CN116816413A - 一种防止冷凝水产生的隧道通风装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道通风技术领域，具体是一种防止冷凝水产生的隧道通风装置及方法，其包括隧道，隧道的地面安装有第一气体输送设备，隧道的地下埋设有地埋主通风管，且地埋主通风管的一端与第一气体输送设备连通、另一端封闭；隧道的顶端安装有第二气体输送设备，隧道的顶端固定有沿隧道建设方向的吊顶通风管，且吊顶通风管的一端与第二气体输送设备连通、另一端封闭；解决了在严寒天气隧道内产生大量的冷凝水并在冷空气的作用下结冰的问题；适用于严寒天气中隧道洞口处。

Description

一种防止冷凝水产生的隧道通风装置及方法

技术领域

本发明涉及隧道通风技术领域，具体是一种防止冷凝水产生的隧道通风装置及方法。

背景技术

随着高速公路交通的发展，隧道是山区高速公路不可或缺的重要组成部分；在严寒天气运营的隧道，其隧道内部的温度要高于隧道外部的温度，当隧道外部的冷空气通过隧道洞口进入隧道内部后，与隧道内温度较高的围岩环境产生冷凝作用，进而在隧道内产生大量的冷凝水并在冷空气的作用下结冰，不仅会破坏隧道内部的复合衬砌，还存在冻裂管线设备的风险，更重要的是，隧道路面上产生的冰面会给来往车辆带来严重的安全隐患。

因此，有必要发明一种防止冷凝水产生的隧道通风装置及方法来缓解隧道内的季节性冻害，提高隧道内管线设备的使用寿命，降低来往车辆的安全隐患。

发明内容

本发明为了解决在严寒天气隧道内产生大量的冷凝水并在冷空气的作用下结冰的问题，提供了一种防止冷凝水产生的隧道通风装置及方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，包括隧道，隧道的地面安装有第一气体输送设备，隧道的地下埋设有沿隧道建设方向的地埋主通风管，且地埋主通风管的一端与第一气体输送设备连通、另一端封闭；隧道的顶端安装有第二气体输送设备，隧道的顶端固定有沿隧道建设方向的吊顶通风管，且吊顶通风管的一端与第二气体输送设备连通、另一端封闭；

地埋主通风管上沿隧道洞口到隧道内部依次开设有与隧道连通的地埋竖向通风口、地埋双向通风口、地埋竖向通风口I，吊顶通风管上沿隧道洞口到隧道内部依次开设有位于地埋竖向通风口上方的吊顶双向通风口、位于地埋双向通风口上方的吊顶竖向通风口、位于地埋竖向通风口I上方的吊顶单向通风口；所述地埋双向通风口的一端风口朝向地埋竖向通风口、另一端朝向地埋竖向通风口I；所述吊顶双向通风口的一端风口朝向隧道洞口、另一端朝向吊顶竖向通风口；所述吊顶单向通风口的风口朝向吊顶竖向通风口。

进一步地，所述地埋主通风管位于隧道地下的边侧，地埋主通风管与地埋竖向通风口之间、地埋主通风管与地埋双向通风口之间、地埋主通风管与地埋竖向通风口I之间均设置有通风支管。

进一步地，所述地埋双向通风口包括左侧地埋通风口和右侧地埋通风口，左侧地埋通风口内安装有左高右低的地埋左导流板，右侧地埋通风口内安装有左低右高的地埋右导流板；所述吊顶双向通风口包括左侧吊顶通风口和右侧吊顶通风口，左侧吊顶通风口内安装有左低右高的吊顶左导流板，右侧吊顶通风口内安装有左高右低的吊顶右导流板；所述吊顶单向通风口内安装有左低右高的吊顶左导流板I。

进一步地，所述地埋竖向通风口、左侧地埋通风口、右侧地埋通风口、地埋竖向通风口I、左侧吊顶通风口、右侧吊顶通风口、吊顶竖向通风口、吊顶单向通风口均安装有风量调节阀。

进一步地，所述隧道的地面上安装有位于隧道洞口与地埋竖向通风口之间的第一湿度传感器，隧道的地面上安装有位于地埋竖向通风口与地埋双向通风口之间的第二湿度传感器，隧道的地面上安装有位于地埋双向通风口与地埋竖向通风口I之间的第三湿度传感器。

进一步地，还包括控制器，所述第一湿度传感器、第二湿度传感器和第三湿度传感器均与控制器电性连接，所述第一气体输送设备和第二气体输送设备均与控制器电性连接；各个风量调节阀均与控制器电性连接。

