1796

-определяется общее давление, требуемое для преодоления сопротивлений, возникающих в продольных и поперечных каналах как сумма Pi.

3.Выбор вентиляционной установки:

-определяются расчетные значения расхода и давления воздуха по формулам (1.27);

-по полученным расчетным значениям подбираются вентиляторы из прил. 4, 5;

-при необходимости назначается количество вентиляторов в вентиляционной установке по последовательной или параллельной схеме.

2.ВЕНТИЛЯЦИЯ ТОННЕЛЕЙ МЕТРОПОЛИТЕНА

2.1. Общие положения

Для вентиляции тоннелей метрополитенов используется обычный наружный городской воздух, поступающий через вентиляторные установки, которые располагают в середине каждого перегона и на каждой станции.

Для метрополитенов городов, где средняя температура самого холодного месяца ниже 0 °C, существуют два режима вентиляции – зимний и летний. Зимой вентиляционные установки, расположенные на перегонах, работают на приток свежего воздуха, а вентиляционные установки, расположенные на станциях, – на вытяжку, т.е. на станции подается более теплый воздух по сравнению с наружным, согревшимся при прохождении по перегонному тоннелю (рис. 2.1). Летом вентиляционные установки на перегонах работают на вытяжку, а станционные – на приток, т. е. свежий наружный воздух поступаетнепосредственнона станции.

Количество воздуха, необходимое для проветривания линии метрополитена, определяют с учетом поступающих в тоннели тепла, влаги и вредных газов. Как правило, основной вредностью являются тепловыделения. Обычно объем воздуха, рассчитанный по теплоизбыткам, достаточен для поглощения влаги и разбавления углекислого и других вредных газов до допустимой концентрации.

а)

Рис. 2.1. Схема вентиляции линии метрополитена:

а– зимний режим; б – летний режим

2.2.Расчет вентиляции линии метрополитена

2.2.1. Расчет необходимого количества воздуха по теплоизбыткам

Теплоизбытки образуются как разность между теплопритоком в тоннелях и теплоуходом через обделку тоннелей в породу. Теплота на линии метрополитена выделяется поездами, людьми, электроосвещением и другим различным электрооборудованием, расположенным в тоннелях и на станциях.

Тепло, выделяемое поездами метрополитена, Вт:

где 2 – число путей в перегонных тоннелях (значение парности поездов); N – число пар поездов в час, движущихся по трассе тоннеля (интенсивность движения), поезд/ч; m – количество вагонов в составе поезда (5 или 6); 53 – приведенный расход электроэнергии, затрачиваемый на движение поезда и потери в токоведущем рельсе, Вт·ч/(т·км); L – длина вентилируемого участка

линии, км; Рваг – масса одного вагона с людьми, допускается принимать ориентировочно 50 т.

Тепло, выделяемое людьми, Вт:

где – полное количество тепла, выделяемое одним человеком,

Вт, принимают при tвозд= 10 °C 180 Вт; 20 °C 151 Вт; 30 °C 149 Вт; n – количество пассажиров, одновременно находящихся на расчетном участке трассы,

здесь nваг – количество пассажиров в одном вагоне, принимаемое для расчета в размере 70 % от максимального наполнения в часы «пик» (максимальное наполнение вагона составляет от 280 до 300 чел.); V – средняя скорость движения поездов (35 40 км/ч); t – интервал между поездами, мин (при 40 парах поездов в час t = 1,5 мин), допускается определять по формуле t 60N ; nпл – количество людей, одновременнонаходящихсяна платформе станции,

где пзап – среднее расчетное заполнение вагона (прил.6); (пв+пп) – высадка и посадка пассажиров на станции, %, по отношению к общему количеству пассажиров в одном вагоне, обычно составляет от 20 до 50 %.

Тепло,выделяемоеэлектроосвещениеми оборудованием, Вт: а) во время движения поездов:

lваг – длина вагона по центрам автосцепок (см. прил. 6);

Эпер – мощность рабочего освещения 1 км однопутного (перегонного) тоннеля, Эпер= 6000 Вт; Эпер – то же при прекращении движения, Э пер= 18000 Вт; Эст – мощность рабочего освещения станции, Эст = 100000 Вт; Э ст – мощность дежурного освещения, Э ст = 28000 Вт; Эоб – мощность стационарного энергетического оборудования и связи, Эоб = 30000 Вт; Э об – то же при перерыве движения, Э об=10000 Вт; Эвент – мощность вентиляционного оборудования, Эвент = 70000 Вт.

