综合管廊内管道热损失计算与通风系统设计

柳阳

摘要：随着经济和社会的发展，我国综合管廊建设已经陆续在各城市展开。该文结合沈阳市南运河段地下综合管廊工程实例，分析了综合管廊中设置通风系统的必要性，介绍城市综合管廊的几种通风方式，阐述综合管廊通风、排烟系统组成、设计方法、步骤、设计过程中的问题，同时提出合理建议，对综合管廊通风系统的设计有一定参考意义。

关键词：综合管廊；通风；排烟系统设计

1 综合管廊内供热管道的热损失及通风系统概述

综合管廊是城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。它将各种市政管线集于一体，有节约土地，便于检修养护，避免城市道路频繁开挖等优点，有利于政府对社会公共资源的控制和管理，同时国务院相关指导意见及国家新型城镇化建设要求的出台，使其在全国城市建设中的应用越来越多。

热水系统的热损失主要来源于三部分：热水管道向管道周围的环境的传热；储热水器或热交换设备向周围环境的传热；冷凝水排放。储热水器或热交换设备向周围环境的传热及冷凝水排放是各用热水用户看得见或容易感受得到的，很易引起重視；但热水管道大多处于看不见的隐蔽部位，其热损不易引起人们的重视。

热水系统设计中，热水管的保温方式对热能损失有较大的影响，保温方式设计不当，不仅热量损失大，而且热水循环量要大，对循环泵的电能输入相应地也增加了。保温方式不能仅仅选用标准图集的做法，应根据规范、管内水温、管外环境温度、最大允许热损失量或温降进行精确计算，再结合后确定。

综合管廊本体完全位于地下，属于封闭的构筑物，本身空气流通不畅，还会促使生物性有机物在微生物的作用下产生有毒、有害气体进而引起管廊内氧气含量下降，二氧化碳的含量增加等问题；管廊内铺设的电力、供热和污水管道等管线，也会散发热量和有害气体，若铺设燃气管线，还会出现可燃性气体泄露的危险，这些问题都不利于维护人员的巡视与检修。因此，需要设置有效的通风系统来改善管廊内的空气质量，使管廊内的各类管线处于良好的运行环境，保证有害气体在安全的浓度水平之下，同时在管廊发生火灾时，通过对通风系统的关闭，使管廊内形成相对密闭的空间，可以有效地控制火灾蔓延，并能在火灾后及时开启排烟系统，及时排除火灾后的烟气。

沈阳市南运河段地下综合管廊工程全长约12.8 km。沿线住宅小区和市政管线较密集，通过建设综合管廊可有效地解决“拉链路”式建设，减小了敷设和维修地下管线反复开挖路面而对交通、环境和居民出行造成的影响和干扰，提高了老城区供水、供气、供暖等供应能力和运行安全，为城市后续发展创造条件。

该综合管廊收纳的管线种类有：电力电缆、通信管道、给水管道、中水管道、供热管道、天然气管道。该综合管廊采用盾构施工工法，在两个结构内直径D=5.4 m的圆内，设置电力舱、热力+通信舱、水舱和天然气舱。考虑管道安装和日常维护的需要，综合管廊设计为通行管沟。

2 综合管廊通风系统的分类

综合管廊通风方式包括自然通风、自然通风辅以无风管的诱导式通风和机械通风三种方式，其中机械通风又分为：（1）自然进风、机械排风；（2）机械进风、自然排风；（3）机械进风、机械排风。

3 综合管廊通风系统设计

3.1 防火分隔

根据《城市综合管廊工程技术规范》：“天然气管道舱及容纳电力电缆的舱室应每隔200 m采用耐火极限不低于3.0 h的不燃性墙体进行防火分隔。”该工程天然气舱和电力舱各划分为64个防火分区。

3.2 通风、事故后通风系统

由于该综合管廊处于地下空间5～10 m之间，为密闭的地下构筑物，完全依靠自然通风，是难以保证管廊内部空气品质的。从景观、节能、投资等方面考虑，该次的设计采用机械排风辅以自然补风方式解决管廊通风问题。机械排风减小排风竖井面积，减小占用地面空间，从而减少对景观环境的影响；自然补风，利用排风后排风区负压，进行补风，减少风机投入台数，节省初投资，减少运行费用，而达到节能目的。该工程通风分为天然气舱和其余舱两种情况。