进一步地，所述第一气体输送设备、第二气体输送设备均为鼓风机；所述地埋竖向通风口、地埋双向通风口和地埋竖向通风口I的顶端均盖设有防护篦子。

本发明结构设计合理可靠，通过循环通风，对隧道洞口处的冷气流进行加热，防止了冷凝水的产生，进而避免了隧道地面结冰的情况发生，降低了来往车辆的安全隐患；同时还能够将隧道内的空气与隧道洞口的空气进行置换，实现隧道内空气的净化；进一步的，针对隧道洞口处温度湿度的变化，设置了三段运行频率不同的预热循环气流，降低了设备的消耗，提高了隧道内管线设备的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中通风支管的俯视示意图。

图3是本发明的侧视示意图。

图中：1-隧道，2-第一气体输送设备，3-地埋主通风管，4-第二气体输送设备，5-吊顶通风管，6-地埋竖向通风口，7-地埋双向通风口，8-地埋竖向通风口I，9-吊顶双向通风口，10-吊顶竖向通风口，11-吊顶单向通风口，12-通风支管，13-地埋左导流板，14-地埋右导流板，15-吊顶左导流板，16-吊顶右导流板，17-吊顶左导流板I，18-第一湿度传感器，19-第二湿度传感器，20-第三湿度传感器。

具体实施方式

一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，如附图1~附图3所示，包括隧道1，隧道1的地面安装有第一气体输送设备2，隧道1的地下埋设有沿隧道1建设方向的地埋主通风管3，且地埋主通风管3的一端与第一气体输送设备2连通、另一端封闭；隧道1的顶端安装有第二气体输送设备4，隧道1的顶端固定有沿隧道1建设方向的吊顶通风管5，且吊顶通风管5的一端与第二气体输送设备4连通、另一端封闭；

地埋主通风管3上沿隧道1洞口到隧道1内部依次开设有与隧道1连通的地埋竖向通风口6、地埋双向通风口7、地埋竖向通风口I8，吊顶通风管5上沿隧道1洞口到隧道1内部依次开设有位于地埋竖向通风口6上方的吊顶双向通风口9、位于地埋双向通风口7上方的吊顶竖向通风口10、位于地埋竖向通风口I8上方的吊顶单向通风口11；所述地埋双向通风口7的一端风口朝向地埋竖向通风口6、另一端朝向地埋竖向通风口I8；所述吊顶双向通风口9的一端风口朝向隧道1洞口、另一端朝向吊顶竖向通风口10；所述吊顶单向通风口11的风口朝向吊顶竖向通风口10。

本发明中第一气体输送设备2和第二气体输送设备4中吹出的风均来源于隧道1内恒温恒湿的空气，不仅能够分阶段对隧道1洞口的冷气流进行加热，加热方式依靠隧道1内环境的热量对隧道1洞口的冷气流进行热传导，防止冷凝水的产生，进而避免了隧道1地面结冰的情况发生，降低了来往车辆的安全隐患，还能够将隧道1内的空气与隧道1洞口的空气进行置换，实现隧道1内空气的净化。

如附图2所示，所述地埋主通风管3位于隧道1地下的边侧，地埋主通风管3与地埋竖向通风口6之间、地埋主通风管3与地埋双向通风口7之间、地埋主通风管3与地埋竖向通风口I8之间均设置有通风支管12。

地埋竖向通风口6、地埋双向通风口7和地埋竖向通风口I8均开设于隧道1地面的中部，如此方与吊顶双向通风口9、吊顶竖向通风口10、吊顶单向通风口11形成最优的循环气流路线，达到防止冷凝水产生和通风的最佳效果；通风支管12用于将地埋主通风管3中的气流通往地埋竖向通风口6、地埋双向通风口7和地埋竖向通风口I8，便于气流的循环。

如附图1所示，所述地埋双向通风口7包括左侧地埋通风口和右侧地埋通风口，左侧地埋通风口内安装有左高右低的地埋左导流板13，右侧地埋通风口内安装有左低右高的地埋右导流板14；所述吊顶双向通风口9包括左侧吊顶通风口和右侧吊顶通风口，左侧吊顶通风口内安装有左低右高的吊顶左导流板15，右侧吊顶通风口内安装有左高右低的吊顶右导流板16；所述吊顶单向通风口11内安装有左低右高的吊顶左导流板I17。

地埋左导流板13能够引导气流往地埋竖向通风口6的方向流动，便于在工作过程中参与第二段预热循环气流；地埋右导流板14能够引导气流往地埋竖向通风口I8的方向流动，便于在工作过程中参与第三段预热循环气流；