Суммарное часовое максимальное тепловыделение на расчетном участке трассы, Вт:

Суммарное часовое минимальное тепловыделение при перерыве движения поездов, Вт:

Суммарное среднечасовое тепловыделение за сутки, Вт:

где z – время работы метрополитена, равное 19 ч. Среднечасовой уход в окружающую тоннель породу на рас-

четном участке, Вт:

где – внутренняя поверхность вентилируемых тоннелей на расчетном участке, м2; т – коэффициент теплоотдачи, т.е. количество тепла, которое проходит за 1ч через 1м2 внутренней поверхности обделки при разности температур в 1 °С. Для чугунной обделки т = 0,814 Вт/(м2·°C); для железобетонной обделки т = 0,582 Вт/(м2·°C); tв – средняя температура воздуха в тоннеле, °С, tв = 20...25 °С; tпор – средняя температура породы за обделкой, °С, на глубине до 10 м tпор= 6 °С, на глубине свыше 10 м tпор = 8 °С + 1 °С на каждые 20 25 м.

Теплоизбытки на расчетном участке, Вт, рассматриваются для теплого периода года и определяются по формуле

Необходимый объем наружного воздуха по теплоизбыткам для вентиляции, м3/ч:

где – удельная теплоемкость воздуха (коэффициент теплоемкости), принимаемая 0,279 Вт·ч/(кг ·°С); t – разность температур удаляемого и подаваемого воздуха, обычно принимаютt = 10 °С; – плотность воздуха, при t = 20°C = 1,205 кг/м3.

Всоответствии с действующими нормами должен быть обеспечен не менее чем трехкратный воздухообмен в час по внутреннему объему пассажирских и других помещений, обслуживаемых тоннельной вентиляцией.

Всоответствии с этим требованием необходимый объем наружного воздуха должен быть не менее определяемого по формуле Qк 3 W, где 3 – минимальная кратность воздухообмена,

ч-1 (не менее 3) на 1 пог. м трассы в двухпутном исчислении; W – внутренний объем вентилируемых тоннелей, м3.

Для расчета принимается максимальное значение Qi, то есть

Qmax max Qт, Qк .

2.2.2. Расчет давления воздуха

При расчете давления воздуха определяют потери давления воздуха по длине тоннеля вследствие сопротивления трения по стенам и потери давления в местных сопротивлениях при входе и выходе воздуха из тоннеля и при поворотах, если трасса тоннеля располагается на кривой.

Сопротивление трения, т. е. потеря давления в воздуховоде кругового поперечного сечения, Па:

где L – длина воздуховода (перегонного тоннеля), м; dт – внутренний диаметр тоннеля, м; тр – коэффициент трения воздуха по внутренним стенкам тоннеля.

Значения тр ориентировочно принимают для тоннелей: - с гладкой бетонной поверхностью тр = 0,028;

- с ребристой поверхностью при обделке из железобетонных тюбингов и ребристых блоков тр = 0,036;

-с ребристой поверхностью при обделке из чугунных тю-

бингов тр = 0,047;

-с гладкой стальной поверхностью тр = 0,08...0,10;

Vв – средняя скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с, оп-

ределяемая по формуле Vв Qmax 900 dт2 . Потери давления в местных сопротивлениях, Па:

где i – местное сопротивление в тоннеле (см. табл. 1.9).

Для курсового проектирования допускается принимать i

по формуле i 9 1 3 8 .

Сумма потерь давления на трение по длине тоннеля и потери давления в местных сопротивлениях складываются в общее значение потерь давления, Па: Pmax P1 P2.

2.3. Выбор вентиляционного оборудования

Определяют расчетные значения расхода и давления воздуха с учетом возможных потерь порядка 5 10 % и выбирают необходимое вентиляционное оборудование:

Qp 1,05 1,10 Qmax;

Pp 1,05 1,10 Pmax.

Для вентиляции метрополитенов применяют осевые реверсивные вентиляторы главного проветривания, отличающиеся компактностью и экономичностью.

Вентиляторы подбирают по их характеристикам, которые выражают зависимость между основными параметрами их работы: производительностью и давлением при различной частоте вращения и разных коэффициентах полезного действия.

Впервом приближении выбор типа вентиляторов можно производить по их основным параметрам, приведенным в прил. 3, 4.

Вслучае если один вентилятор не удовлетворяет расчетным

значениям Qр и Рр , выбирают несколько вентиляторов, объединяя их по параллельной или последовательной схеме (рис. 2.2).

При параллельной схеме общий расход воздуха, подаваемого в воздуховод, будет равен сумме производительности всех установленных параллельно вентиляторов, а общее давление не будет превышать давления, создаваемого каждым из вентиляторов.

При последовательной схеме общее давление равно сумме давлений всех вентиляторов, а производительность соответствует производительности каждого из вентиляторов.

7

Не менее 2 м

4

Рис. 2.2. Вентиляционный узел на перегоне: 1 – вентиляционная камера; 2 – шумоглушительная камера; 3 – шахтный ствол; 4 – клапаны; 5 – направляющие лопатки; 6 – вентиляционный киоск; 7 – жалюзи

Вентиляционные установки на перегонах размещаются в специальных вентиляционных камерах, соединяемых сбойками с тоннелем и шахтным стволом с поверхностью (см. рис. 2.2).

Вентиляционные установки на станциях размещаются в вентиляционных камерах, расположенных в торцах станции.

Тоннельные вентиляторы должны удовлетворять следующим требованиям:

-иметь большую производительность (порядка 180...250 тыс. м3/ч) и минимальные размеры;

-обладать широким диапазоном допустимого изменения производительности (в пределах 70...250 тыс. м3/ч);

-иметь наибольший КПД при оптимальном режиме работы;

-обладать возможностью реверсирования движения возду-

ха;

-при реверсировании производительность вентилятора должна составлять не менее 80 % его производительности в прямом режиме;

-обеспечивать устойчивую параллельную работу двух одинаковых вентиляторов;

-иметь надежную, простую в обслуживании маловибрационную малошумную конструкцию.

В большей степени этим требованиям удовлетворяют осевые вентиляторы. Центробежные вентиляторы являются более производительными и менее шумными, но уступают осевым по другим показателям и не реверсируются.

Библиографический список

1.Тоннели и метрополитены: Учебник / Под ред. В.Г. Храпова. – М.: Транспорт, 1989.

2.Маковский Л.В. Проектирование автодорожных и городских тоннелей: Учебник. – М.: Транспорт, 1993.

3.Справочник инженера-тоннельщика / Под ред. В.Е. Меркина, С.Н.

Власова, О.Н. Макарова. – М.: Транспорт, 1993.

4.Лиманов Ю.А. Метрополитены. – М.: Транспорт, 1971.

5.СНиП 32-02-2003. Метрополитены.

6.СП 32-105-2004. Метрополитены.

7.СНиП 32-04-97. Тоннели железнодорожные и автодорожные.

8.СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВЕНТИЛЯЦИЯ АВТОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЕЙ . . . . . . . . . . . . . 3 1.1. Общие положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 1.2. Расход воздуха, подаваемого в тоннель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1. Расчет по предельно допустимой концентрации СО . . . . . . . . .9 1.2.2. Расчет по теплоизбыткам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.3. Выбор системы вентиляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3. Давление воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 1.3.1. Продольная система вентиляции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.3.1.1.Определение факторов естественного проветривания 18

1.3.1.2.Расчет искусственной вентиляции при продольной

системе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.3.2. Продольно-струйная система вентиляции . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.3.2.1.Определение факторов естественного проветривания 24

1.3.2.2.Расчет искусственной вентиляции при продольно-

Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Приложение 1. Характеристики вентиляторов местного проветривания 48

Приложение 2. Характеристики центробежных вентиляторов для проходки. . . . 50 Приложение 3. Характеристики осевых вентиляторов главного проветривания для вентиляции тоннелей и станций метрополитенов. . . . . . . . . . 51