簡述隧道通風系統設計

李莉

摘要：為了緩解城市地面交通壓力，城市隧道、地鐵也在各個城市相繼建成。通過對國內現有鐵路，公路的觀察和分析，其中隧道的占有比已達到很高的地位，而隧道內通風系統在其中的安全作用及能耗占有很高的比重。隧道通風系統是隧道安全運行的重要組成部分，通風系統能否正常工作與隧道內運行環境條件、運行效率、運行安全密切相關。本文重點介紹通風系統設計的原則、標準，簡述隧道通風檔案的設計。

關鍵詞：隧道;通風系統;設計

隨著我國交通建設的快速發展，公路隧道越建越多，越建越長;城市人口的日益增多，也給城市的交通帶來巨大的壓力，為了緩解城市地面交通壓力，城市隧道、地鐵也在各個城市相繼建成。通過對國內現有鐵路，公路的觀察和分析，其中隧道的占有比已達到很高的地位，而隧道內通風系統在其中的安全作用及能耗占有很高的比重。本文對城市隧道的通風系統設計作簡單論述。

一、設計原則

1）正常行車和發生交通阻塞時，隧道通風系統應提供足夠的新風量，稀釋隧道內車輛行駛時排出的廢氣，使洞內Co濃度、煙霧濃度滿足行車安全要求和人員衛生要求，同時控制隧道內溫度上升，防止洞內過熱;

2）火災事故情況下，通風系統應具有排煙功能，并能控制煙霧和熱量的擴散，而且為逗留在隧道內的乘用人員、消防人員提供一定的新風量，為司乘人員安全疏散及消防人員救援創造條件。

3）在確保通風設備可靠性及節能運行、節約工程投資的條件下優選適當的通風方式。

4）積極慎重的采用新理論、新技術、新材料、新設備、新工藝，使所選隧道通風系統達到安全實用、質量可靠、經濟合理、技術先進的要求。

5）控制工程對于環培質量的影響，能滿足環保及節能方面的要求。

二、設計標準

正常：80～30車（km/h）， CO濃度100（ppm），煙霧濃度0.0065～0.0075（m-1）， NO2濃度1（ppm）;

局部阻滯（1km）：10車（km/h）， CO濃度150（20min），煙霧濃度0.009， NO2濃度1;

全程阻滯，20車（km/h）， CO濃度150（20min），煙霧濃度0.009， NO2濃度1;

尾氣排放標準：基準排放量：CO取0.007m3/（veh·km），VI取2.0m3/（veh·km）基準排放量逐年遞減率取2%，最大折減年限不宜超過30年;

火災排煙：同時只發生一處火災，火災釋放熱量：300MW，排煙風速約為4m/s;

換氣次數：近期3次/h，遠期4次/h，換氣風速取2.5m/s。

三、隧道通風方案

初步設計階段對本項目多種通風方案進行比選。綜合考慮隧道計算需風量，隧道縱坡、洞內通風質量、隧道進出口環境條件、技術經濟、城市規劃、征地拆遷等多方面因素，通風系統采用：左線兩豎井分三段送排式縱向通風方式;右線單豎井分兩段送排式縱向通風方式;服務隧道主要滿足火災和換氣要求，采用全射流縱向式通風方式。

1）計算需風量

建立通風網絡計算模型，分別計算了正常運營、交通阻滯、火災排煙三種工況下的隧道設計需風量。

2）洞內附屬用房通風系統設計

洞外變電所、地面水泵房、地面風機房等洞外設備用房的通風空調系統設計。泵房設機械通風系統，通風量按4次/h換氣次數計算。隧道內弱電設備室、10/0.4kV 變電所設過渡季節機械通風系統，通風量按排除過渡季節室內余熱量計算。

弱電設備室、10/0.4kV變電所、泵房均為設備用房，不屬于可燃物較多且經常有人停留的房間，不設機械排煙系統。對于長度超過20m的走道設置機械排煙、補風系統，排煙、補風系統與平時通風系統合用。

3）機械通風系統設計

廢水泵房、雨水泵房設機械通風系統，通風量按4次/h換氣次數計算。變電所設機械通風系統，通風量按排除室內余熱量計算。變電所內設軸流風機，當室內空氣溫度達到36℃時開啟通風系統排除設備用房內發熱量，低于32℃時關閉通風系統。

4）空調系統設計

隧道洞內變電所設置柜式空調供人員檢修時使用，室外機置于行車隧道層。

5）控制系統設計

（1）運營通風控制：

隧道內通風設備設有--套前饋節能控制系統，控制模式如下：從數據庫調取n時段的交通流數據輸入交通量預測模型，自動預測出n+1時段的交通量;同時，VICO/NO2檢測儀記錄在n時段交通流作用下的實測濃度，結合空氣動力學模型和污染物模型計算得到的n時段和n+1時段的理論值，得到污染物的預測增量，將其輸入控制器，經控制器運算后確定射流風機開啟臺數及軸流風機臺數和功率。該系統與綜合監控系統留有接口，可獨立運行，也可作為一個子系統與納入中控室，方便值班人員的操作和控制。

通風系統的控制由中央控制和就地控制兩級組成，就地控制具有優先權。隧道用大型軸流風機、射流風機均預留相應接口，并能夠在中控室內顯示其運行狀態。射流風機采用分組控制，同一里程處并聯的3臺射流風機為同步控制。定義行車方向為射流風機安裝正向，與行車方向的反向為射流風機安裝反向。射流風機為耐高溫250"C/1h，風機帶2D消聲器。風機從靜止達到全速啟動啟動時間不大于30s，而由正轉至逆轉（或逆轉至正轉）之全速啟動時間不大于60s。

當隧道內空氣品質不能滿足設計要求時，首先應增加軸流風機開啟數量，其次增加射流風機運行數量，風機關閉時應首先減少射流風機臺數，其次減少軸流風機數量。軸流排風機運行效率≥76%，風機帶防喘振裝置，耐溫250"C/lh。風機采用降壓啟動方式，火災時風機從靜止到全速運轉時間不大于60s。

（2）火災通風控制

事故工況需于180秒內完成相應隧道通風設備的控制運行，當中包括風機由靜止至啟動及相關風閥開關活動時間。運營通風系統與火災通風系統采用同一套通風設備。根據運營通風的分段，采用分段排煙方式。一旦隧道發生火災，隧道暫時關閉，左右線隧道都只能允許車輛和人員撤出隧道，嚴禁車輛進入隧道。通風系統進入排煙運行程序，及時有效地控制煙霧的流動并迅速排出隧道。

四、結束語

隧道通風系統是隧道安全運行的重要組成部分，通風系統能否正常工作與隧道內運行環境條件、運行效率、運行安全密切相關。隨著我國政府對各行各業安全生產監管力度的不斷加強，尤其對公路、鐵路安全運行的要求越來越高，對隧道通風系統進行技術改造，提高其運行穩定性、可靠性、節能降耗等勢在必行。

參考文獻：

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