吊顶左导流板15能够引导气流往隧道1洞口的方向流动，便于在工作过程中参与第一段预热循环气流；吊顶右导流板16能够引导气流往吊顶竖向通风口10的方向流动，便于在工作过程中参与第二段预热循环气流；吊顶左导流板I17能够引导气流往吊顶竖向通风口10的方向流动，便于在工作过程中参与第三段预热循环气流；为分阶段对隧道1洞口的冷气流进行加热提供了结构基础。

所述地埋竖向通风口6、左侧地埋通风口、右侧地埋通风口、地埋竖向通风口I8、左侧吊顶通风口、右侧吊顶通风口、吊顶竖向通风口10、吊顶单向通风口11均安装有风量调节阀。

如附图1所示，所述隧道1的地面上安装有位于隧道1洞口与地埋竖向通风口6之间的第一湿度传感器18，隧道1的地面上安装有位于地埋竖向通风口6与地埋双向通风口7之间的第二湿度传感器19，隧道1的地面上安装有位于地埋双向通风口7与地埋竖向通风口I8之间的第三湿度传感器20。

由于隧道1的地面直接与来往车辆接触，因此隧道1地面附近空气的相对湿度数据对于来往车辆的行车安全至关重要，第一湿度传感器18、第二湿度传感器19和第三湿度传感器20用于检测隧道1地面附近空气的相对湿度。

还包括控制器，所述第一湿度传感器18、第二湿度传感器19和第三湿度传感器20均与控制器电性连接，所述第一气体输送设备2和第二气体输送设备4均与控制器电性连接；各个风量调节阀均与控制器电性连接。

所述第一气体输送设备2、第二气体输送设备4均为鼓风机；所述地埋竖向通风口6、地埋双向通风口7和地埋竖向通风口I8的顶端均盖设有防护篦子。

一种防止冷凝水产生的隧道通风方法，该方法是基于一种防止冷凝水产生的隧道通风装置实现的，包括如下步骤：

步骤S1：开启第一湿度传感器18、第二湿度传感器19、第三湿度传感器20，并将实时湿度检测值传输到控制器中；

步骤S2：当第一湿度传感器18检测到隧道1地面附近空气的相对湿度达到90%时，控制器控制第一气体输送设备2、第二气体输送设备4开启，同时控制地埋竖向通风口6处的风量调节阀、左侧吊顶通风口处的风量调节阀打开，并调至低频运行，此时，地埋竖向通风口6处的气流、左侧吊顶通风口处的气流与隧道1洞口处的冷气流形成第一段预热循环气流，为隧道1洞口处的冷气流进行温度传导，防止冷凝水产生，同时进行通风；附图1中的a为第一段预热循环气流；

步骤S3：当第二湿度传感器19检测到隧道1地面附近空气的相对湿度达到90%时，控制器控制左侧地埋通风口处的风量调节阀、右侧吊顶通风口处的风量调节阀、吊顶竖向通风口10处的风量调节阀打开，并调至中频运行，此时地埋竖向通风口6处的气流、右侧吊顶通风口处的气流、吊顶竖向通风口10处的气流和左侧地埋通风口处的气流形成第二段预热循环气流，并与第一段预热循环气流同时工作，为隧道1内的气流进行温度传导，防止冷凝水产生，同时进行通风；附图1中的b为第二段预热循环气流；

步骤S4：当第三湿度传感器20检测到隧道1地面附近空气的相对湿度达到90%时，控制器控制右侧地埋通风口处的风量调节阀、吊顶单向通风口11处的风量调节阀和地埋竖向通风口I8处的风量调节阀打开，并调至高频运行，此时右侧地埋通风口处的气流、地埋竖向通风口I8处的气流、吊顶单向通风口11处的气流和吊顶竖向通风口10处的气流形成第三段预热循环气流，并与第一段预热循环气流、第二段预热循环气流同时工作，为隧道1内的气流进行温度传导，防止冷凝水产生，同时进行通风；附图1中的c为第三段预热循环气流；

针对隧道1洞口空气湿度不断变化的情况，本方法设置三个阶段的气流循环，且让第一气体输送设备2和第二气体输送设备4在各个阶段分频运行，降低了设备的消耗，提高了隧道内管线设备的使用寿命。

步骤S5：当第三湿度传感器20检测到隧道1地面附近空气的相对湿度下降到60%时，控制器控制右侧地埋通风口处的风量调节阀、吊顶单向通风口11处的风量调节阀和地埋竖向通风口I8处的风量调节阀关闭，第三段预热循环气流停止循环；此时，若第二湿度传感器18检测到隧道1地面附近空气的相对湿度在90%及以上时，控制第一气体输送设备2、第二气体输送设备4中频运行，第一段预热循环气流、第二段预热循环气流继续循环；

