CN206000560U - 长大公路隧道的无动力通风系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及长大公路隧道的无动力通风系统，该系统由下而上依次由太阳能空气集热装置、通风竖井和负压抽风装置组成，太阳能空气集热装置之上部和通风竖井连通，负压抽风装置位于通风竖井的顶端。该通风系统工作时，设在通风竖井顶部的负压抽风装置，强化通风竖井的烟囱效应，污浊空气进入筒形风管后，经太阳能集热系统加热，再由导气管进入通风竖井，利用通风竖井的烟囱效应进行拔气、抽烟；从而达到通风效果，提高隧道内空气质量。此通风系统的动力，由太阳能转化的热能、风能，实现多种自然能源的综合利用，使隧道内体自然流动，从而改变全部使用机械通风的现状，实现无动力通风，节约能源、保护环境，并大大节省了管理和运行的费用。

Description

长大公路隧道的无动力通风系统

技术领域

本实用新型涉及一种隧道通风技术，具体地说是一种利用太阳能和风能的公路隧道通风系统。

背景技术

为保证汽车在隧道内的安全通行，隧道通风系统需要把隧道内的有害气体或污染物的浓度降低至允许浓度以下。随着公路建设的发展，我国的长大隧道以及需要通风的长隧道在不断增加，据不完全统计，目前我国已建成通车的公路隧道已超过2600公里，而世界范围内3公里以上长大隧道总长度的隧道有将近400条，其通风方式大多采用竖井分段式纵向通风的方法，即：在隧道内开凿多个竖向风道，在风道上方安置风机，使隧道内污染的空气通过竖井排出隧道内，新鲜的空气从隧道洞口进入。如此通风方式，耗电量巨大——假设按照双向隧道计算、考虑发生火灾等最不利情况的话，平均每公里隧道大约需设置6台射流风机，每台射流风机功率按照30千瓦考虑，每天通风时间约六小时，每月每公里通风费用达3万余元，这给隧道的运营和管理带来了沉重的经济负担。

公路隧道多位于偏远山区，多有丰富的太阳能、风能等自然资源，能否将自然资源应用到公路隧道通风领域？这似乎是一种奇想。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种用太阳能、风能的自然资源，给长大公路隧道通风系统提供能源的方法。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型之隧道通风系统，由下而上依次由太阳能空气集热装置1、通风竖井2和负压抽风装置3组成，太阳能空气集热装置1之上部和通风竖井2连通，负压抽风装置3位于通风竖井2的顶端。

所述太阳能空气集热装置1，由多个内插式太阳能空气集热管8、支架、集气管6和导气管7组成，多个太阳能空气集热管8并联倾斜放置于支架上，太阳能空气集热管8与通风竖井2通过导气管7连通。空气从集气管7进入太阳能空气集热管8被加热后，再经导气管7流入通风竖井2。

所述负压抽风设置3，由三片叶轮9、空心转轴10、筒形风管11和尾舵5组成；叶轮9是椭圆型的管道，设置于负压抽风装置3前端并通过空心转轴10与筒形风管11连通；空心转轴10设置在通风竖井顶端并与通风竖井2贯通连接。尾舵5焊接于筒形风管11另一端。气流通风竖井2顶部经叶轮9流出。叶轮9可以在外界风力或者叶片流出的热空气驱动下转动。

所述通风竖井2，由十二角镀锌锥形钢管组合而成，钢管管径从大逐渐变小。

本实用新型之公路隧道通风系统，改变了传统的机械通风模式，综合利用公路隧道的自然能源而实现了无动力隧道通风，在保证隧道内空气品质的情况下，减少运营管理工作和通风的电能消耗。其有益效果是：

（1）节能、环保

污浊空气进入筒形风管11后，经太阳能集热系统加热，再由导气管7进入通风竖井2，利用通风竖井的烟囱效应进行拔气、抽烟；在通风竖井2的顶部又设有负压抽风装置3，强化通风竖井的烟囱效应，从而达到通风效果，提高隧道内空气质量。此通风系统的动力，由太阳能转化的热能、风能形成的压力差提供，实现多种自然能源的综合利用，使隧道内气体自然流动，从而改变全部使用机械通风的现状，实现无动力通风，因地制宜、节约能源、保护环境。

（2）节省管理和运行费用。

四、附图说明

图1为本实用新型实施例之公路隧道通风系统的构造示意图；

图2为本实施例之集热管的结构示意图；

图3为本实施例之负压抽风装置的左视图。

图4为本实施例之负压抽风装置的前视图。

图中：1为太阳能空气集热装置，2为通风竖井，3为负压抽风装置，4为空气入口，5为负压抽风装置的尾舵；6为集气管，7为导气管，8为太阳能空气集热管；9为负压抽风装置的叶轮，10为空心转轴，11为筒形风管。

