CN102720521B

CN102720521B - 双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统

Info

Publication number: CN102720521B
Application number: CN201210229505.6A
Authority: CN
Inventors: 阳东; 杜涛; 李百战; 李楠
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN102720521A

Abstract

本发明公开了一种双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，在隧道竖井上设有隧道太阳能烟囱；在上盖建筑上设有进风口和出风口，出风口通过横向风道与地面建筑太阳能烟囱连通，隧道太阳能烟囱和地面建筑太阳能烟囱通过横向互通风道连通；在隧道太阳能烟囱和地面建筑太阳能烟囱中分别设有防火阀，两防火阀均位于横向互通风道下方。在隧道太阳能烟囱和地面建筑太阳能烟囱中分别设有蓄热装置。本发明两个烟囱气流并行，使得热压增倍，更有利于两个烟囱通风能力的相互补充和提升。防火阀可以阻止发生火灾方对另一方的影响，并增强了发生火灾方的排烟能力。

Description

双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统

技术领域

本发明属于暖通空调与建筑节能领域，具体涉及双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，属于建筑通风技术领域。

背景技术

隧道是人们为了发展交通运输而挖掘的地下狭长空间。近年来，随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加速，我国越来越重视各类交通隧道的建设。我国的公路隧道在2008年总长就达到了3190公里。我国的铁路隧道在2010年总长已经超过了7000公里，总长度居世界首位。在重庆、香港等山地城市，城市公路隧道也成为了重要的交通干线。近些年，地铁作为另外一种隧道形式在我国蓬勃发展。我国超过20个城市建成或已经开始建设城市地铁。

由于隧道是位于地下的封闭空间，为了使其运营期间产生的余热和废气排放到外部，必须对隧道进行通风。利用射流风机进行沿隧道纵向的机械通风是较成熟的通风方式，但他会造成较大的能耗。为了节省能源和兼顾通风效果，国内外近几年十分关注适宜于隧道的自然通风方式。我国江苏省在2010年还颁布了《城市隧道竖井型自然通风设计与验收》作为设计竖井型自然通风系统的参考。

竖井的通风能力与竖井高度、竖井内外温差密切相关。一般说来，竖井高度越大，烟囱效应越强。但是，对于地铁区间隧道、地铁站厅（台）以及部分城市公路隧道等浅埋隧道来说，由于洞顶至地表的土层厚度较小，因此在土层内的竖井高度难以保证。如何强化该类隧道的竖井烟囱效应就成了棘手的问题。另一方面，该类浅埋隧道的上方地表处通常存在上盖建筑（地面建筑），上盖建筑同样有自然通风的需求。目前，隧道和其上盖建筑各自的通风系统彼此独立，难以使通风效果达到较理想的状况。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种将隧道与上盖建筑通风系统结合起来的双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，本系统可提高隧道与上盖建筑的自然通风系统的互补性。

本发明实现上述目的的技术解决方案如下：

双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，在隧道顶部设有与地面相通的隧道竖井，隧道竖井上设有竖直结构的隧道太阳能烟囱；在上盖建筑上设有进风口和出风口，出风口高度高于进风口，出风口通过一横向风道与竖直结构的地面建筑太阳能烟囱连通，隧道太阳能烟囱和地面建筑太阳能烟囱通过横向互通风道连通；在隧道太阳能烟囱中设有隧道太阳能烟囱防火阀，在地面建筑太阳能烟囱中设有地面建筑太阳能烟囱防火阀，隧道太阳能烟囱防火阀和地面建筑太阳能烟囱防火阀均位于横向互通风道下方。

进一步地，所述地面建筑太阳能烟囱、隧道太阳能烟囱、横向风道和横向互通风道由有机玻璃搭建。

在隧道太阳能烟囱和地面建筑太阳能烟囱中分别设有蓄热装置，所述蓄热装置由两块呈十字交叉的竖向的蓄热板构成，蓄热板由正二十烷（C₂₀H₄₂）制成，每块蓄热板沿太阳能烟囱的对角线安装。

