CN106499428A - 隧道自然通风系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道自然通风系统，所述隧道的壁面上开设有导通于外界的通风井，所述通风井导通于所述隧道的一端连通有伸入所述隧道内的诱导管，所述诱导管沿所述隧道内的行车方向设置；所述诱导管包括连接口以及诱导口，所述连接口连通于所述通风井，当希望隧道气流排出隧道空间时，所述诱导口朝向所述行车方向；当希望环境空气注入隧道空间时，所述诱导口背向所述行车方向。本发明显著提高了隧道内自然通风量、显著提高了通风效率，并使通风的风向得以控制，从而有效改善了隧道内的排放污染状况；同时通风井的数量和断面面积相对大为缩减，显著降低了建造成本及对城市地面景观空间的占用。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程领域，涉及通风系统，尤其是自然通风系统。
背景技术
目前，对于城市隧道，车辆排放污染物在洞口集中排放是导致洞口附近空气污染，人民群众健康受到威胁的重要因素，为此，必须采用适当的通风措施。若采用机械通风方式，土建投资及运营管理费用都较高，而且在市区内设立机械通风塔难度大且影响城市景观。相比之下，自然通风方式则无需设置通风风机，无电力消耗，且可降低隧道断面高度，如此可节省隧道建设和运营成本，具有明显的经济性。城市隧道以长度短、埋深浅为特征，可以考虑在单向隧道壁面处直接开设与外部环境相通的通风口，以自然通风代替机械通风，利用车辆运动产生的交通风在通风口内外所形成的压差，置换隧道内空气，稀释沿程排放的污染物，减少隧道出口污染物排放总量及浓度，这不仅可以满足空气排放标准，避免设置排风塔的困难，而且可以降低隧道所需高度，减少运营费用。
对于城市道路隧道，科研人员对自然通风口的通风方式进行了大量的研究。西南交通大学的葛家美等利用SES软件进行数值模拟，研究了自然通风口布置情况对隧道内空气流动及污染物扩散的影响；铁道第二勘察设计院的钟星灿等对隧道壁面开自然通风口的单向交通隧道中，交通风力自然通风的原理进行了探析，根据动量、能量和质量守恒的基本定律，建立相关的关系式，探索分析这种自然通风的气流运动规律；西南交通大学的胡春燕对顶部开口的自然通风式城市道路隧道，建立了CO一维数学模型，计算了正常工况、不同的通风布置方式、不同的通风口面积、不同的通风口间距、不同车辆行驶量与车速时的污染物分流率及污染物分布情况；解放军理工大学的朱培根等对竖井型城市隧道自然通风的流动特征与原理进行了研究，建立了隧道内有害气体浓度分布的数学模型，提出利用有害气体浓度来评价城市道路隧道卫生效果的方法，为竖井型城市隧道自然通风的理论计算、方案设计和分析提了必要的理论依据；铁道第二勘察设计院的钟星灿等研究了在项部或侧壁设有多处通风口的单向交通隧道中，车辆运行产生的交通风力的形成和作用过程，得出这种自然通风形式的计算方法；解放军理工大学工程兵工程学院的茅靳丰用实验研究的方法在隧道上方间隔性的构建了16组通风口，研究了通风口的组合方式、位置、尺寸和数量等对隧道内温度、CO浓度和风速的影响。这些研究一是全针对自然风井与隧道垂直相交，交接处不设置诱导管的情况，二是偏重于简化条件下的数值模拟，缺少的实测数据支持。
对此，以上海中环北虹路外圈北向南隧道为对象进行了自然风井排风性能实测，该隧道北端设置了11个自然排风井，单个风井截面积15m2，纵向延伸达103米；南端设置了19个自然通风井，单个风井截面积7.8m2，纵向延伸196m。得到的结果表明：无论位于进洞口还是出洞口的自然通风口，风井中的风速均偏低(最大风速小于1.5m/s左右，平均0.7～1.0m/s，具体风量大小随交流量等因素而不同)，风量很小，且有进有出，污染物分散排放的效果有限。与此同时，自然风井建造成本很高，并且占据了很大的城市公共空间。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，本发明提供一种主动式隧道自然通风系统，以显著提高隧道内自然通风量，并使通风的风向得以受控，从而有效改善隧道内的排放污染。
为实现上述目的，本发明首先提供一种隧道自然通风系统，其中，所述隧道的壁面上开设有导通于外界的通风井，所述通风井导通于所述隧道的一端连通有伸入所述隧道内的诱导管，所述诱导管沿所述隧道内的行车方向设置。
优选地，所述诱导管包括连接口以及诱导口，所述连接口连通于所述通风井，当希望隧道气流排出隧道空间时，所述诱导口朝向所述行车方向。
优选地，所述诱导管包括连接口以及诱导口，所述连接口连通于所述通风井，当希望环境空气注入隧道空间时，所述诱导口背向所述行车方向。
优选地，所述诱导管的管径一般小于所述通风井的内径，共用隧道顶部设备空间，不增加额外的隧道高度。
