城市综合管廊通风系统设计刍议

蔡 昊

(合肥市市政设计院有限公司，安徽 合肥 230041)

·水·暖·电·

城市综合管廊通风系统设计刍议

蔡 昊

(合肥市市政设计院有限公司，安徽 合肥 230041)

介绍了城市综合管廊的几种通风方式，重点分析和讨论了综合管廊通风系统设计中的几个问题，提出了其通风系统设计应与消防设计相匹配的观点，对综合管廊通风系统的科学设计有一定参考意义。

综合管廊，通风系统，通风量，消防设计

综合管廊是建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物，随着城市地下空间开发程度的提高，各种直埋地下管线造成的土地资源浪费现象越来越值得关注，综合管廊将各种工程管线集于一体，有节约土地、便于检修养护、壁面道路频繁开挖等优点，因此在很多城市建设中的应用越来越多[1]。

综合管廊本体完全位于地下，壁面与土壤接触会产生凝结水造成内部湿度较高，管廊内的热湿空气体会导致内部空气环境的急剧恶化，不利于管养维护人员的巡视与检修，同时管廊内敷设的电力电缆、供热管道和污水管道等，也会散发热量和恶臭[2]。因此需要设置行之有效的通风系统，在正常工况下排除管廊内的余热余湿，在检修工况时，为人员提供安全卫生的空气环境。

1 综合管廊通风方式

综合管廊通风系统，主要有自然通风、诱导式通风和风井式机械通风三种方式，其中风井机械通风一般以自然进风、机械排风为主。自然通风方式要求进、排风口面积和高差达到计算理论要求，利用热压通风把管廊内的余热排除[3]。但这种方式往往把排风井建得很高或结合地上构筑物进行设置，实际应用限制因素多，对于比较长的需要划分多个区段的综合管廊并不适合。

实际中应用较广的是自然进风、机械排风相结合的机械通风方式，将排风机安装在排风井内，利用负压排除余热和有害气体。在局部困难的条件下可以辅以无管诱导通风。而对于含有天然气管道和污水管道的舱室，由于存在泄漏的可能，需及时将泄漏气体排出，还应采用机械进风、机械排风的强制通风方式。

2 综合管廊通风量的确定

2.1 传统热平衡方程计算公式[4]

(1)

其中，G为该段通风分区的通风量，m3/s ；L为该段通风分区的长度，m；q为每米长管廊内的电缆发热量，kJ/m；Tj为进风温度，℃；Tp为排风温度，℃。

2.2 综合管廊通风量计算

根据日本《共同沟设计指针》，综合管廊通风量可根据以下计算公式确定：

1)土壤热阻公式[5]：

(2)

其中，Re为土壤的热阻，℃·cm/W；g为土壤的固有热阻，℃·cm/W；l为综合管廊深度，m；D为综合管廊的水力直径，m。

2)共同沟内的风速公式：

(3)

其中，V为管廊内的断面风速，m/s；q为空气的定压比热，W·s/(cm3·℃)；A为管廊的有效断面积，cm2；Re为土壤的热阻，℃·cm/W；ΔT为出入口空气温度差，℃；W为线缆发热量，W/cm；L为管廊长度，m；T0为土壤的基底温度，℃；Tf为吸入侧入口的温度，℃。

3)共同沟的通风量公式：

Q=V·A

(4)

其中，Q为综合管廊通风量，m3/s；A为管廊有效断面，m2。

以上两种通风量计算方法，前者是根据热平衡方程进行计算，即电缆及热力管道产生的热量等于管廊进排风的焓差。而后者综合考虑土壤的“热库”效应，管廊内的发热量一部分被环境土壤吸收，管廊通风系统只是带走剩余的热量。在实际工程中，两者的计算结果相差并不大。

通过以上计算，可求得管廊的通风量，且还应满足以下条件[6]：

1)正常通风换气次数不应小于2次/h，事故通风换气次数不应小于6次/h。2)天然气管道舱正常通风换气次数不应小于6次/h，事故通风换气次数不应小于12次/h。3)舱室内天然气浓度大于其爆炸下限浓度值(体积分数)20%时，应启动事故段分区及相邻分区的事故通风设备。

3 综合管廊通风设计中应注意的问题

3.1 通风系统火灾工况的控制模式[7]

