一种部分气流洞口抄近短路的以横驱纵双洞隧道通风系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种部分气流洞口抄近短路的以横驱纵双洞隧道通风系统，所述双洞隧道包括由中隔墙隔开的两条隧道，所述中隔墙上沿长度方向设置若干用于将所述双洞隧道的两条隧道风路导通的横向风机模块，所述风机模块的吸风口所对的一条隧道为进风隧道，所述风机模块的排风口所对的另一条隧道为排风隧道；在通风运行时，所述风机模块将所述进风隧道抽成负压，建立该进风隧道两头洞口对所述风机模块的吸入口的压差，使该进风隧道两头洞口的新风气流沿着该进风隧道连续补入，将所述排风隧道升压成为正压，建立所述风机模块排风口对所述排风隧道两头洞口的压差，使污浊空气沿着所述排风隧道从其两头洞口排出。风隧道从其两头洞口排出。风隧道从其两头洞口排出。

【技术实现步骤摘要】
一种部分气流洞口抄近短路的以横驱纵双洞隧道通风系统


[0001]本技术涉及隧道通风
，特别涉及一种部分气流洞口抄近短路的以横驱纵双洞隧道通风系统。

技术介绍

[0002]随着我国交通体系的现代化，穿越山体的公路铁路隧道、穿越大江大河的水下铁路公路隧道、城市地下空间的低位地铁(轻轨)隧道等等越来越多，根本改变了人们的交通出行方式和物流模式，根本改变了人们关于城市、城市间距的空间概念。
[0003]目前，隧道工程越来越多，隧道通风系统作为生命保障系统的重要性随着隧道设计长度越来越长也凸显出来。公路隧道的通风方式，可以分为纵向、半横向和全横向三种基本模式，各有优劣：从隧道内部防火排烟效果和卫生状况看，半横向和全横向的通风系统方案就比较适合，但是这种方案需要建设与隧道洞平行的导洞或者在隧道穹顶安装风管以作为向隧道送风和/或抽风的专门通道，致使在建设施工、通风设备以及运营管理这些环节的成本较高；而纵向通风方案虽然在施工和运营环节的成本较低，但是隧道火灾区段长度就是隧道洞长度，防火排烟效果相对较差。
[0004]二十年来，全横向和半横向通风方式已经在公路隧道建设中逐渐式微，纵向通风系统已经成为我国公路隧道通风的主流模式。
[0005]参考图1，射流风机20在公路隧道10内成组分布式吸顶安装，前仆后继，接力输送，推动隧道10内部空气顺向流动。
[0006]下面是一个公路隧道通风系统的实际案例。
[0007]据《中南公路工程》2006年2月号介绍，某特长隧道位于连云港－霍尔果斯国道上，隧道左线全长12205m，纵坡为
‑
1.64％的单向坡，最大埋深约489m，最大新风需求量651m3/s，设置2口竖井，采用三段式通风，2口竖井风机房配置4台合计380kw轴流风机，同时沿着隧道方向间隔配置32台合计960kw射流风机，隧道左线平均1m3/s新风需要消耗2kw用电负荷；隧道右线全长12260m，纵坡为+1.62％的单向坡，最大埋深477m，新风需求量962m3/s，设置3口竖井采用四段式通风，3口竖井风机房配置6台合计2490kw轴流风机，同时沿着隧道方向间隔配置30台合计900kw射流风机，隧道右线平均1m3/s新风需要消耗3.5kw用电负荷。
[0008]该隧道在左右两线合计设置5口通风竖井的技术条件下，隧道各个独立通风区段长度已经降低到不足4km、隧道断面风速已经降低到4m/s(二级风)左右，左右线平均1m3/s新风仍然需要消耗用电负荷分别高达2.5kw、3.5kw，左右线平均1m3/s新风用电负荷3.0kw附近，通风系统总负荷高达4730kw，负荷配置严重超出正常范围；
[0009]按照隧道气流阻力公式
⊿
P＝(1+ξ+λL/D)
·
ρ/2
·
ν2，公式中括号内的“1”、“ξ”分别是隧道出风洞口、进风洞口局部阻力系数，ξ一般取0.5；“λ”是隧道气流与隧道壁面摩擦系数，通常在0.022－0.025之间，无量纲；“L”“D”是洞口间隧道长度和隧道断面的当量直径，双车道隧道的D值取8；“ρ”、“ν”是隧道内气流的密度和速度；该隧道右线由3口通风竖井分隔出的4个独立通风区段气流阻力＝(1+0.5+0.025
×
3000/8)
×
1.2/2
×
42＝104.4pa，风
量Q＝962m3/s/4＝240.5m3/s，风机组克服右线单个独立通风区段气流隧道阻力的有效功率为
⊿
P
×
Q＝104.4pa
×
240.5m3/s＝25.1kw；该隧道左右线合计5口竖井7个独立通风区段，取上限计算，总有效功率7
×
25.1＝175.8kw；假定汇总的上述风机总负荷中有50％作为备用负载，实际运行只有一半，该隧道通风能效η＝总有效功率/总负荷＝175.8/4730/2＝7.4％，能效太低，隧道运行成本居高不下，该隧道通风系统方案需要从新的角度进行审视研究。
[0010]在近二十年的公路隧道分段纵向通风模式研究推广应用的过程中，遇到了许多重大理论和实践问题，主要是：
[0011]①
如何降低风阻提高隧道通风能效
[0012]纵向隧道通风系统运行中，整体通风效率如何提高；射流风机的吸风口缩小与出风口扩大所造成的局部阻力如何减小，射流与隧道穹顶的摩擦如何降低，正压出风口与负压吸风口之间的气流短路如何测定和预防；
[0013]按照隧道气流阻力公式
⊿
P＝(1+ξ+λL/D)
·
ρ/2
·
ν2，ν一般6m/s(三级风)，相当于隧道洞口风量400m3/s左右；如此算来，两组洞口(竖斜井也是洞口)之间的长度为4000m的通风段的总阻力最大值在300pa附近；克服这个总阻力的风机总有效功率N＝
⊿
P
×
Q，式中Q是通风量，如上所述长度4000m隧道独立通风段新风量Q在400m3/s左右，据此可以得出单洞通风总有效功率N(＝
⊿
P
×
Q)值在120kw附近，双洞在240kw附近，这还是车流量很大、通风量很大的情形下的测算值，是目前隧道项目实际配置的通风动力的1/6左右。
[0014]②
如何将双洞四洞口统一组合起来
[0015]在高速公路单向双洞隧道中，如何对双洞四洞口在隧道通风中的功能作用重新定位，在双洞隧道中隔墙上设置多个横向风机模块，将一条隧道设置为两头洞口进风的进风隧道，另一条隧道设置为两头洞口出风的排风隧道，风机模块在自身出口与进口之间建立“堤坝式”空气压差来驱动气流沿着隧道运动，实施纵横结合、以横驱纵的通风模式；将双洞隧道组合起来，实现“1+1＞2”；等等。
[0016]公路隧道特别是超长埋深高速公路隧道的通风系统，是降低隧道内车辆排出污染物浓度以及出现火情时实施救援的生命保障系统，在超长隧道投资中的占比达到1/3以上；三十年来，隧洞掘进施工、岩面锚固施工的技术问题工艺问题已经成功解决，隧道通风系统问题成为了高速公路系统设计的一个技术焦点和难点。
[0017]我国是一个多山国家，公路隧道特别是超长埋深隧道的建设，刚刚起步，任重道远；对高速公路隧道通风系统的理论研究和技术开发，创造新的通风模式，降低通风阻力提高通风效能，将对我国高速交通体系建设提供基础性技术支撑。