优选地，所述通风井导通于外界的顶端设有一透明风帽以供阳光直射入所述通风井。
优选地，所述通风井设于所述隧道的入口或出口。
由于采用上述技术方案，本发明隧道自然通风系统的有益效果包括：
1)本系统实现高效自然通风方式，其中无需设置通风风机，避免了电力消耗，降低了隧道的断面高度，从一方面节省了隧道建设和运营成本的作用，更重要的是，在通风井的基础上加设了诱导管结构，使得原有以静压为驱动力的自然通风口变为以全压驱动通风，从而大大提高了自然通风井中的风量，使得通风效率显著提高，而通风井的数量和断面面积大为缩减，大大降低了施工造价和占地面积；
2)本系统通过正反两个朝向的诱导管，进而能够主动控制自然通风井中气流的方向，使得气流流向进出自如，在气流的控制上有先天的主控性，避免出现传统隧道通风系统所具有的一部分自然通风井处于进风状态而另一部分自然通风井处于出风状态的缺陷，使得气流完全受控保持一致，显著提高了通风效率；
3)比目前所采用的隧道自然通风井的数量可以减少50％～80％，大大减小了建造成本及对城市地面景观空间的占用，经济、社会效益显著。
附图说明
图1为本发明隧道自然通风系统中第一实施例的结构示意图；
图2为本发明隧道自然通风系统中第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
参照图1所示，本发明首先提供了一种隧道自然通风系统，主要用于排风，其中，所述隧道1的壁面上开设有导通于外界的通风井2，所述通风井2导通于所述隧道1的一端连通有伸入所述隧道1内的诱导管3，所述诱导管3沿所述隧道1的内壁且平行于行车方向设置。
具体地，如图1箭头所示，所述诱导管3包括连接口30以及诱导口32，所述连接口30连通于所述通风井2，所述诱导口32朝向所述行车方向，从而以隧道1内由行车所诱导的气流全压为动力，主动将污染气流通过隧道1的自然通风井2排出隧道1。
较为优选地，所述诱导管3的管径小于所述通风井2的内径，连接口30处的管壁呈弯曲状。所述通风井2设于所述隧道1的入口或出口。另外，所述通风井2导通于外界的顶端设有一透明风帽4以供阳光直射入所述通风井2，所述通风井2的内壁设有吸热层，用于高效收集太阳辐射热。这样，通风井2内收集的热量可以转化为热压，空气在热压的作用下形成拔风效果，更有利于统一排风。
实施例二：
在实施例一的基础上，本实施例在诱导管的设置上做了一定的改变，使得整个隧道自然通风系统主要用于进风。具体地，如图2所示，所述诱导管3a包括连接口30a以及诱导口32a，所述连接口30a连通于所述通风井2a，所述诱导口32a背向所述行车方向，从而以隧道1a内由行车所诱导的气流所形成的负压为动力，主动将室外新鲜空气引入隧道1a，更有利于统一进风。其他结构基本与实施例一相同，因而不在此多加赘述。
完成上述实施过程后，应能体现出本发明的以下特点：
1)本系统实现高效自然通风方式，其中无需设置通风风机，避免无电力消耗，降低了隧道的断面高度，从一方面节省了隧道建设和运营成本的作用，更重要的是，在通风井的基础上加设了诱导管结构，使得原有以静压为驱动力的自然通风口变为以全压驱动通风，从而大大提高了自然通风井中的风量，使得通风效率显著提高，而通风井的数量和断面面积大为缩减，大大降低了施工造价和占地面积；
2)本系统通过正反两个朝向的诱导管，进而能够主动控制自然通风井中气流的方向，使得气流流向进出自如，在气流的控制上有先天的主控性，避免出现传统隧道通风系统所具有的一部分自然通风井处于进风状态而另一部分自然通风井处于出风状态的缺陷，使得气流完全受控保持一致，显著提高了通风效率。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种隧道自然通风系统，其特征在于：所述隧道的壁面上开设有导通于外界的通风井，所述通风井导通于所述隧道的一端连通有伸入所述隧道内的诱导管，所述诱导管沿所述隧道内的行车方向设置。
2.根据权利要求1所述的隧道自然通风系统，其特征在于：所述诱导管包括连接口以及诱导口，所述连接口连通于所述通风井，所述诱导口朝向所述行车方向以导引隧道气流排出隧道空间。
3.根据权利要求1所述的隧道自然通风系统，其特征在于：所述诱导管包括连接口以及诱导口，所述连接口连通于所述通风井，所述诱导口背向所述行车方向以导引环境空气注入隧道空间。
4.根据权利要求2或3所述的隧道自然通风系统，其特征在于：所述诱导管的管径小于所述通风井的内径。
5.根据权利要求1所述的隧道自然通风系统，其特征在于：所述通风井导通于外界的顶端设有一透明风帽以供阳光直射入所述通风井。
6.根据权利要求1所述的隧道自然通风系统，其特征在于：所述通风井设于所述隧道的入口或出口。
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