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步说明。

五．具体实施方式

实施例1.一种长大公路隧道的无动力通风系统

图1显示了该通风系统的整体构造。从下到上依次由太阳能空气集热装置1、通风竖井2和负压抽风装置3组成。太阳能空气集热装置1固定在支架上，其上部和通风竖井2连通，负压抽风装置3位于通风竖井2的顶端，通过设置在通风竖井2顶端的空心转轴10连接。

图2显示了太阳能空气集热管8的结构。该太阳能空气集热装置1由若干个平行排列的太阳能空气集热管8、导气管7和集气管6组成，太阳能空气集热管8和集气管6连通，集气管6位于导气管7的内部，呈套管式。空气从集气管6进入太阳能空气集热管8，空气被加热后进入导气管7。

图3、4显示了本实施例之负压抽风装置的构造。该负压抽风装置3由三片叶轮9、空心转轴10、筒形风管11和尾舵5组成。三片叶轮9在同一平面，相邻两个叶轮之间分别呈120度夹角。负压抽风装置3通过设置在通风竖井顶端的空心转轴10和通风竖井2贯通连接。三片叶轮9设置于负压抽风装置3前端，通过转轴和筒形风管11连接。尾舵5焊接于筒形风管11另一端，其作用是风向变化时负压抽风装置3可以随着风转动，自动调整最有利的风向，使风可以垂直吹向叶轮9，从而可以驱使叶轮9旋转。

本实用新型的工作原理为：隧道内的空气经空气入口4进入太阳能空气集热装置的集气管6，再进入太阳能空气集热管8被加热，随后再经导气管7进入通风竖井2，最后经负压抽风装置3的筒形风管11，最后从叶轮9排出。

通风竖井2的主要功能有两个，一个是为气体流动提供通道，另一个作用是利用烟囱效应进行拔烟、抽气，提供实现自然通风的条件。

所述“烟囱抽风”，其原理是：利用热压差使热空气上升，进出口的高差，空气温差越大则热压作用越明显，热空气上升越快，气体流动速度越快，通风效果就越好。烟囱效应的热压是由烟囱进出口空气温差和密度差引起的，与烟囱的入口和出口在垂直方向上的距离以及烟囱进出口空气温度差成正比^[8]。如果忽略外界和烟囱管壁的自然对流，假设烟囱内温度呈线性变化，烟囱产生的热压可由式（1）计算出。

(1)

式中：—外界环境温度，K；—构筑物空气进口温度，K；—室外空气值下的密度，kg/m³；—重力加速度，m/s²；—两端高差。

太阳能空气集热装置1加热的空气使通风竖井2进出口温差增大，增加竖井

内的热压差强化通风竖井的烟囱效应，同时又能驱动负压抽风装置叶轮9的旋转。负压抽风装置3设置在通风竖井顶部的空心转轴10，当热空气从通风竖井2顶部经三片叶轮9流出时，流量不变，断流截面积减小，流速增大，由下述之伯努利方程（2）可知，流体总压强不变，流速增大时，流体的静压力减小，使通风竖井顶部10空气变稀薄，通风竖井2底部的空气由于气压差补偿迅速上升，从而加快通风竖井2中的气流速度，提高系统的通风效率。在有风的天气，在外界风力的驱动下叶轮9也会旋转，强化负压抽风。

(2)

式中：—通风竖井流体压强，Pa；流气密度，kg/m³；—流体速度，m/s；C—常数。

Claims (2)

1.长大公路隧道的无动力通风系统，其特征在于：由下而上依次由太阳能空气集热装置（1）、通风竖井（2）和负压抽风装置（3）组成，太阳能空气集热装置（1）之上部和通风竖井（2）连通，负压抽风装置（3）位于通风竖井（2）的顶端；

所述太阳能空气集热装置（1），由多个内插式太阳能空气集热管（8）、支架、集气管（6）和导气管（7）组成，多个太阳能空气集热管（8）并联倾斜放置于支架上，太阳能空气集热管（8）与通风竖井（2）通过导气管（7）连通；

所述负压抽风装置（3），由三片叶轮（9）、空心转轴（10）、筒形风管（11）和尾舵（5）组成；叶轮（9）是椭圆型的管道，设置于负压抽风装置（3）前端并通过空心转轴（10）与筒形风管（11）连通；空心转轴（10）设置在通风竖井顶端并与通风竖井（2）贯通连接，尾舵（5）焊接于筒形风管（11）另一端。

2.根据权利要求1所述无动力通风系统，其特征在于：所述通风竖井（2），由十二角镀锌锥形钢管组合而成，钢管管径从大逐渐变小。