KR20200065075A - How to calculate the amount of energy saved in open, controllable circulating ventilation in long-distance road tunnels - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법을 공개하였다. 본 발명은 우선, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 소모한 총 공률의 계산식을 확정하고; 계속하여 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서 소모한 총 공률 계산식을 확정하고; 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에 상대적인 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산식을 확정한다. 일반적인 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서의 배기 에어 플로우 풍량과 터널 쇼트트랙에서 병렬 관계인 에어 플로우 풍량을 확정하고, 개방형 순환 환기 시스템의 순환 비, 정화 효율 및 주요 분기 상의 마찰 항력 계수를 지정하면, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템을 실시한 경우에 절약되는 환기 공률의 소모 값을 계산할 수 있어 개방형 순환 환기 시스템 실시에 대해 신속한 예비 평가를 완성할 수 있다. The present invention discloses a method for calculating the amount of energy saved in the open controllable circulating ventilation of a long-distance road tunnel. The present invention first, to determine the calculation formula of the total power consumption in the open controllable circulating ventilation system; Continue to determine the formula for calculating the total power consumed in the general ventilation and exhaust shaft ventilation system; Confirm the calculation of the amount of energy saved in an open controllable circulating ventilation system relative to the normal ventilation and exhaust shaft ventilation methods. Open air control is achieved by determining the exhaust air flow airflow in the general ventilation and exhaust shaft ventilation system and the airflow airflow in parallel in the tunnel short track, and specifying the circulation ratio, purification efficiency, and friction drag coefficient on the main branch of the open circulation ventilation system. When a possible circulating ventilation system is implemented, it is possible to calculate the consumption value of the saved ventilation power, so that a rapid preliminary evaluation for the implementation of the open circulating ventilation system can be completed.
Description
본 발명은 터널의 재난 방지, 절감 기술 분야에 속한 것으로, 구체적으로 특장거리 도로(公路) 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법에 관련된 것이다.The present invention belongs to the field of disaster prevention and reduction technology of a tunnel, and specifically relates to a method of calculating the amount of energy saved in an open controllable circulating ventilation system of a long-distance road tunnel.
도로 터널은 절반 함몰되거나 얕게 묻힌 좁고 긴 공간으로, 터널 내를 오가는 차량에서 발생하는 먼지 등 오염물을 어떻게 하면 효과적으로 처리할지에 대해 업계에서는 지속적인 관심을 가져왔다. 일반적으로는 기계식 환기법을 사용하여 먼지와 CO등 오염물을 희석하고 오염풍을 터널 밖 외부로 배출하는 직류 타입 시스템 방안을 사용한다. 장거리 또는 특장거리 도로 터널의 환기시스템은 반드시 통풍 샤프트를 구비하고 있어야만 터널 내부의 오염물을 희석시키는 공기의 사용 필요를 만족시킬 수 있다. 특장거리 도로 터널의 환기는 구체적으로 통풍 샤프트의 개굴위치, 통풍기, 제트 풍기와 에어 덕트 등에 영향을 미치는 요소들에 대한 최적화에 관한 것으로 업계 내의 선두적인 문제이다.Road tunnels are narrow, long spaces that are half-depressed or buried shallowly, and the industry has continued to focus on how to effectively treat contaminants, such as dust from vehicles traveling in and out of the tunnel. In general, using a mechanical ventilation method, a direct current type system that dilutes pollutants such as dust and CO and discharges the polluted wind outside the tunnel is used. Ventilation systems in long-distance or long-distance road tunnels must be equipped with ventilation shafts to satisfy the need to use air to dilute contaminants inside the tunnel. Ventilation of long-distance road tunnels is a leading issue in the industry, specifically about optimization of factors affecting the opening position of the ventilation shaft, ventilators, jet fan and air ducts.