综合管廊设计为无人值守区，其消防设计仅考虑其内部所敷设线缆的安全，而不考虑火灾时的排烟，因此当管廊火灾时，通风系统立即停止，所有风机前的防烟防火阀应立即关闭，配合消防灭火系统使管廊内火灾迅速自熄，减少其他电缆的损失。如果使用气体灭火还要同步关闭进风口的风阀，形成密闭空间。等到确认火灾熄灭后，才重新打开防火阀，启动风机排除废气。

需要注意的是，管廊通风系统中使用的防烟防火阀应是280度的，否则事故后无法正常排除高温烟气，而关闭通风系统应由消控中心采集探测信号来执行，而不是使用防烟防火阀的熔断信号。

3.2 设备噪声的处理

综合管廊为节约空间，通常将风机安装在地面风井内，风机运行噪声对周边环境的影响也不容忽视。《声环境质量标准》明确了各种区域的噪声限值，见表1[8]。

综合管廊通风口一般在道路下，属于4类区域即交通干线道路两侧区域。当然，在通风系统的设计中，也应选用低噪声风机。如有管廊位于噪声标准要求较高区域时，可外接消声器或利用消声小室进行消声减噪。

3.3 风井与地面景观的结合

近年来的多项工程设计实践中，城市管理者普遍对综合管廊众多通风口对景观的破坏表示关注，因此针对通风口进行景观化设计也尤为重要，景观设计的处理手法[9]大致有两种基本方式：

第一种是将道路上出地面的通风口设计成独立式景观。当道路上的地面通风口较少，可将单个的通风口做成独立的主题景观，例如，将地面风口做成文化雕塑、广告牌，带百叶座椅等，这些方式都可以很好的隐藏综合管廊的地面通风口。

第二种是通过植物来隐藏室外通风口。在综合管廊设计中，应尽量将通风口布置在道路的分隔绿化带或者道路绿线内，通过一些绿色灌木来进行遮挡，也可以通过种植攀爬类植物给通风口穿上环保外衣，从而形成立体、绿色的视觉效果。

4 结语

1)综合管廊通风方式的确定应综合考虑土建、设备投资、运行费用及噪声等多方面因素。笔者认为综合考虑各种因素,选择自然通风、机械排风是一种较为理想的方式。2)综合管廊的通风系统设计应结合消防设计统一考虑，如采用气体灭火系统，则应根据气灭系统的要求，设置进风口关断风阀或设置自控开闭的百叶，形成密闭空间，使得气体灭火系统能够有效工作。3)综合管廊通风设计还应注意噪声的控制，在敏感地区的排风机房应做好合理的消声设计。4)综合管廊的通风口应做好和城市景观的和谐统一，通过景观化设计，使其在保有其基本功能的前提下，达到美观和谐的视觉效果。

[1] 王恒栋，薛伟辰.综合管廊工程理论与实践[M].北京:中国建筑工业出版社，2013：1-18．

[2] 李德强.综合管沟设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社，2009：10-21．

[3] 许 凤，陈玉英.自然通风的应用形式及节能与舒适性探讨[J].制冷与空调(四川)，2008，22(4)：53-56.

[4] 孙一坚.工业通风[M]．北京：中国建筑工业出版社，1989：60-63．

[5] 共同沟设计指针[Z].

[6] GB 50838—2015，城市综合管廊工程技术规范[S].

[7] 李湛初.电缆隧道的通风设计[J].制冷，2001(4)：76-77.

[8] GB 3096—2008，声环境质量标准[S].

[9] 郑亚军， 吴 婷.浅谈地下建筑通风井出地面的处理方式[J].工程经济，2015(1):72-77.

Abstract: This paper introduced several ventilation methods of urban utility tunnel， focuses on the analysis and discusses several problems in the design of ventilation system， the view point that the ventilation system design should match with the fire design is put forward, it has certain reference significance to the scientific design of the ventilation system in urban utility tunnel engineering.

Key words： urban utility tunnel， ventilation system， air volume， fire protection design

Discussion on ventilation system design in urban utility tunnel

Cai Hao

(HefeiMunicipalDesignInstituteCo.,Ltd,Hefei230041,China)

2016-03-19

蔡 昊(1982- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2016)15-0116-02

TU834

A