技术实现思路

[0018]为了解决上述问题，本技术提供了一种部分气流洞口抄近短路的以横驱纵双洞隧道通风系统，所述双洞隧道包括由中隔墙隔开的两条隧道，所述中隔墙上沿长度方向设置若干用于将所述双洞隧道的两条隧道风路导通的横向风机模块，所述风机模块的吸风口所对的一条隧道为进风隧道，所述风机模块的排风口所对的另一条隧道为排风隧道；
[0019]在通风运行时，所述横向设置的风机模块将所述进风隧道抽成负压，建立该进风隧道两头洞口对所述风机模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种部分气流洞口抄近短路的以横驱纵双洞隧道通风系统，所述双洞隧道包括由中隔墙隔开的两条隧道，其特征在于，所述中隔墙上沿长度方向设置若干用于将所述双洞隧道的两条隧道风路导通的横向风机模块，所述风机模块的吸风口所对的一条隧道为进风隧道，所述风机模块的排风口所对的另一条隧道为排风隧道；在通风运行时，所述风机模块将所述进风隧道抽成负压，建立该进风隧道两头洞口对所述风机模块吸入口的压差，使该进风隧道两头洞口的新风气流沿着该进风隧道连续补入，将所述排风隧道升压成为正压，建立所述风机模块排风口对所述排风隧道两头洞口的压差，使污浊空气沿着所述排风隧道从其两头洞口排出。2.如权利要求1所述的一种部分气流洞口抄近短路的以横驱纵双洞隧道通风系统，其特征在于，从所述双洞隧道的中部分别向两头洞口之间的中隔墙上顺序间隔设置若干所述风机模块，在多个并列的所述风机模块驱动下，在两条隧道中分别建立中部压差大、两头压差小的梯级空气压差分布。3.如权利要求2所述的一种部分气流洞口抄近短路的以横驱纵双洞隧道通风系统，其特征在于，在通风运行时，新风气流在所述进风隧道的两头洞口与该进风隧道中部的所述风机模块吸入口之间的压差作用下，自所述进风隧道的两头洞口向中部流动过程中，分别顺序经过所述进风隧道中多个并列设置的所述风机模块的吸入口，被吸入升压之后送入所述排风隧道；通风气流在所述排风隧道的中部与两头洞口压差作用下，自所述排风隧道中部开始向两头洞口运动，沿程汇集各个所述风机模块自所述进风隧道送入的气流以降低前端气流污染物浓度，最后作为污浊空气从所述排风隧道的两头洞口排出。4.如权利要求2所述的一种部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛世山，诸葛水明，徐言先，周萍，马骥，吴飞飞，李成伟，韦林林，王恒，王庆伦，
申请(专利权)人：上海伯涵热能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：