현재의 외부의 신선한 공기를 터널에 유입하고, 차량이 배출하는 오염물을 희석한 후 오염된 바람을 터널 밖으로 배출하는 것은 에너지 소모가 높은 전통적인 터널 환기 방식이다. 통풍 샤프트의 구간 구분 송풍을 통해 외부의 신선한 공기를 유입하고 특장거리 터널 내부의 오염물을 희석하여 안전 수치 이내의 농도를 유지하도록 하며, 최종적으로는 통풍 샤프트의 구간 구분을 통해 오염된 공기를 배출한다. Kwa G S와 샤 융쉬(Xia，yongxu) 등은 흔히 사용되는 통풍 샤프트의 구간 구분 송풍, 배기 터널 환기 시스템을 실현하였다. 터널 내부를 오가는 차량이 만들어내는 바람의 경우 Fang, lei와 Wang이 모형 시험 방법을 통해 송풍구와 터널 차량의 방향이 6°를 취하는 것이 적합하나, 배기구와 터널 차량 주행 방향의 협각은 30°보다 크지 않아야 함을 알아냈다. 계속하여 Fang, lei 등은 통풍 갱의 송풍, 배기식 상하방향 환기 시스템에는 건설 비용과 운행 시 에너지 소모가 크다는 문제가 줄곧 존재해 왔음을 명확히 지적하였다. 통풍 갱의 공사 가격이 높거나 설치가 되지 않은 특장거리 터널의 경우 상, 하행 라인 통풍의 부하가 고르지 않다는 특성을 이용해 Berner등은 최초로 더블 구멍의 상호 보완 통풍 시스템을 제시하였다. 모형 시험과 수치 시뮬레이션을 통해 장 광펑(Zhang, guangpeng)은 설계 변수를 검증하고, 비교조사 하였으며 더블 구멍의 상호보완식 환기를 금병(錦屛) 터널에 적용하였다. 실험과 실측을 통해 왕 야츙(Wang, yaqiong) 등은 더블 구멍의 상호보완식 통풍에서 터널 내 플로우 필드를 심도 깊게 연구하였고, 나아가 해당 통풍 방식의 시행 가능성에 대해 논증하였다. 일반적인 상황에서 더블 구멍 상호보완식 통풍 방식은 4km~7km의 도로 터널에 적용된다. 그러나 특장거리 터널의 통풍 원가가 높고 통풍 샤프트의 개굴 위치가 지질, 도시 계획 등 제약을 받을 수 있는 문제가 여전히 심각하고 특장거리 도로 터널에 사용되는 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법은 아직 형성되지 않았다. Existing fresh air entering the tunnel, diluting the vehicle's pollutants, and then exhausting the polluted wind out of the tunnel is a traditional tunnel ventilation method with high energy consumption. Section of ventilation shafts Fresh air from the outside is introduced through ventilation and dilution of contaminants inside the long-distance tunnel to maintain the concentration within a safe value. Finally, the contaminated air is discharged through the division of the ventilation shafts. . Kwa G S and Xia, yongxu, etc. realized the sectioned ventilation and exhaust tunnel ventilation system of commonly used ventilation shafts. In the case of wind generated by vehicles going inside and outside the tunnel, it is suitable for Fang, lei and Wang to take 6° of the direction of the tuyere and tunnel vehicle through the model test method, but the narrow angle between the exhaust and tunnel vehicle driving direction is greater than 30°. I figured it shouldn't. Fang, lei, etc. continued to clearly point out that the problem of high construction cost and high energy consumption during operation has always been present in the ventilation shaft ventilation and exhaust ventilation system. In the case of long-distance tunnels where the construction cost of the ventilation gang is high or not installed, Berner et al. first proposed a double-hole complementary ventilation system by using the characteristics of uneven loads on the upstream and downstream lines. Through model tests and numerical simulations, Zhang and guangpeng verified and compared the design parameters and applied a double hole complementary ventilation to the gold bottle tunnel. Through experiments and measurements, Wang, yaqiong, etc. studied the flow field in the tunnel in-depth in a double-hole complementary ventilation, and further demonstrated the feasibility of implementing the ventilation method. Under normal circumstances, the double-hole complementary ventilation system is applied to road tunnels of 4 km to 7 km. Calculation of the amount of energy saved in open controllable circulating ventilation used in long distance road tunnels, where the cost of ventilation in long distance tunnels is high and the opening position of the ventilation shaft is still limited by geology, urban planning, etc. The method has not been formed yet.
본 발명의 목적은 특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법을 제공하여, 빠른 시일 내 개방형 순환 환기 시스템 실시의 사전 평가를 진행하고자 함에 있다. An object of the present invention is to provide a method for calculating the amount of energy saved in the open controllable circulating ventilation of a long-distance road tunnel, and to advance the evaluation of the implementation of the open circulating ventilation system in the near future.