步骤S6：当第二湿度传感器19检测到隧道1地面附近空气的相对湿度下降到60%时，控制器控制左侧地埋通风口处的风量调节阀、右侧吊顶通风口处的风量调节阀、吊顶竖向通风口10处的风量调节阀关闭，第二段预热循环气流停止循环；此时，若第一湿度传感器18检测到隧道1地面附近空气的相对湿度在90%及以上时，控制第一气体输送设备2、第二气体输送设备4低频运行，第一段预热循环气流继续循环；

步骤S7：当第一湿度传感器18检测到隧道1地面附近空气的相对湿度下降到60%时，控制器控制地埋竖向通风口6处的风量调节阀、左侧吊顶通风口处的风量调节阀关闭，并控制第一气体输送设备2、第二气体输送设备4关闭，第一段预热循环气流停止循环。

基于上述过程的记载，包括但不限于包括步骤S1、步骤S2、步骤S7的实施例A和包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S6、步骤S7的实施例B，均在本发明的保护范围之内。具体实施过程中，第一段预热循环气流的循环区间、第二段预热循环气流的循环区间和第三段预热循环气流的循环区间可根据隧道1所在地区的地理环境以及隧道1走向来确定。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，包括隧道（1），其特征在于：隧道（1）的地面安装有第一气体输送设备（2），隧道（1）的地下埋设有沿隧道（1）建设方向的地埋主通风管（3），且地埋主通风管（3）的一端与第一气体输送设备（2）连通、另一端封闭；隧道（1）的顶端安装有第二气体输送设备（4），隧道（1）的顶端固定有沿隧道（1）建设方向的吊顶通风管（5），且吊顶通风管（5）的一端与第二气体输送设备（4）连通、另一端封闭；

地埋主通风管（3）上沿隧道（1）洞口到隧道（1）内部依次开设有与隧道（1）连通的地埋竖向通风口（6）、地埋双向通风口（7）、地埋竖向通风口I（8），吊顶通风管（5）上沿隧道（1）洞口到隧道（1）内部依次开设有位于地埋竖向通风口（6）上方的吊顶双向通风口（9）、位于地埋双向通风口（7）上方的吊顶竖向通风口（10）、位于地埋竖向通风口I（8）上方的吊顶单向通风口（11）；所述地埋双向通风口（7）的一端风口朝向地埋竖向通风口（6）、另一端朝向地埋竖向通风口I（8）；所述吊顶双向通风口（9）的一端风口朝向隧道（1）洞口、另一端朝向吊顶竖向通风口（10）；所述吊顶单向通风口（11）的风口朝向吊顶竖向通风口（10）。

2.根据权利要求1所述的一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，其特征在于：所述地埋主通风管（3）位于隧道（1）地下的边侧，地埋主通风管（3）与地埋竖向通风口（6）之间、地埋主通风管（3）与地埋双向通风口（7）之间、地埋主通风管（3）与地埋竖向通风口I（8）之间均设置有通风支管（12）。

3.根据权利要求2所述的一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，其特征在于：所述地埋双向通风口（7）包括左侧地埋通风口和右侧地埋通风口，左侧地埋通风口内安装有左高右低的地埋左导流板（13），右侧地埋通风口内安装有左低右高的地埋右导流板（14）；所述吊顶双向通风口（9）包括左侧吊顶通风口和右侧吊顶通风口，左侧吊顶通风口内安装有左低右高的吊顶左导流板（15），右侧吊顶通风口内安装有左高右低的吊顶右导流板（16）；所述吊顶单向通风口（11）内安装有左低右高的吊顶左导流板I（17）。

4.根据权利要求3所述的一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，其特征在于：所述地埋竖向通风口（6）、左侧地埋通风口、右侧地埋通风口、地埋竖向通风口I（8）、左侧吊顶通风口、右侧吊顶通风口、吊顶竖向通风口（10）、吊顶单向通风口（11）均安装有风量调节阀。

5.根据权利要求4所述的一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，其特征在于：所述隧道（1）的地面上安装有位于隧道（1）洞口与地埋竖向通风口（6）之间的第一湿度传感器（18），隧道（1）的地面上安装有位于地埋竖向通风口（6）与地埋双向通风口（7）之间的第二湿度传感器（19），隧道（1）的地面上安装有位于地埋双向通风口（7）与地埋竖向通风口I（8）之间的第三湿度传感器（20）。

