CN107725090B - 一种地下隧道通风系统及其实施方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下隧道通风系统，包括隧道风管，所述隧道风管在每个防火分区设电动百叶式送风口；温湿度检测仪表，用于检测所述若干个防火分区内的相对湿度；送风风管，所述送风风管连接隧道风管和建筑物的出风口；通风专用风机房，所述通风专用风机房通过专用风机房送风管道与隧道风管连接；通过控制对应于某一防火分区的电动百叶式送风口打开，将建筑物出风口或通风专用风机房排风送到该防火分区。本发明通过将通风专用风机房和建筑物排风联合运行的形式，以较低的功耗，实现高温高湿气候下隧道通风防潮除湿的目的。此外，本发明还可以实现非高温高湿气候下隧道在专用通风形式因故退出运行时的备用应急通风，以降低隧道专用风机房的规模。

Description

一种地下隧道通风系统及其实施方法
技术领域
本发明涉及一种地下隧道通风系统及其实施方法，特别涉及一种利用采用全空气调节系统的民用或公共建筑物低温、低湿度排风，作为地下长距离隧道进风，实现在隧道专用通风系统故障时的应急备用通风，以及高温高湿气候下隧道的通风防潮除湿。
背景技术
地下隧道埋于地面冻土层以下，特别是长距离地下隧道内温度与地面温差较大，可谓“冬暖夏凉”。夏季室外空气温度与地下隧道内空气温度相差超过10℃，特别是高温雨季室外空气湿度已饱和，隧道通风时室外空气遇冷即在隧道内部，特别是金属构件表面凝结，威胁隧道内安装的各类重要电气、监控、消防灭火设施的安全。现在常规的通风形式下，各种除潮措施或因隧道内的除湿量巨大，或因隧道下料运输困难，以及供电困难，缺乏经济性，难于实施。
而高温高湿季节，采用全空气调节系统的民用或公共建筑物排风的空气温湿度均远低于室外空气温湿度参数，具有一定的吸湿能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于地下长距离隧道防潮除湿的地下隧道通风系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种地下隧道通风系统，所述地下隧道包括若干个防火分区，其特征在于所述地下隧道通风系统包括
隧道风管，所述隧道风管设置在所述地下隧道侧面或顶部，所述隧道风管在每个防火分区设电动百叶式送风口；
温湿度检测仪表，用于检测所述若干个防火分区内的相对湿度；
送风风管，所述送风风管连接隧道风管和建筑物的出风口；
通风专用风机房，所述通风专用风机房通过专用风机房送风管道与隧道风管连通；
控制单元，所述控制单元与电动百叶式送风口连接，通过控制对应于某一防火分区的电动百叶式送风口打开，将建筑物出风口或通风专用风机房排风送到该防火分区。
优选地，建筑物选择位于隧道中部的设有全空气调节系统的民用或公共建筑物，以减少风管风阻。
优选地，所述隧道风管内设置有增压风机，建筑物排风口排出的风机经增压风机增压可实现长距离的送风。
优选地，所述送风风管末端设置第一防火阀和第一止回阀。
优选地，所述建筑物为隧道运营管理部门所在建筑物。
优选地，专用风机房送风管道末端设置第二防火阀和第二止回阀。
本发明的另一目的在于提供一种适用于地下长距离隧道防潮除湿的地下隧道通风系统的实施方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种地下隧道通风系统的实施方法，所述隧道包括若干个防火分区，所述地下隧道侧面或顶部设置隧道风管，专用风机房通过专用风机房送风管道与隧道风管连通，且专用风机房送风管道末端设置第二电动防火阀，其特征在于所述地下隧道通风系统的实施方法包括以下步骤：
1）计算最大防火分区的除湿量△d1，计算单位体积建筑物排风的除湿量△d2；
2）计算地下隧道最大防火分区通风除湿所需的建筑物最小排风需求 Q1>△d1/△d2；
3）计算建筑物排放全部回收时的最大防火分区通风除湿时间，T1= Q1/q2，其中q2为建筑物排风风量，整个地下隧道的通风除湿时间按 N*T1估算，其中N为地下隧道的防火分区数量；
4）根据地下隧道的防火分区数量、隧道运营管理部门的通风除湿时效性要求，确定地下隧道所需的建筑物排风量占建筑物排风总量的回收比例及风管尺寸，设计将建筑物部分排风通过送风风管接入隧道风管，该隧道风管在每个防火分区设置电动百叶风口，送风风管端部设置第一电动防火阀；