본 발명의 목적은 아래 기술방안을 통해 실현된다:The object of the present invention is realized through the following technical solutions:
특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법은 특장(extra long，特長)거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산에 사용되고; 상기 특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템은, The method of calculating the amount of energy saved in the open-controllable circulating ventilation of the long-distance road tunnel is used for calculating the amount of energy saved in the open-controllable circulating ventilation system of the extra long-distance road tunnel; The open-ended controllable circulation ventilation system of the long distance road tunnel,
터널 사이드의 터널 관통홀에서 터널에 평행되게 설치된 순환 에어 덕트를 포함하고, 터널 입구와 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간 사이는 상류 터널이고, 순환 에어 덕트의 인젝터 구간과 터널 출구 사이는 하류 터널이고, 순환 에어 덕트는 양 끝의 에어 유입 구간과 인젝터 구간을 통해 터널에 연통되고, 상류 터널과 하류 터널 사이는 터널 쇼트트랙이고; 순환 에어 덕트 내부에 집진기가 설치되어 있고; 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간 또한 터널 사이드의 터널 관통홀에서 배기 샤프트의 입구와 연통되게 설치되어 있고, 배기 샤프트에 배기 팬이 설치되어 있고;The tunnel through-hole in the tunnel side includes a circulation air duct installed parallel to the tunnel, an upstream tunnel between the tunnel inlet and the air inlet section of the circulation air duct, and a downstream tunnel between the injector section of the circulating air duct and the tunnel outlet, The circulating air duct communicates with the tunnel through the air inlet section and the injector section at both ends, and is a tunnel short track between the upstream and downstream tunnels; A dust collector is installed inside the circulation air duct; The air inlet section of the circulating air duct is also installed in communication with the inlet of the exhaust shaft in the tunnel through-hole in the tunnel side, and an exhaust fan is installed in the exhaust shaft;
순환 에어 덕트의 인젝터 구간 또한 터널 사이드의 터널 관통홀에서 송풍 샤프트의 출구와 연통되게 설치되어 있고, 송풍 샤프트에 송풍 팬이 설치되어 있고, 상기 방법은 하기 단계를 포함하되, The injector section of the circulating air duct is also installed in communication with the outlet of the blowing shaft in the tunnel through-hole of the tunnel side, the blowing fan is installed on the blowing shaft, and the method includes the following steps,
1단계: 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템이 소모한 총 전력 계산식을 아래와 같이 확정하는 단계Step 1: Confirming the total power calculation formula consumed by the open controllable circulating ventilation system as follows
식(1)에서 
2단계: 일반 송풍 및 배기 샤프트의 환기 방식에서 소모한 총 공률 계산식을 아래와 같이 확정하는 단계:Step 2: Confirm the formula for calculating the total power consumed in the general ventilation and exhaust shaft ventilation method as follows:
식(2)에서 
3단계: 일반 송풍 및 배기 샤프트의 환기 방식에 비해, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법은 하기 단계,Step 3: Compared to the general ventilation and exhaust shaft ventilation method, the method of calculating the amount of energy saved in the open controllable circulating ventilation system is as follows:
(1) 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식과 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서, 풍량의 균형을 유지하기 위하여 배기 에어 플로우(flow)의 풍량이 유입되는 에어 플로우의 풍량과 동일하게 하고, 즉, (1) In a general ventilation and exhaust shaft ventilation method and an open controllable circulating ventilation system, in order to maintain a balance of the air volume, the air volume of the exhaust air flow is the same as the air volume of the inflowing air flow, that is,
식(3)에서, 
또한In addition
식(4)에서, 
일반적으로, Generally,
개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트의 환기 방식 구조의 유사성으로 인해 물리학의 질량 보존의 기본 원리를 응용하여 다음을 얻게 되고,Due to the similarity of the open controllable circulating ventilation system and the structure of the ventilation system of the general ventilation and exhaust shafts, the basic principles of physics' mass conservation are applied to obtain the following:
식(6)에서, 
개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식의 구조의 유사성으로 인해 양자에 대응되는 경로의 마찰 항력 계수도 근사하므로,Due to the similarity between the open-controllable circulating ventilation system and the structure of the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the frictional drag coefficient of the path corresponding to both is also approximate,
식(7)에서, 
(2) 공식(2)에서 공식(1)을 감하면 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템이 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에 대해 상대적인으로 절약되는 에너지 소모양을 얻게 되고, 식(8)과 같고:(2) Subtracting Eq. (1) from Eq. (2) gives the open controllable circulating ventilation system a relatively reduced energy consumption relative to the normal ventilation and exhaust shaft ventilation, as shown in Eq. (8):
식(8)에서, 
(3) 공식(8)에서, 유체 역학의 힘의 균형을 실현하기 위하여 일반적으로 다음 식이 존재하고,(3) In formula (8), in order to realize the force balance of hydrodynamics,
(4) 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식의 구조의 유사성으로 인해 하기 변환 관계식(4) Due to the similarity between the structure of the open and controllable circulating ventilation system and the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the following conversion relational expression
이 존재하고And this exists
식(10)에서 
(5) 공식(7)과 공식(9)를 사용하고, 공식(8)중의 소량급 항은 무시하고, 공식(7）과 공식(10)을 공식(8)에 대입하여 간략화 된 공식(8)을 얻게 되고, 즉, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산식은 식(11)과 같고(5) Simplified formula (8) using formula (7) and formula (9), ignoring the small-scale terms in formula (8), and substituting formula (7) and formula (10) into formula (8) ), that is, the equation for calculating the amount of energy saved in the open controllable circulating ventilation system is equal to (11).