天然气舱内设独立机械进、排风系统，平时通风量为每小时6次，事故通风排风量为每小时12次；通风系统按200 m间隔设置，一端设机械送风机房，另一端设机械排风机房。送、排风机各设置2台，均为防爆风机，平时通风开启1台，事故通风开启2台。

其余舱设机械排风，平时通风量为每小时3次，事故通风时排风机仅对电力舱进行事故后排风，其他舱排风管电动风阀关闭，换气次数每小时6次；通风系统按防火分区设置，每个防火分区一端设进风口，另一端设机械排风机房，排风机兼做主管廊电力舱事故后排风，且平时通风工况下，排风机还承担支管廊的平时排风。机械通风时，室外新鲜空气由进风口自然进入管廊内，沿沟纵向流向排风口，并由排风机排至室外。为保证电力舱在事故后迅速排除有害气体，在该排风系统各舱的排风支管上设有电动风阀，即当电力舱需要事故后排风时，则将其他舱排风支管电动风阀关闭，增大电力舱的排风量，使之迅速达到排除有害气体的目的。

风道出地面设不锈钢防雨百叶，风亭均设置在地面绿化带中。

3.3 通风系统自动控制

管廊通风分为平时通风工况和事故后通风工况。风机均采用就地控制、探测器自动控制、远程控制相结合的控制方式。

管廊的平时通风工况运行控制为：通风系统风机的启停采用定时控制与温控探测器控制相结合的控制方式。同时在管廊内设置温度探测器和气体浓度探测器，当某一区域氧含量过低时，或温度过高时，检测探测器发出报警信号，启动该区段的排风机，强制换气，保障管廊内正常工况。当工作人员需入管廊巡视或检修设备时，需提前启动运行通风设备，待换气充分后人员方可进入管廊内。

电力舱事故后通风工况：当管廊其中一个防火分区的电力舱内电缆发生事故时，该防火分区内的排风机停止运行，电力舱的排风支管和进风口的电动风阀控制关闭，确保电力舱的密闭。待确认事故结束后，开启排风机和电力舱排风支管和进风口上的电动风阀进行通风，同时控制关闭其他舱排风支管的电动风阀，用以增加电力舱的排风量，此状态为电力舱事故后通风工况，系统以该工况运行30 min后或有害气体已排除后，控制系统返回平时工况。

天然气舱舱事故通风工况：当管廊天然气舱内其中一个分区的天然气浓度大于其爆炸下限浓度20%时，启动事故通风设备，该分区内的送、排风机全部投入运行。此状态为天然气舱事故通风工况，系统以该工况运行至确保天然气浓度满足要求后，控制系统返回平时通风工况。

3.4 设备选型

所有通风机均选用低噪声、高效风机。为天然气舱设置的风机为防爆风机。管廊风机进出口均加装消声器。所有通风机进出口连接处均加防火帆布软接。吊顶风机设减震吊架，所有设备均选用节能产品。

4 结论

综合管廊的通风系统是保障综合管廊日常维护人员以及事故后救灾人员人身安全的系统，系统设计是否合理，运行是否安全稳定，很大程度上决定了相关人员身体健康与安全，同时也是管廊内各类管线的正常运行的保障。该工程设计总结如下。

（1）综合管廊的通风方式应综合考虑土建、设备投资、运行费用等多方面因素经可行性研究后确定，一般选择自然进风、机械排风是一种较为常用的方式。

（2）综合管廊的通风系统设计应结合消防设计统一考虑，如有气体灭火系统，则应根据相关要求，设置风口关断风阀，形成密闭空间，使得气体灭火系统能够有效工作。

（3）综合管廊的通风系统设计应注意噪声的控制，通风机房应做好消声设计。

（4）综合管廊的通风口应另外做好景观化设计，使其在满足基本功能的前提下，达到周边景观和谐统一的视觉效果。

参考文献

[1] GB50838-2015，城市综合管廊工程技术规范[S].

[2] 陈虹.共同沟的通风设计[J].发电与空调，2003（3）：11-12.

[3] 李海新.综合管廊通风系统设计探讨[J].山西建筑，2015

（作者单位：吉林省梨树县房屋征收经办中心）