5）通过控制隧道风管在每个防火分区内的电动百叶风口启闭，控制通风的作用区域。
其中步骤5）中，分为三种工况：工况一为日常工况，在非高温高湿季节，第一电动防火阀常闭，第二电动防火阀常开，所有防火分区内的电动百叶风口均开启，由专用风机房提供隧道通风；工况二：非高温高湿季节专用风机房常用风机因故退出运行时，第二电动防火阀常开，第一电动防火阀开启，开启一个或多个防火分区内的电动百叶风口，由专用风机房备用风机与建筑物排风联合运行提供隧道通风；工况三：高温高湿季节，第一电动防火阀常开，第二电动防火阀闭合，开启一个或多个防火分区内的电动百叶风口，由专用风机房和建筑物排风共同提供隧道通风。
进一步，工况三中，利用隧道内各防火分区设置的温湿度检测仪表反馈控制不同防火分区的通风顺序，按照不同防火分区相对湿度的大小依次进行通风除湿，优先开启相对湿度较大的一个或多个防火分区的电动百叶风口，在所述一个或多个防火分区进行通风除湿时，其余防火分区的电动百叶风口关闭；相对湿度相同的不同防火分区的通风顺序可以距离控制中心的远近等原则依次顺序进行；当某一通风除湿的防火分区中内部空气相对湿度下降到设定值，则关闭该防火分区的电动百叶风口，开启其他空气相对湿度超过设定值的防火分区的电动百叶风口，当所有防火分区相对湿度均不大于设定值时，关闭第一电动防火阀。
优选地，所述隧道风管内设置有增压风机，建筑物排风口排出的风机经增压风机增压可实现长距离的送风。
优选地，隧道专用风机房可合并设置于建筑物内以减少风管干管长度。
本发明采用全空气调节系统的民用或公共建筑物的排风与隧道内空气温差较小的优势，可利用隧道周边采用全空气调节系统的民用或公共建筑物（以下简称“建筑物”）低温、低湿度排风，作为隧道进风。排风采用风管输送沿途经风机增压可实现长距离的送风。风管在每个防火分区设电动百叶式送风口，通过控制电动百叶的启闭，可实现将相对干燥空气送入隧道中任意指定防火分区，实现相应防火分区的通风换气，同时排除隧道内空气中的水汽，降低隧道空气湿度。
本发明具有以下优点：
变废为宝。建筑物排风直接排放本就存在能源浪费，本发明将建筑物排风收集并再利用。
节能降耗。将低温干燥的建筑物排风引入隧道，通风换气的同时实现隧道除湿。通过在隧道风管内设置风机增压即可实现长距离送风除湿。本发明除湿功耗较低。
经济性较高。利用建筑物排风实现隧道通风除湿，亦可作为隧道备用通风，可降低隧道专用风机房的规模。本发明除湿措施综合能耗较低。
附图说明
图1为本发明的地下隧道通风系统。
图中包括：隧道1、隧道风管2、建筑物3、送风风管3a、隧道专用风机房4、专用风机房送风管道4a、电动防火阀5、电动百叶式送风口6、增压风机7、止回阀8、防火门或防护隔断9。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示；本发明一种新型地下隧道通风形式适用于周边设有全空气调节系统的民用或公共建筑物的各类长距离工业隧道，特别适用于内部安装有较多的重要的电气及工控设备、人员较少且简单的长距离隧道，尤其适用于综合管廊及电力隧道。
如图所示的一种地下隧道通风系统，所述隧道1设置若干个防火分区，其特征在于所述地下隧道通风系统包括
隧道风管2，所述隧道风管2设置在所述地下隧道侧面或顶部，所述隧道风管2在每个防火分区设电动百叶式送风口6与其连通；
温湿度检测仪表，用于检测所述若干个防火分区内的相对湿度；
送风风管3a，所述送风风管3a连接隧道风管2和建筑物3的出风口；
通风专用风机房4，所述通风专用风机房4通过专用风机房送风管道4a与隧道风管2连接；
控制单元，所述控制单元与电动百叶式送风口6连接，通过控制对应于某一防火分区的电动百叶式送风口6打开，将建筑物出风口或通风专用风机房排风送到该防火分区。
优选地，所述隧道风管2内设置有增压风机7，建筑物排风口排出的风机经增压风机7增压可实现长距离的送风。
优选地，所述送风风管3a末端设置第一电动防火阀。
优选地，所述送风风管末端电动防火阀前设置第一止回阀。
优选地，专用风机房送风管道与送风风管连接处设置第二电动防火阀和第二止回阀。
优选地，建筑物选择位于隧道中部的建筑物，以减少风管风阻。隧道专用风机房4可合并设置于建筑物内以减少风管干管长度，以减少风管风阻。当隧道运营管理部门设于隧道附近时，宜优先选择。
