Вентилация на подземни тунели

1. Основни цели на вентилацията

А. При нормална експлоатация

Основната цел е да се осигури постоянно подаване на чист въздух и да се разреждат и отвеждат замърсителите.

• Изхвърляне на вредни газове: Особено при автомобилните тунели, където се натрупват въглероден оксид (СО2), азотни оксиди (NO2) и други изгорели газове, както и прахови частици.

• Поддържане на видимост: Натрупването на твърди частици и дим влошава видимостта, което е рисков фактор за пътнотранспортни произшествия.

• Изчисляване: Необходимото количество чист въздух се определя чрез изчисления, базирани на концентрацията на CO (за по-лек трафик) или степента на задимяване (за тежкотоварен трафик).

Б. При пожар (Аварийно вентилиране)

Вентилационната система трябва да работи в авариен режим (често с високотемпературни вентилатори, издържащи на 300°C или 400°C за определен период):

• Контрол на дима: Основната задача е да се управлява посоката на разпространение на дима (обикновено в посоката на движение или далеч от зоните за евакуация) и да се осигурят незадимени евакуационни пътища (напр. към аварийните изходи или съседните тунелни тръби).

• Отвеждане на топлината: Предотвратява се повишаването на температурата до нива, които биха застрашили конструкцията на тунела или безопасността на хората.

2. Типове механична вентилация (системи)

Механичната вентилация в тунелите се реализира главно чрез два основни типа системи, които често се комбинират:

А. Надлъжна вентилация (Longitudinal)

Това е най-често срещаният и икономичен метод, особено за по-къси тунели или тунели с еднопосочно движение.

• Принцип: Създава се въздушен поток по дължината на тунела.

• Оборудване: Използват се струйни (Jet) вентилатори , които са аксиални вентилатори, монтирани на тавана или в ниши. Те работят като импулсни системи, като подават малки струи въздух с висока скорост, увличайки големи обеми въздух по дължината на тунела.

• Предимство: По-лесна реализация и по-ниски разходи.

• Недостатък: При дълги тунели или при пожар, димът и замърсяването се пренасят по цялата дължина, което може да затрудни евакуацията.

Б. Напречна вентилация (Transverse)

Използва се предимно при много дълги тунели, където контролът на качеството на въздуха по цялата дължина е критичен.

• Принцип: Тунелът се разделя на секции. Свеж въздух се подава в тунела през специални канали, а замърсеният въздух се отвежда през други канали (които често са разположени над окачения таван или под пътната настилка).

• Оборудване: Използват се големи вентилаторни централи, които подават и изсмукват въздух на определени разстояния.

• Предимство: Позволява прецизен контрол на качеството на въздуха и на разпространението на дима във всяка отделна секция.

В. Смесени/комбинирани системи

Те съчетават елементи от надлъжната и напречната вентилация, за да оптимизират разходите и ефективността.

3. Фактори, влияещи на вентилацията

При проектирането се отчитат:

• Бутално действие на превозните средства: Движението на влаковете (при железопътни тунели) или колоните от автомобили създава въздушен поток, който се използва или компенсира от механичната вентилация.

• Дължина на тунела: Колкото по-дълъг е тунелът, толкова по-голяма е нуждата от напречна или комбинирана система за вентилация.

• Трафик и вид превозни средства: Интензитетът на трафика и делът на дизеловите автомобили (отделящи повече NO2 и частици) определят необходимото количество чист въздух.

• Топография: Наклонът на тунела и температурните разлики на входовете/изходите могат да създадат "ефект на комина", който подпомага естествената вентилация през студените месеци, но може да работи срещу нея през топлите.