场分布,从而为入廊热力管道的安全运行和标准化研究提供参考依据。

关键词：综合管廊热力舱温度场数值模拟机械通风

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穿河隧道热力舱热水管道设计要点

暖通空调 2020年第11期50卷 57-61页

作者：卢迪柳颖天津市热电设计院有限公司

介绍了某市穿河隧道工程概况与管廊常规设计形式。针对该工程实施的热力舱热水管线工艺,提出了设计中的关键点和技术解决方案。与常规管廊敷设管线的形式进行对比,提出了适应项目特点的设计要点。

关键词：穿河隧道热力舱热水管道布置形式安全性泄漏

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综合管廊热力舱的设计要点

煤气与热力 2021年第12期41卷 8-9,42页

作者：张垒李雪明高清波中国市政工程西北设计研究院有限公司甘肃兰州730030 郑州市颖达热力工程设计院河南郑州450000 河南省城乡规划设计研究总院股份有限公司河南郑州450000

以郑州某综合管廊为例,对热力舱(供热介质为热水)设计要点及需要注意的问题进行分析。入廊供热管道设计与管廊结构本体设计宜同步进行。充分论证管廊断面形式,尤其是敷设大管径供热管道的热力舱,应采取合理的布置方式。固定支架及其预... 详细信息

以郑州某综合管廊为例,对热力舱(供热介质为热水)设计要点及需要注意的问题进行分析。入廊供热管道设计与管廊结构本体设计宜同步进行。充分论证管廊断面形式,尤其是敷设大管径供热管道的热力舱,应采取合理的布置方式。固定支架及其预埋件在施工过程中同步实施。大管径供热管道宜采用自然补偿与补偿器补偿结合的方式,尽量减少补偿器的设置。热力舱节点设计应充分考虑并预留足够的管道补偿空间,方便管道接入及引出。管道阀门及补偿器等组成件位置应留够操作、检修空间。

关键词：综合管廊热力舱大管径设计要点

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综合管廊热力舱不同通风形式的数值研究

综合管廊热力舱不同通风形式的数值研究

2021供热工程建设与高效运行研讨会

作者：赵国明山东建筑大学

为进一步提高城市地下综合管廊工程通风品质,文章提出热力舱（或含有热力管道的舱室）内常规式、偏移式两种通风形式,基于k-ε模型,对热力舱内气流作出适当的假设,通过airpak模拟得到冬季工况下舱内气流的空气龄值。

关键词：热力舱通风形式 airpak 空气龄

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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通风方式和风速对综合管廊温湿度场的影响

煤气与热力 2021年第7期41卷 7-12,S0041,S0042页

作者：刘婷樊越胜王欢田国记张鑫牛兵兵武书恒西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院陕西西安710055

通过数值模拟方法,对青岛某综合管廊200 m长热力舱在3种通风方式(自然进风+机械排风、机械进风+自然排风,机械进风+机械排风)下和不同进风速度(3.0、3.5、4.O,4.5、5.0 m/s)下,冬季温度及夏季相对湿度分布特性进行对比分析。结果表明:... 详细信息

通过数值模拟方法,对青岛某综合管廊200 m长热力舱在3种通风方式(自然进风+机械排风、机械进风+自然排风,机械进风+机械排风)下和不同进风速度(3.0、3.5、4.O,4.5、5.0 m/s)下,冬季温度及夏季相对湿度分布特性进行对比分析。结果表明:祝械进风+自然排风方式下,进口速度为3.0 m/s时,沿综合管廊长度方向温度明显升高。机械进风+机械排风方式下综合管廊内温度最低,机械进风+自然排风稍高,两者温度最大相差1.8K。机械进风+机械排风方式下,随着进风速度的增大,同一截面上的平均温度降低。进风速度的增大也使综合管廊内壁的表面传热系数增加,综合管廊内的温度降低。机械进风+自然排风方式下,进风速度4.0 m/s时,综合管廊入口段相对湿度较低,中间段及出口段的相对湿度处于较高状态,同一截面竖直方向出现相对湿度分层,下部的相对湿度高于上部。3种通风方式下,进风速度4 m/s时,综合管廊沿长度方向相对湿度均呈现上升趋势,但在后半段趋于平缓。改变通风方式对除湿效果的影响不大。机械进风+机械排风方式下,不同进风速度下在130 m后综合管廊的相对湿度趋于一致。相同通风方式下,随着进风速度的增加,温度分布越均匀,而相对湿度的均匀性则越差。在进风速度相同时,不同通风方式下温湿度均匀性由优到劣依次是机械进风+机械排风、自然进风+机械排风,机械进风+自然排风。3种通风方式下,温度不均匀系数最大相差为15.6%,相对湿度不均匀系数最大相差为13.9%。

关键词：综合管廊热力舱通风方式温湿度场数值模拟

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热力管道直埋与综合管廊敷设方案的经济比较

煤气与热力 2017年第6期37卷 14-17页

作者：张越中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津300381

对热力管道直埋敷设和热力管道在综合管廊内敷设两种方式在投资上进行比较。通过工程实例,得出热力舱及热力舱内热力管道在综合管廊中的投资比例。对热力管道直埋敷设与热力管道在综合管廊内敷设这两种方式的选择提出建议。

关键词：综合管廊热力管道直埋热力管道入廊热力舱综合造价