具体实施方法为：所述隧道包括若干个防火分区，所述地下隧道侧面或顶部设置隧道风管，专用风机房通过专用风机房送风管道与隧道风管连通，且专用风机房送风管道末端设置第二电动防火阀，其特征在于所述地下隧道通风系统的实施方法包括以下步骤：
A、 初始条件。① 在高温高湿季节，隧道外部大气相对湿度 φ1（接近100%）；②隧道最大防火分区的体积 V1=隧道横断面内面积x通风长度。以内断面尺寸为 4x3=12m2的某舱为例，隧道通风区间长度不超过 200m，则V1=2400m3；③ 隧道内的温度 t2、相对湿度φ2≈φ1。温度 t2≈22.7℃；④建筑物排风温度t3、相对湿度 φ3。可取 t3≈26℃、相对湿度φ3≈60%。
B、 除湿控制。隧道内通风除湿后相对湿度φ4不超过 75%，此湿度也是除湿结束时控制中心排风相对湿度。计算中可取φ4=75%。
C、 简化计算最大防火分区的除湿需求。假定除湿前后建筑物排风以及隧道内空气压力、温度不变。隧道内部空气相对湿度从约100%下降至 75%，除湿量△d1=V1 x（d1-d2），其中d1、d2分别为相对湿度φ1、75%时单位体积隧道空气的含湿量。
D、 计算单位体积建筑物排风的除湿量。除湿量△d2=d4-d3，其中d4、d3分别为相对湿度75%、φ3时单位体积建筑物排风的含湿量。
E、计算隧道最大防火分区通风除湿所需的建筑物最小排风需求 Q1（m3）>△d1/△d2。
F、 计算建筑物排风全部回收时的最大防火分区通风除湿时间。T1= Q1/q2，其中q2为控制中心排风风量（m3/h）。整个地下隧道的通风除湿时间可按 NxT1估算，其中N为地下隧道的防火分区数量。
G、 根据地下隧道的防火分区数量、隧道运营管理部门的通风除湿时效性要求，确定地下隧道所需的建筑物排风量占建筑物排风总量的回收比例及风管尺寸，设计将建筑物部分排风通过送风风管接入隧道风管，该隧道风管在每个防火分区设置电动百叶风口，送风风管端部设置第一电动防火阀；
H、 通过控制隧道风管在每个防火分区内的电动百叶风口启闭，控制通风的作用区域。
其中步骤H中，分为三种工况：工况一为日常工况，在非高温高湿季节，第一电动防火阀常闭，第二电动防火阀常开，所有防火分区内的电动百叶风口均开启，由专用风机房提供隧道通风；工况二：非高温高湿季节专用风机房常用风机因故退出运行时，第二电动防火阀常开，第一电动防火阀开启，开启一个或多个防火分区内的电动百叶风口，由专用风机房备用风机与建筑物排风联合运行提供隧道通风；工况三：高温高湿季节，第一电动防火阀常开，第二电动防火阀闭合，开启一个或多个防火分区内的电动百叶风口，由专用风机房和建筑物排风共同提供隧道通风。
进一步，工况三中，利用隧道内各防火分区设置的温湿度检测仪表反馈控制不同防火分区的通风顺序，按照不同防火分区相对湿度的大小依次进行通风除湿，优先开启相对湿度较大的一个或多个防火分区的电动百叶风口，在所述一个或多个防火分区进行通风除湿时，其余防火分区的电动百叶风口关闭；相对湿度相同的不同防火分区的通风顺序可以距离控制中心的远近等原则依次顺序进行；当某一通风除湿的防火分区中内部空气相对湿度下降到设定值，则关闭该防火分区的电动百叶风口，开启其他空气相对湿度超过设定值的防火分区的电动百叶风口，当所有防火分区相对湿度均不大于设定值时，关闭第一电动防火阀。
根据本发明的具体实施例，正在进行除湿通风的防火分区以内部空气相对湿度下降到 75%（可设定，考虑到建筑物的排风对隧道内空气有一定的加热作用，而除湿结束后隧道内会缓慢恢复到其初始温度，导致最终隧道内实际相对湿度大于75%，因此可根据隧道内空气终态工况点的p，t2，φ4=75%，由湿空气等压线曲线查得在 t3时的相对湿度作为设定值）作为本防火分区通风除湿结束的信号，并联动关闭本防火分区的电动百叶风口，其余防火分区相对湿度均不大于75%时，通风除湿系统处于待机状态，风管段部电动防火阀关闭。待某防火分区内部相对湿度大于 75%（可设定）时，联动开启风管端部的电动防火阀及相应防火分区的电动百叶风口，进行通风除湿。
在工况三中，当有人员进入隧道某一防火分区时，应考虑到根据该防火分区的空气含氧量，开启第二电动防火阀及开防火分区的电动百叶风口，利用专用风机房给该防火分区通风供氧。
