高铁站房进站口空气幕阻隔空气渗透数值模拟研究.pdf

摘要

高大空间建筑内部区域气流组织分布、热环境控制等问题，一直是影响人员舒适性及空调季

节设备运行能耗的重要影响因素。根据典型铁路站房能耗状况调研报告分析，仅因空气渗透引起

的热损失高达全空间总热损失的1/5。为了保证站房内旅客人员舒适性，同时降低空调季节温控

设备运行能耗，减少空气渗透对站房环境影响尤为必要。在室内热环境控制方面，空气幕因阻隔

分区特性在当今建筑中应用较为广泛，其阻隔渗透效果有效性主要受空气幕设计工况影响。因此，

本文将通过现场调研、理论分析及数值模拟来研究三个方面研究空气幕不同设计工况对空气渗透

的阻隔影响，并分析给出有效工况及最优工况选取依据，为站房空气幕设计提供参考。

首先依据现场调研结果对选取中部地区某高铁站进行建模，构建关于车站进站口、内外环境、

空气幕的三维模型，然后再基于N-S与K-ε两湍流方程，利用CFD软件进行数值仿真，模拟车

站采用水平循环式空气幕在不同设计工况下的阻隔效率。研究内容包括：1.研究冬夏两季高铁站

房检票进站口处渗透风流动特性。2.对高铁站房空气幕区域阻隔特性进行分析。3.研究空气幕不

同设计工况对渗透风阻隔效果分析，得出有效设计参数。根据理论分析及数值模拟本文主要研究

结果如下：

（1）车站空调季检票进站口门洞处因热压、风压产生复杂通风效应，因通风渗透所造成的热

损失巨大严重增加了空调季温控设备能耗。

（2）模拟空气幕速度工况设计，当射流风速与渗透风比值较小，空气幕阻隔效率随射流速度

的增大而提升，且不会引起近地侧卷吸效应；原设计工况阻隔夏季渗透风1m/s以下工况满足有

效设计，当渗透风为1.5m/s、2m/s，速度工况需要提升至6m/s、8m/s，阻隔效率分别提升23%、

36.2%；夏季工况渗透风速0.5m/s、1m/s、1.5m/s、2m/s，最佳阻隔风速及效率分别为4m/s，

86.5%；8m/s，85.5%；10m/s，80.2%；10m/s，75.3%。

（3）模拟空气幕角度工况，射流倾角朝向迎风侧且θ在0°~30°工况，阻隔效率随着射流倾

角的增大而提升；渗透风速2m/s工况，原设计工况不满足有效设计，速度工况需要提升至8m/s、

10m/s满足有效设计，阻隔效率相比原设计同角度工况提升42%、52.5%；对比发现空气幕射流

角度变化相较于速度与宽度改变提升效率并不明显。

（4）模拟空气幕喷口宽度工况，随喷口宽度的增加射流风速与渗透风比值较小工况较比值

较大工况效率提升明显；当渗透风2m/s工况，原设计工况喷口增加0.15m后满足有效设计，效

率提升34.7%。

（5）模拟冬季工况空气幕阻隔特性，发现冬季站房倒灌风严重增加了室内供热需求，模拟结

果表明冬季布设空气幕阻断方法并不可取，应采用布设门斗区或其他形式耦合空气幕降低渗透风

影响。

（6）基于人员吹风感最优送风工况研究，当渗透风2m/s，空气幕速度4m/s、喷口宽度0.2

m、射流温度设定27℃工况满足有效设计，且此工况在保证旅客通行效率前提下并能带给旅客最

佳舒适性感觉。

关键词：空气幕；渗透风；数值模拟；阻隔特性；舒适性

Abstract

Thedistributionofairflowandthermalenvironmentcontrolintheinteriorofhigh-risebuildingshas

alwaysbeenanimportantfactoraffectingpersonnelcomfortandenergyconsumptionofairconditioning

equipmentduringtheseason.Accordingtotheresearchreportontheenergyconsumptionoftypicalrailway

stationbuildings,theheatlosscausedbyairinfiltrationaloneisashighas1/5ofthetotalheatlossofthe

entirespace.Itisparticularlynecessarytoe