更进一步地，所述进风口和出风口位于上盖建筑相对的壁上。

更进一步地，在地面建筑太阳能烟囱的底部设有承重柱。

更进一步地，在隧道太阳能烟囱和地面建筑太阳能烟囱顶端分别设有防雨帽。

更进一步地，所述横向风道低于横向互通风道4m。

更进一步地，所述地面建筑太阳能烟囱防火阀与隧道太阳能烟囱防火阀位于横向互通风道下方2m处。

本发明利用浅埋隧道与其对应的上盖建筑的构造特征和热环境特点差异，对其自然通风系统进行整合和互补。相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1.两个烟囱的气流并行，使得热压增倍，更有利于两个烟囱通风能力的相互补充和提升；当经过地面建筑太阳能烟囱的气流温度大于经过隧道太阳能烟囱的气流时，地面建筑太阳能烟囱的部分热压用于辅助隧道通风；当经过隧道太阳能烟囱的气流温度大于经过地面建筑太阳能烟囱的气流时，隧道太阳能烟囱的部分热压用于辅助地面建筑通风。

2.在太阳能辐射井中的相变蓄热板呈十字交叉状，一方面可以在白天不同时段接收到不同角度的太阳光，另一方面，可以增大光波在一块蓄热板表面反射后被另一块蓄热板吸收的概率，减小了光波的总反射率和损失。

3.连接地面建筑的横向风道位于横向互通风道下方，防止了隧道排出的废气沿横向风道串入地面建筑内部。

4.蓄热板可以将白天收集的热量蓄积到夜间释放，用以在夜间对地面建筑和隧道进行自然通风。

5.太阳能烟囱采用有机玻璃（PMMA）搭建，一方面可以使得光波有效地投射进入太阳能辐射井内，另一方面有机玻璃（PMMA）导热系数很低，减低了井内气体热量散失，有利于井内气体温度的提升。

6.在地面建筑太阳能烟囱与隧道太阳能烟囱中分别设置防火阀，两个防火阀均位于横向互通风道下方，一方面在其中一方发生火灾时通过关断另一方的防火阀可以阻止发生火灾方对另一方的影响，另一方面在地面建筑或隧道发生火灾时，可以利用另一方的太阳能烟囱排烟，增强了发生火灾方的排烟能力。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图。

图2为本发明用于隧道排烟的实施例示意图。

图3为本发明用于地面建筑排烟的实施例示意图。

图4为本发明地面建筑太阳能烟囱与隧道太阳能烟囱的横截面示意图。

其中：1-地面建筑太阳能烟囱；2-隧道太阳能烟囱；3-隧道竖井；4-横向风道；5-横向互通风道；6-承重柱；7-防雨帽；8-地面建筑；9-隧道；10-进风口；11-排风口；12-地面建筑太阳能烟囱防火阀；13-隧道太阳能烟囱防火阀；14-蓄热装置；15-烟囱壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1，从图上可以看出，本发明双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，在隧道9顶部设有与地面相通的隧道竖井3，隧道竖井3上端设有与隧道竖井相通的竖直结构的隧道太阳能烟囱2。在地面建筑8（即上盖建筑）上设有进风口10和出风口11，出风口11高度高于进风口10，进风口和出风口位于上盖建筑相对的壁上，出风口11通过一横向风道4与竖直结构的地面建筑太阳能烟囱1连通，在地面建筑太阳能烟囱1的底部设有承重柱6。所述承重柱，为与地面建筑相连的太阳能烟囱的承重载体，由混凝土搭建。隧道太阳能烟囱2和地面建筑太阳能烟囱1通过横向互通风道5连通并在两烟囱顶端分别设有防雨帽7，用于防止雨水进入太阳能烟囱。在隧道太阳能烟囱2中设有隧道太阳能烟囱防火阀13，在地面建筑太阳能烟囱1中设有地面建筑太阳能烟囱防火阀12，隧道太阳能烟囱防火阀13和地面建筑太阳能烟囱防火阀12均位于横向互通风道5下方，实施例中两防火阀低于横向互通风道2m。地面建筑太阳能烟囱防火阀12，为阻止隧道发生火灾时火和烟进入地面建筑的阀门；隧道太阳能烟囱防火阀13，为阻止地面建筑发生火灾时火和烟进入隧道的阀门。当然，从防火阀设置目的出发，理论上，地面建筑太阳能烟囱防火阀12也可以设置在横向风道4中，而隧道太阳能烟囱防火阀13也可以下移设置于隧道竖井3中。

地面建筑太阳能烟囱1、隧道太阳能烟囱2、横向风道4和横向互通风道5由有机玻璃（PMMA）搭建。其中地面建筑太阳能烟囱1通过横向风道4与地面建筑8相连。隧道太阳能烟囱2与下方的隧道竖井3相连。而隧道竖井，为隧道至地表水平面的竖向气流通道，由混凝土在边界粘结加固。连接地面建筑的横向风道4，为与地面建筑相连的太阳能烟囱和地面建筑之间的风道。