6.根据权利要求5所述的一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，其特征在于：还包括控制器，所述第一湿度传感器（18）、第二湿度传感器（19）和第三湿度传感器（20）均与控制器电性连接，所述第一气体输送设备（2）和第二气体输送设备（4）均与控制器电性连接；各个风量调节阀均与控制器电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种防止冷凝水产生的隧道通风装置，其特征在于：所述第一气体输送设备（2）、第二气体输送设备（4）均为鼓风机；所述地埋竖向通风口（6）、地埋双向通风口（7）和地埋竖向通风口I（8）的顶端均盖设有防护篦子。

8.一种防止冷凝水产生的隧道通风方法，该方法是基于如权利要求6所述的一种防止冷凝水产生的隧道通风装置实现的，包括如下步骤：

步骤S1：开启第一湿度传感器（18）、第二湿度传感器（19）、第三湿度传感器（20），并将实时湿度检测值传输到控制器中；

步骤S2：当第一湿度传感器（18）检测到隧道（1）地面附近空气的相对湿度达到90%时，控制器控制第一气体输送设备（2）、第二气体输送设备（4）开启，同时控制地埋竖向通风口（6）处的风量调节阀、左侧吊顶通风口处的风量调节阀打开，并控制第一气体输送设备（2）、第二气体输送设备（4）低频运行，此时，地埋竖向通风口（6）处的气流、左侧吊顶通风口处的气流与隧道（1）洞口处的冷气流形成第一段预热循环气流，为隧道（1）洞口处的冷气流进行温度和湿度传导，防止冷凝水产生，同时进行通风；

步骤S3：当第二湿度传感器（19）检测到隧道（1）地面附近空气的相对湿度达到90%时，控制器控制左侧地埋通风口处的风量调节阀、右侧吊顶通风口处的风量调节阀、吊顶竖向通风口（10）处的风量调节阀打开，并控制第一气体输送设备（2）、第二气体输送设备（4）中频运行，此时地埋竖向通风口（6）处的气流、右侧吊顶通风口处的气流、吊顶竖向通风口（10）处的气流和左侧地埋通风口处的气流形成第二段预热循环气流，并与第一段预热循环气流同时工作，为隧道（1）内的气流进行温度和湿度传导，防止冷凝水产生，同时进行通风；

步骤S4：当第三湿度传感器（20）检测到隧道（1）地面附近空气的相对湿度达到90%时，控制器控制右侧地埋通风口处的风量调节阀、吊顶单向通风口（11）处的风量调节阀和地埋竖向通风口I（8）处的风量调节阀打开，并控制第一气体输送设备（2）、第二气体输送设备（4）高频运行，此时右侧地埋通风口处的气流、地埋竖向通风口I（8）处的气流、吊顶单向通风口（11）处的气流和吊顶竖向通风口（10）处的气流形成第三段预热循环气流，并与第一段预热循环气流、第二段预热循环气流同时工作，为隧道（1）内的气流进行温度和湿度传导，防止冷凝水产生，同时进行通风；

步骤S5：当第三湿度传感器（20）检测到隧道（1）地面附近空气的相对湿度下降到60%时，控制器控制右侧地埋通风口处的风量调节阀、吊顶单向通风口（11）处的风量调节阀和地埋竖向通风口I（8）处的风量调节阀关闭，第三段预热循环气流停止循环；此时，若第二湿度传感器（18）检测到隧道（1）地面附近空气的相对湿度在90%及以上时，控制第一气体输送设备（2）、第二气体输送设备（4）中频运行，第一段预热循环气流、第二段预热循环气流继续循环；

步骤S6：当第二湿度传感器（19）检测到隧道（1）地面附近空气的相对湿度下降到60%时，控制器控制左侧地埋通风口处的风量调节阀、右侧吊顶通风口处的风量调节阀、吊顶竖向通风口（10）处的风量调节阀关闭，第二段预热循环气流停止循环；此时，若第一湿度传感器（18）检测到隧道（1）地面附近空气的相对湿度在90%及以上时，控制第一气体输送设备（2）、第二气体输送设备（4）低频运行，第一段预热循环气流继续循环；

步骤S7：当第一湿度传感器（18）检测到隧道（1）地面附近空气的相对湿度下降到60%时，控制器控制地埋竖向通风口（6）处的风量调节阀、左侧吊顶通风口处的风量调节阀关闭，并控制第一气体输送设备（2）、第二气体输送设备（4）关闭，第一段预热循环气流停止循环。