本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种地下隧道通风系统，所述地下隧道包括若干个防火分区，其特征在于所述地下隧道通风系统包括隧道风管，所述隧道风管设置在所述地下隧道侧面或顶部，所述隧道风管在每个防火分区设电动百叶式送风口；
温湿度检测仪表，用于检测所述若干个防火分区内的相对湿度；
送风风管，所述送风风管连接隧道风管和建筑物的出风口，所述送风风管末端设置第一电动防火阀和第一止回阀；
通风专用风机房，所述通风专用风机房通过专用风机房送风管道与隧道风管连通，专用风机房送风管道末端设置第二电动防火阀和第二止回阀；
控制单元，所述控制单元与电动百叶式送风口连接，通过控制对应于某一防火分区的电动百叶式送风口打开，将建筑物出风口或通风专用风机房排风送到该防火分区；
高温高湿季节，第一电动防火阀常开，第二电动防火阀闭合，开启一个或多个防火分区内的电动百叶风口，由专用风机房和建筑物排风共同提供隧道通风利用隧道内各防火分区设置的温湿度检测仪表反馈控制不同防火分区的通风顺序，按照不同防火分区相对湿度的大小依次进行通风除湿，优先开启相对湿度较大的一个或多个防火分区的电动百叶风口，在所述一个或多个防火分区进行通风除湿时，其余防火分区的电动百叶风口关闭；相对湿度相同的不同防火分区的通风顺序可以距离控制中心的远近原则依次顺序进行；当某一通风除湿的防火分区中内部空气相对湿度下降到设定值，则关闭该防火分区的电动百叶风口，开启其他空气相对湿度超过设定值的防火分区的电动百叶风口，当所有防火分区相对湿度均不大于设定值时，关闭第一电动防火阀。
2.如权利要求1所述的地下隧道通风系统，其特征在于建筑物为位于隧道中部的设有全空气调节系统的民用或公共建筑物。
3.如权利要求1所述的地下隧道通风系统，其特征在于所述隧道风管内设置有增压风机，建筑物排风口排出的风机经增压风机增压可实现长距离的送风。
4.一种地下隧道通风系统的实施方法，所述隧道包括若干个防火分区，所述地下隧道侧面或顶部设置隧道风管，专用风机房通过专用风机房送风管道与隧道风管连通，且专用风机房送风管道末端设置第二电动防火阀，其特征在于所述地下隧道通风系统的实施方法包括以下步骤：
1）计算最大防火分区的除湿量△d1，计算单位体积建筑物排风的除湿量△d2；
2）计算地下隧道最大防火分区通风除湿所需的建筑物最小排风需求 Q1>△d1/△d2；
3）计算建筑物排放全部回收时的最大防火分区通风除湿时间，T1= Q1/q2，其中q2为建筑物排风风量，整个地下隧道的通风除湿时间按 N*T1估算，其中N为地下隧道的防火分区数量；
4）根据地下隧道的防火分区数量、隧道运营管理部门的通风除湿时效性要求，确定地下隧道所需的建筑物排风量占建筑物排风总量的回收比例及风管尺寸，设计将建筑物部分排风通过送风风管接入隧道风管，该隧道风管在每个防火分区设置电动百叶风口，送风风管端部设置第一电动防火阀；
5）通过控制隧道风管在每个防火分区内的电动百叶风口启闭，控制通风的作用区域；
其中步骤5）中，分为三种工况：工况一为日常工况，在非高温高湿季节，第一电动防火阀常闭，第二电动防火阀常开，所有防火分区内的电动百叶风口均开启，由专用风机房提供隧道通风；工况二：非高温高湿季节专用风机房常用风机因故退出运行时，第二电动防火阀常开，第一电动防火阀开启，开启一个或多个防火分区内的电动百叶风口，由专用风机房备用风机与建筑物排风联合运行提供隧道通风；工况三：高温高湿季节，第一电动防火阀常开，第二电动防火阀闭合，开启一个或多个防火分区内的电动百叶风口，由专用风机房和建筑物排风共同提供隧道通风；
工况三中，利用隧道内各防火分区设置的温湿度检测仪表反馈控制不同防火分区的通风顺序，按照不同防火分区相对湿度的大小依次进行通风除湿，优先开启相对湿度较大的一个或多个防火分区的电动百叶风口，在所述一个或多个防火分区进行通风除湿时，其余防火分区的电动百叶风口关闭；相对湿度相同的不同防火分区的通风顺序可以距离控制中心的远近等原则依次顺序进行；当某一通风除湿的防火分区中内部空气相对湿度下降到设定值，则关闭该防火分区的电动百叶风口，开启其他空气相对湿度超过设定值的防火分区的电动百叶风口，当所有防火分区相对湿度均不大于设定值时，关闭第一电动防火阀。
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