在隧道太阳能烟囱2和地面建筑太阳能烟囱1中分别设有蓄热装置14，所述蓄热装置由两块呈十字交叉的竖向的蓄热板构成，蓄热板由正二十烷（C₂₀H₄₂）制成，每块蓄热板沿太阳能烟囱的对角线安装。标记15为烟囱壁。

作为一个实施例，地面建筑太阳能烟囱1与隧道太阳能烟囱2的横截面均为边长为2m的正方形；连接地面建筑的横向风道4与连接两太阳能烟囱的横向互通风道5的横截面均为边长为1.5m的正方形；连接地面建筑的横向风道4位于连接两太阳能烟囱的横向互通风道5下方4m。

本发明工作原理：

正常工作时，两防火阀均打开。当隧道太阳能烟囱2中的气流温度大于地面建筑太阳能烟囱1的气流温度时，一部分流经地面建筑排风口11的气流会通过横向互通风道5流入隧道太阳能烟囱2，增强了地面建筑的自然通风能力。反之，当地面建筑太阳能烟囱1中的气流温度大于隧道太阳能烟囱2的气流温度时，隧道太阳能烟囱2中的部分气流会通过横向互通风道5流入地面建筑太阳能烟囱1，增强了隧道的自然通风能力。

当隧道9内发生火灾时，关闭地面建筑太阳能烟囱防火阀12，见图2。此时，地面建筑太阳能烟囱1不对地面建筑8通风，隧道火灾产生的热烟气通过隧道太阳能烟囱2与地面建筑太阳能烟囱1共同排放到外部空间。在利用双烟囱增大隧道排烟能力的同时，烟气不会回灌到地面建筑中去。

当地面建筑8发生火灾时，关闭隧道太阳能烟囱防火阀13，见图3。此时隧道太阳能烟囱2不对隧道通风，地面建筑火灾产生的热烟气通过地面建筑太阳能烟囱1与隧道太阳能烟囱2共同排放到外部空间。在利用双烟囱增大地面建筑排烟能力的同时，烟气不会回灌到隧道中去。

本系统由双烟囱构成自然通风系统，两个烟囱之间通过横向互通风道进行连接，可以通过横向互通风道互相交换气流；本发明既提高了日常通风状态下两个太阳能烟囱抽风能力的互补性，又避免了事故通风状态下两个太阳能烟囱的相互干扰，对于解决隧道与上盖建筑组成的复合建筑体系的自然通风问题有重要作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，在隧道（9）顶部设有与地面相通的隧道竖井（3），隧道竖井（3）上设有竖直结构的隧道太阳能烟囱（2），其特征在于：在上盖建筑上设有进风口（10）和出风口（11），出风口高度高于进风口，出风口（11）通过一横向风道（4）与竖直结构的上盖建筑太阳能烟囱（1）连通，隧道太阳能烟囱（2）和上盖建筑太阳能烟囱（1）通过横向互通风道（5）连通，在隧道太阳能烟囱（2）中设有隧道太阳能烟囱防火阀（13），在上盖建筑太阳能烟囱（1）中设有上盖建筑太阳能烟囱防火阀（12），隧道太阳能烟囱防火阀（13）和上盖建筑太阳能烟囱防火阀（12）均位于横向互通风道（5）下方。

2.根据权利要求1所述的双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，其特征在于：所述上盖建筑太阳能烟囱、隧道太阳能烟囱、横向风道和横向互通风道由有机玻璃搭建。

3.根据权利要求1所述的双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，其特征在于：在隧道太阳能烟囱（2）和上盖建筑太阳能烟囱（1）中分别设有蓄热装置（14），所述蓄热装置由两块呈十字交叉的竖向的蓄热板构成，蓄热板由正二十烷制成，每块蓄热板沿太阳能烟囱的对角线安装。

4.根据权利要求1所述的双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，其特征在于：所述进风口和出风口位于上盖建筑相对的壁上。

5.根据权利要求1所述的双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，其特征在于：在上盖建筑太阳能烟囱（1）的底部设有承重柱（6）。

6.根据权利要求1所述的双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，其特征在于：在隧道太阳能烟囱（2）和上盖建筑太阳能烟囱（1）顶端分别设有防雨帽（7）。

7.根据权利要求1所述的双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，其特征在于：所述横向风道（4）低于横向互通风道（5）4m。

8.根据权利要求1所述的双烟囱式隧道与上盖建筑联合自然通风系统，其特征在于：所述上盖建筑太阳能烟囱防火阀（12）与隧道太阳能烟囱防火阀（13）位于横向互通风道（5）下方2m处。