交通工程隧道通风系统的通风量通风方式的选择

网讯网络陈小姐

　　摘近年来，随着交通系统的飞速发展，为了更多的行车便利隧道的使用也日益普及，为了确保行车的安全，隧道的通风系统也变得至关重要。本文从交通量、隧道长度并结合地形、隧道周围环境一系列条件来选用各种合适的通风系统， 以使隧道内有害气体浓度及可见度达到要求。使行车安全得到保障。

　　公路隧道内对人体有害的气体，来自汽车排出的废气，其主要成份有：一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、醛类、有机化合物等，其中一氧化碳危害最大。因此，一氧化碳做为有害物的主要指标。此外，由于车辆产生的烟雾及汽车行驶扬起的灰尘，造成隧道内可见度降低。隧道通风的目的，就是用新鲜空气来稀释隧道内汽车排出的废气，降低有害物质的浓度，并达到所要求的可见度，从而保证人体健康和车辆行驶安全。隧道通风系统应结合交通量、隧道长度、气象、地形、环境等因素，同时兼顾供电照明、通信监控、事故、火灾、工程造价和维修保养费用综合考虑。

　　一、通风量和风压 　　　

　　隧道内所需通风量，应根据稀释隧道内空气中的有害物浓度达到允许浓度时所需的新鲜空气量来确定。对于一氧化碳和尘烟，以稀释二者达到容许浓度所需的通风量，取其大者为设计通风量。 隧道内稀释一氧化碳所需的新鲜空气量可按下式计算： 可参阅<<公路隧道设计规范>>. 日本采用的计算方法是，在平坦隧道，行车速度为40~60km/h时：

　　二、通风方式的选择

　　目前各国公路隧道通风方式的选择，主要根据隧道长度和交通量大小来确定。一般隧道长度在200m以下甚至200~300m时，在一定的交通量以下，可采用自然通风。当LN>600时，采用机械通风，式中L为隧道长度（km）， N为隧道高峰小时交通量（辆/h）。 根据空气在车道空间流动的方向，机械通风的方式可分为：纵向通风、横向通风、半横向流人通风和半横向流出通风。机械通风方式。

　　1、纵向通风

　　纵向通风系统即利用隧道作通风道，一端送风，另一端排风，或两端进风，中间竖井排风。由热压、风压和洞门附近的大气压产生的局部压力差称为自然压力差，以Pe表示，自然压力差对纵向通风系统影响最大，可能严重阻碍气流，甚至会使气流倒流。因此，纵向通风系统必须安装自动操纵换向装置。通过竖井进出风的纵向通风系统，在有压力差的情况下，不能全靠提高通风机压力或使气流换向，必须增加空气总用量L.对通风机从隧道较长支路一侧产生的气流来说，如图2，自然压力差Pe的反作用将是不利的。这条长度为lt的支路，其阻力与Pe之和将等于长度为12的另一条支路的阻力： 图2纵向通风 Pe+kl1L21=kl2（L-L1）2 式中： k-单位长度隧道气动阻力系数； L1支路l1稀释有害物质所需用的空气量。 L1=（ql1）/Cm 式中q-单位长度隧道内有害物质的排放强度（假定有害物质排放均匀分布，下同） Cm—隧道空气中有害气体的容许浓度。 由此得： 沿较长支路I，有害气体的浓度： Cx=qx/L1 沿较短支路12，有害气体的浓度： 上述两式中x的值从竖井与隧道的交点起向右或向左计算。


　　2、半横向通风

　　半横向流人通风的传统方案如图4所示。风从与隧道平行的平洞或专门的风道进人洞内，并沿隧道长度均匀供风，空气在洞内的剩余压力作用下经洞门排出。因此，采用半横向通风时，隧道内产生轴向气体气流，并受到自然压力差的形响。排出的有害气体如为均匀分布，则其浓度沿隧道长度不变，这时，空气总用量可按下面的公式计算： 式中： l-隧道长度。 自然压力差的作用，破坏了气流的对称性。最不利的自然压力差值是这样的：在其作用下空气既不能从隧道的一个洞门排出，又不能流人隧道。这时，洞内最大的剩余静压力为Ht= pe，该压力值定义为整个隧道的气动全阻力，注意到Lx=L x/1，则得： 如无自然压力差，就应沿隧道长度的一半求积分，得： 由此可见，在选择通风机时，半横向通风系统的自然压力差可按隧道气动阻力增大8倍的方法进行计算。也就是说，无论自然压力差值多大，为了保证所需的通风效果，通风机的压力系数为10%-15%实际上就足够了。 半横向流出通风仅能作为一种应急通风系统，在发生火灾或其他危急情况时，将半横向流人通风系统反向，关闭一部分进风管道，便得到半横向流出通风系统。在正常情况下，不使用这种通风系统。

　　3、横向通风

　　横向通风是沿隧道均匀地抽出和输入等量空气，在整个隧道上不会产生压力差。因此，自然压力差附加到横向压力上并不会影响空气的轴向对流，也就不会降低通风效果。 设汽车排出的废气为q并均匀地分布在隧道全长上，则横断面x和（x+△x）之间有害物质的平衡方程式为： Cx Le + q·△x=（Cx+△C）·Le+ （Cx + △C）Lb △x 式中： Le—在自然压力差作用下进人隧道的轴向气流； △C—△x区段上有害物质浓度的增值； Lh—无风时通风系统产生的隧道单位长度的横向气流。 微分方程为：

　　由此得出： 由上式可以得出如下结论：吹入的轴向气流Le越强，有害物质的浓度就越低；无论在 隧道的哪一段，有害物质都不会超过q/Lb值，即不会超过无风时的浓度。
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