通过建模火灾期间空气流速和一氧化碳浓度的变化来优化隧道通风系统

摘要

本研究利用基于Fire Dynamics Simulator (FDS)的数值建模方法，针对上海地铁隧道某段进行了火灾场景下隧道通风优化的研究。该模型评估了温度变化、热量释放速率、一氧化碳浓度以及维持结构安全和支持喷水灭火系统所需的空气流量。研究结果表明，进气流量对隧道内的热力和气体动力条件有显著影响：气体温度在420至720摄氏度之间变化，热量释放速率介于2至9兆瓦之间，在火灾最剧烈阶段，隧道出口处的一氧化碳浓度峰值达到了约1500 ppmv。根据空气流量与温度之间的关系，研究确定了两个关键控制阈值：当隧道温度达到138摄氏度时，应启动机械通风系统；而在温度接近525摄氏度时，则需要加强通风并配合喷水灭火系统。计算还显示，在最关键阶段，所需的空气供应量增加了约3.6倍。这表明，通过依次启动通风和喷水灭火子系统，可以在火灾初期避免不必要的全负荷运行，从而提高隧道应急管理的能源效率。所提出的控制逻辑为协调通风和喷水灭火系统的运行提供了实际依据，同时确保达到目标空气质量及结构保护要求。