Learning Centre

Metrotunneliverkoston lämpöolosuhteiden hallinta Suomen ilmastossa

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Laine, Tuomas
dc.contributor.author Nurmi, Kalle
dc.date.accessioned 2016-09-22T08:59:30Z
dc.date.available 2016-09-22T08:59:30Z
dc.date.issued 2016-09-19
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/22186
dc.description.abstract Tarpeenmukaisten lämpöolosuhteiden saavuttaminen metrotunneliverkostossa on usein haastava tehtävä johtuen tunnelin suurista sekä vaikeasti arvioitavissa olevista ilma- ja lämpövirtauksista. Taloudellisesti ja ekologisesti kestävien sekä halutulla tavalla toimivien metrotunneliverkoston olosuhdehallintajärjestelmien toteuttaminen edellyttää sopivaa simulointiohjelmiston hyödyntämistä suunnittelun lähtötietojen selvittämistä varten. Suomen ilmastossa eniten haasteita metrotunnelin olosuhteille aiheuttaa kylmyys talvikuukausina. Tässä diplomityössä tutkittiin suomalaista metrotunnelihanketta, Länsimetroa, lämpöolosuhteiden hallinnan näkökulmasta. Työssä Länsimetro vaihe 2:n tunneliosuus, kuilut, sekä maanalaiset metroasemat mallinnettiin tunneleiden dynaamiseen olosuhdelaskentaan kehitetyn simulointiohjelmiston,IDA Tunnelin, avulla. Simulointien avulla eriteltiin ja analysoitiin merkittävimmät tekijät, jotka vaikuttavat erityisen kylmän talvi-ajan lämpötilojen hallintaan Länsimetron tunneliosuuksilla ja asemilla. Lisäksi määritettiin, kuinka paljon Länsimetron tunneliosuuden sekä asemien lämpötiloja on talvella mahdollista nostaa heikentämällä tunnelin ilmanvaihtoa sekä aerodynaamista toimintaa. Simuloinneissa osoittautui, että Länsimetron tunnelin lämpötila pysyy talvella keskimäärin plussan puolella, mutta poikkeuksellisen ankaran pakkasjakson aikana tunnelin lämpötila putoaa nopeasti pakkasen puolelle. Lämpötilan voimakas putoaminen kovalla pakkasella on seurausta paineentasauskuilujen sekä metroasemien liukuporraskuilujen kautta kulkevista suurista ilmavirtauksista, jotka jäähdyttävät tunnelia tehokkaasti pakkasjakson aikana. Kovalla pakkasella tunnelin lämpötilan putoamista voidaan hidastaa paineentasauskuilujen säleikköjen osittaisella sulkemisella. Säleikköjen kuristaminen kuitenkin häiritsee tunnelin aerodynaamista toimintaa, mikä ilmenee ilmavirran nopeuksien, sekä yli- ja alipaineiskujen kasvuna tunnelissa sekä metroasemalla. Simuloinneissa osoittautui, että säleikkökuristuksen rajoittava aerodynaaminen tekijä on asemien oviaukkojen ilmavirran nopeudet, joiden raja-arvot ylittyvät ensimmäisenä, kun paineentasauskuilujen säleikköjä aletaan kuristaa. Jos ilmavirran raja-arvojen pieni ylitys sallitaan, on mahdollista käyttää säleikköjen kuristustasoa, jolla suurin osa tunnelista pystyttäisiin pitämään plussan puolella myös kovan pakkasjakson aikana. Lisäksi simuloinneissa tutkittiin säleikköjen tarpeenmukaista aukiolon ohjausta painesäädön avulla. Simulointimalliin ohjelmoitiin makro, joka ohjasi säleikköjen aukioloa yli- tai alipaineen avulla. Paineohjaus ei simuloinneissa kuitenkaan selkeästi osoittautunut säleikköjen vakiokuristusta paremmaksi ratkaisuksi. fi
dc.description.abstract Achieving acceptable thermal conditions in the subway tunnel network is commonly challenging problem due to the major air- and heatflows which are difficult to predict. In order to implement well working, economically optimized and sustainable thermal control system for the subway tunnel, the suitable simulation program must be utilized. Finnish climate may cause frost in tunnel at wintertime, which is the most challenging indoor condition problem for the subway tunnel in Finland. In this thesis, the Finnish subway-tunnel project, Länsimetro, was studied from the thermal conditions point of view. The aim of this study was to define the most important factors which will affect the control of the thermal conditions of the Länsimetro-tunnel in wintertime. In addition, it was analyzed how much it is possible to raise the temperature of the Länsimetro-tunnel by reducing the quality of aerodynamical function of the tunnel system. For the study, the newest part of the Länsimetro-line (Länsimetro phase 2) was modeled by using tunnel-specialized simulation program, IDA Tunnel. The study proved that most of the time the temperature of the Länsimetro-line stays above zero degree, but when unusually severe frost-period occurs, the temperature of the Länsimetro-line will quickly drop below zero degree. A rapid fall in temperature is due to the major airflows, which go through the pressure relief shafts and the escalators in the underground stations. When unusually severe frost-period occurs, it is possible to slow down temperature falling by using partially-closed dampers in the pressure relief shafts. However, closing the dampers will disturb the aerodynamical function of the tunnel system, which can be seen as a growing airflow speeds and pressure shocks in the tunnel system. The study proved that the limiting factors of partially closed dampers are airflow speeds in the stations. If the minor airflow speed limit overrun is allowed, it is possible to use the position of the dampers in which most of the tunnel could be kept above zero degree even during the hard frost. In addition, the operation of the pressure-controlled dampers was studied. A macro, which controlled the opening-level of the dampers and which measured positive or negative pressure, was modelled into simulation model. The study proved that pressure-controlled dampers weren’t noticeably better than the regular dampers. en
dc.format.extent 71
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso fi en
dc.title Metrotunneliverkoston lämpöolosuhteiden hallinta Suomen ilmastossa fi
dc.title The control of the thermal conditions of the subway tunnel network in Finnish climate en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword olosuhdehallinta fi
dc.subject.keyword tunneli fi
dc.subject.keyword Länsimetro fi
dc.subject.keyword simulointi fi
dc.subject.keyword ilmavirtaus fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201609224195
dc.programme.major LVI-tekniikka fi
dc.programme.mcode K3008 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Kosonen, Risto
dc.programme Energia- ja LVI-tekniikan koulutusohjelma fi
local.aalto.openaccess yes
dc.rights.accesslevel openAccess
local.aalto.idinssi 54428
dc.type.publication masterThesis
dc.type.okm G2 Pro gradu, diplomityö


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse