Цели и задачи вентиляции

Для создания в тоннелях нормальных атмосферных условий устраивают искусственную вентиляцию, периодически подавая свежий воздух и удаляя загрязненный. В соответствии с действующими нормами искусственную вентиляцию предусматривают в горных, подводных и городских автотранспортных тоннелях, длина которых превышает 400 м. Тоннели длиной 150-400 м следует оборудовать искусственной вентиляцией только в случае недостаточного естественного проветривания, что возможно при расположении тоннелей на кривых в плане, наличии крутых и затяжных уклонов, значительной интенсивности движения. Автотранспортные тоннели длиной до 150 м проветриваются за счет естественной тяги воздуха, которая создается потоком движущихся автомобилей, а также под действием ветрового, теплового и барометрического давлений. Одной из главных задач искусственной вентиляции является удаление вредных газов, выделяемых двигателями автомобилей. При движении автомобилей по тоннелю в воздух попадают различные газы и соединения свыше 100 наименований, среди которых наиболее токсичными являются окись углерода СО, окислы азота N0, углеводороды , альдегиды, в том числе акролеин и сажа. Концентрация газов и соединений в тоннеле зависит от вида его продольного профиля, уклонов, высоты над уровнем моря, состояния дорожного покрытия, интенсивности и скорости движения, типа двигателя (карбюраторный или дизельный) и технического его состояния, вида используемого топлива, а также характера движения (равномерное, ускоренное, замедленное). Источниками газовыделений в пешеходных тоннелях являются двигатели автомобилей, перемещающихся по магистрали, под которой построен тоннель, а также пешеходы, проходящие по тоннелю. Газы могут проникать в тоннель и через порталы из окружающей атмосферы, а также через обделку из грунтового массива. Обычно атмосферный воздух содержит 78% азота, 21 % кислорода, 0,93 % аргона, 0,03 % двуокиси углерода и др. Воздух в пределах городской территории содержит различные ядовитые газы и примеси, концентрация которых зачастую превышает содержание их в тоннелях. При движении воздуха по тоннелю состав его меняется: снижается содержание кислорода, увеличивается содержание двуокиси углерода и других газов. Попадающие в воздух тоннеля выхлопные газы в большинстве своем токсичны, раздражают слизистую оболочку глаз и органы дыхания. Весьма токсичным газом, вредно воздействующим на здоровье людей, является окись углерода. Предельно допустимую концентрацию СО, обеспечивающую безопасную эксплуатацию автотранспортного тоннеля и работу обслуживающего персонала в нем, определяют в зависимости от продолжительности нахождения людей в тоннеле и высоты над уровнем моря. При постоянном или длительном пребывании людей в тоннеле предельно допустимая концентрация СО составляет 30 мг на 1 м3 воздуха, при пребывании людей от 30 мин до 1 ч - 50 мг/м3, от 15 до 30 мин -100 мг/м3, а до 15 мин -150 мг/м3.

Дизельные двигатели, дым и пыль

Широкое распространение дизельных двигателей приводит к повышению выделений двуокиси углерода и окислов азота, которые не столь токсичны, как окись углерода, однако вытесняют кислород и создают задымление воздуха в тоннеле. Если в общем потоке количество автомобилей с дизельными двигателями составляет 10-20%, задымление может стать основным фактором, который надо учитывать при расчете вентиляции тоннеля. Предельно допустимую степень задымления в тоннеле устанавливают обычно по условиям видимости. Она соответствует содержанию в 1 м3 воздуха 2-10 мг дыма. Помимо двуокиси углерода и окислов азота, дизельные двигатели выделяют большое количество альдегидов, в том числе акролеин, который весьма ядовит и действует на слизистую оболочку горла, носа и глаз. Предельно допустимая концентрация акролеина в воздухе 0,7 и 2 мг/м3 соответственно при наличии и отсутствии в тоннеле пешеходного движения. В процессе эксплуатации тоннеля в воздух попадает пыль, которая образуется за счет износа дорожного покрытия, протекторов колес автомобилей, эрозии обделки и облицовки. Допустимая концентрация пыли зависит от ее вида и изменяется от 1 до 10 мг/м3. Наряду с вредными газами, дымом и пылью при работе автомобильных двигателей выделяется значительное количество водяных паров (конденсата), масляных аэрозолей, а, также тепла, что приводит к повышению температуры воздуха в тоннеле. Объем тепловыделений зависит от массы автомобилей, типа и мощности двигателя. Тепловыделения в тоннелях обусловлены также работающими установками освещения, водоотвода и другого вспомогательного оборудования. Повышенная температура и влажность воздуха создают дискомфорт в тоннеле и могут привести к коррозии стальных элементов обделки и тоннельно-эксплуатационного оборудования. При расположении тоннелей в районах с суровым климатом возникает опасность образования наледей на проезжей части и внутренних конструкциях, разрушения обделки, промерзания дренажных и водоотводных лотков. Все это отрицательно сказывается на условиях эксплуатации тоннеля, снижает срок его службы. В связи с этим для проветривания таких тоннелей необходимо подавать предварительно нагретый воздух, предусматривать обогрев проезжей части, устраивать теплозащитную облицовку, утеплять водоотводные лотки. Допустимая концентрация вредных газов в воздухе пешеходных тоннелей регламентируется по нормам для атмосферы воздушной среды населенных мест. При этом необходимо учитывать продолжительность нахождения людей в пешеходном тоннеле, которая определяется его длиной, наличием в нем газетных киосков, телефонов-автоматов, предприятий торговли и общественного питания. В соответствии с нормами допустимая среднесуточная концентрация окиси углерода составляет 1 мг/м3, максимальная разовая концентрация окиси углерода 6 мг/м3, а акролеина 0,3 мг/м3. Таким образом, основными задачами искусственной вентиляции являются снижение до допустимой нормы вредных газов и соединений (прежде всего, окиси углерода и акролеина), снятие задымления и запыленности воздуха и установление нормального температурного режима. Кроме того, вентиляция служит для быстрой ликвидации возникших пожаров, а в местностях с холодной зимой - для предотвращения льдообразования в тоннеле.