简述隧道通风系统设计

李莉

摘要：为了缓解城市地面交通压力，城市隧道、地铁也在各个城市相继建成。通过对国内现有铁路，公路的观察和分析，其中隧道的占有比已达到很高的地位，而隧道内通风系统在其中的安全作用及能耗占有很高的比重。隧道通风系统是隧道安全运行的重要组成部分，通风系统能否正常工作与隧道内运行环境条件、运行效率、运行安全密切相关。本文重点介绍通风系统设计的原则、标准，简述隧道通风档案的设计。

关键词：隧道;通风系统;设计

随着我国交通建设的快速发展，公路隧道越建越多，越建越长;城市人口的日益增多，也给城市的交通带来巨大的压力，为了缓解城市地面交通压力，城市隧道、地铁也在各个城市相继建成。通过对国内现有铁路，公路的观察和分析，其中隧道的占有比已达到很高的地位，而隧道內通风系统在其中的安全作用及能耗占有很高的比重。本文对城市隧道的通风系统设计作简单论述。

一、设计原则

1）正常行车和发生交通阻塞时，隧道通风系统应提供足够的新风量，稀释隧道内车辆行驶时排出的废气，使洞内Co浓度、烟雾浓度满足行车安全要求和人员卫生要求，同时控制隧道内温度上升，防止洞内过热;

2）火灾事故情况下，通风系统应具有排烟功能，并能控制烟雾和热量的扩散，而且为逗留在隧道内的乘用人员、消防人员提供一定的新风量，为司乘人员安全疏散及消防人员救援创造条件。

3）在确保通风设备可靠性及节能运行、节约工程投资的条件下优选适当的通风方式。

4）积极慎重的采用新理论、新技术、新材料、新设备、新工艺，使所选隧道通风系统达到安全实用、质量可靠、经济合理、技术先进的要求。

5）控制工程对于环培质量的影响，能满足环保及节能方面的要求。

二、设计标准

正常：80～30车（km/h）， CO浓度100（ppm），烟雾浓度0.0065～0.0075（m-1）， NO2浓度1（ppm）;

局部阻滞（1km）：10车（km/h）， CO浓度150（20min），烟雾浓度0.009， NO2浓度1;

全程阻滞，20车（km/h）， CO浓度150（20min），烟雾浓度0.009， NO2浓度1;

尾气排放标准：基准排放量：CO取0.007m3/（veh·km），VI取2.0m3/（veh·km）基准排放量逐年递减率取2%，最大折减年限不宜超过30年;

火灾排烟：同时只发生一处火灾，火灾释放热量：300MW，排烟风速约为4m/s;

换气次数：近期3次/h，远期4次/h，换气风速取2.5m/s。

三、隧道通风方案

初步设计阶段对本项目多种通风方案进行比选。综合考虑隧道计算需风量，隧道纵坡、洞内通风质量、隧道进出口环境条件、技术经济、城市规划、征地拆迁等多方面因素，通风系统采用：左线两竖井分三段送排式纵向通风方式;右线单竖井分两段送排式纵向通风方式;服务隧道主要满足火灾和换气要求，采用全射流纵向式通风方式。

1）计算需风量

建立通风网络计算模型，分别计算了正常运营、交通阻滞、火灾排烟三种工况下的隧道设计需风量。

2）洞内附属用房通风系统设计

洞外变电所、地面水泵房、地面风机房等洞外设备用房的通风空调系统设计。泵房设机械通风系统，通风量按4次/h换气次数计算。隧道内弱电设备室、10/0.4kV 变电所设过渡季节机械通风系统，通风量按排除过渡季节室内余热量计算。

弱电设备室、10/0.4kV变电所、泵房均为设备用房，不属于可燃物较多且经常有人停留的房间，不设机械排烟系统。对于长度超过20m的走道设置机械排烟、补风系统，排烟、补风系统与平时通风系统合用。

3）机械通风系统设计

废水泵房、雨水泵房设机械通风系统，通风量按4次/h换气次数计算。变电所设机械通风系统，通风量按排除室内余热量计算。变电所内设轴流风机，当室内空气温度达到36℃时开启通风系统排除设备用房内发热量，低于32℃时关闭通风系统。

4）空调系统设计

隧道洞内变电所设置柜式空调供人员检修时使用，室外机置于行车隧道层。

5）控制系统设计

（1）运营通风控制：

隧道内通风设备设有--套前馈节能控制系统，控制模式如下：从数据库调取n时段的交通流数据输入交通量预测模型，自动预测出n+1时段的交通量;同时，VICO/NO2检测仪记录在n时段交通流作用下的实测浓度，结合空气动力学模型和污染物模型计算得到的n时段和n+1时段的理论值，得到污染物的预测增量，将其输入控制器，经控制器运算后确定射流风机开启台数及轴流风机台数和功率。该系统与综合监控系统留有接口，可独立运行，也可作为一个子系统与纳入中控室，方便值班人员的操作和控制。

通风系统的控制由中央控制和就地控制两级组成，就地控制具有优先权。隧道用大型轴流风机、射流风机均预留相应接口，并能够在中控室内显示其运行状态。射流风机采用分组控制，同一里程处并联的3台射流风机为同步控制。定义行车方向为射流风机安装正向，与行车方向的反向为射流风机安装反向。射流风机为耐高温250"C/1h，风机带2D消声器。风机从静止达到全速启动启动时间不大于30s，而由正转至逆转（或逆转至正转）之全速启动时间不大于60s。

当隧道内空气品质不能满足设计要求时，首先应增加轴流风机开启数量，其次增加射流风机运行数量，风机关闭时应首先减少射流风机台数，其次减少轴流风机数量。轴流排风机运行效率≥76%，风机带防喘振装置，耐温250"C/lh。风机采用降压启动方式，火灾时风机从静止到全速运转时间不大于60s。

（2）火灾通风控制

事故工况需于180秒内完成相应隧道通风设备的控制运行，当中包括风机由静止至启动及相关风阀开关活动时间。运营通风系统与火灾通风系统采用同一套通风设备。根据运营通风的分段，采用分段排烟方式。一旦隧道发生火灾，隧道暂时关闭，左右线隧道都只能允许车辆和人员撤出隧道，严禁车辆进入隧道。通风系统进入排烟运行程序，及时有效地控制烟雾的流动并迅速排出隧道。

四、结束语

隧道通风系统是隧道安全运行的重要组成部分，通风系统能否正常工作与隧道内运行环境条件、运行效率、运行安全密切相关。随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加强，尤其对公路、铁路安全运行的要求越来越高，对隧道通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性、可靠性、节能降耗等势在必行。

参考文献：

[1]中国公路学会《交通工程手册》编委会.交通工程手册[s].北京：人民交通出版社，1998

[2]JTG B01-2003公路工程技术标准[s].北京：人民交通出版社，2004

[3]傅立新.欧洲及其他国家机动车排放法规手册[s].北京：中国标准出版社。2000