(6) 가설하여 
식(12)에서, 
공식(12)는, 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식의 배기 에어 플로우의 풍량과 터널 쇼트트랙에서의 병렬 관계인 에어 플로우의 풍량을 확정한 상황 및 개방형 순환 환기 시스템에서 순환 비, 정화 효율과 주요 분기 상의 마찰 항력 계수를 지정하면, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템을 실시하면 절약되는 환기 공률 소모 값을 계산해낼 수 있음을 나타내는 것을 포함한다. Equation (12) shows the circulating ratio, purification efficiency, and main branching in a situation where the air flow rate of the parallel air flow in the tunnel short track and the air flow rate in the tunnel short track are determined and the general airflow and exhaust shaft ventilation method are parallel. Specifying the friction drag coefficient includes indicating that implementing an open controllable circulating ventilation system can calculate the saving ventilation power consumption value.
1단계에서 공식(1)의 확정 방법은 하기 단계, The method of confirming formula (1) in
(Ⅰ)“순환 에어 덕트의 에어 유입 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구까지” 분기, “순환 에어 덕트의 에어 유입 구간”의 분기, “터널 입구에서 상류 터널, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간까지”의 분기 및 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경” 분기로 구성되는 폐루프 회로에서, 그 중 “배기 갱 입구에서 터널입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기이고 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 적용하여 “순환 에어 덕트의 에어 유입 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구까지”의 분기 상의 배기 팬 풍압 계산식은 식（13）과 같이,(I) “From the air inlet section of the circulating air duct to the exhaust shaft and the exhaust shaft inlet” branch, “The air inlet section of the circulating air duct” branch, “From the tunnel inlet to the upstream tunnel, to the air inlet section of the circulating air duct” In the closed-loop circuit, which consists of a branch and the “atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance,” the branch of the “atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance” is a false branch and is connected to the atmosphere. , And applying the equation of wind pressure balance in hydrostatics, the equation for calculating the fan air pressure on the branch from “air inlet section of the circulating air duct to the exhaust shaft and the exhaust shaft inlet” is as shown in equation (13).
을 얻을 수 있고To get
식(13）에서, 
(Ⅱ)“송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기, “순환 에어 덕트의 인젝터 구간”의 분기, “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 하류 터널, 터널 출구까지”의 분기와 “터널 출구에서 송풍 갱 입구간의 대기환경”의 분기로 이루어지는 폐루프 회로로, 그 중에서 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 적용하여 “송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기 상의 송풍 팬의 풍압을 구하는 계산식은 식（14）와 같이 얻게 되고,(Ⅱ) Branching of the “intake section of the circulating air duct”, branching of the “injector section of the circulating air duct”, and the branch of “from the injector section of the circulating air duct to the downstream tunnel, tunnel exit” And a closed loop circuit consisting of a branch of the “atmosphere environment between the entrance of the blowing gang at the tunnel exit,” and the branch of the “atmosphere environment between the entrance of the ventilation gang at the tunnel exit” is a false branch, indicating that the atmosphere is connected to each other. By applying the wind pressure balance equation during hydrostatics, the calculation formula for obtaining the wind pressure of the blowing fan on the branch “from the inlet section of the circulating air duct to the inlet section of the blowing shaft” is obtained as shown in Equation (14).
식（14）에서 
(Ⅲ) “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구”의 분기, “순환 에어 덕트”의 분기, “송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기와 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로 대기와 상호 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용하여 “순환 에어 덕트”의 분기 상의 집진기에 설치된 에어 흡입 팬의 풍압 계산 식을 식（15）：(Ⅲ) Branching of the "exhaust shaft, exhaust gang inlet" in the injector section of the circulating air duct, branching of the "circulating air duct", branching of the "blowing gang inlet, from the blowing shaft to the injector section of the circulating air duct" and "blowing A closed loop circuit consisting of a branch of the atmosphere between the gang inlet and the exhaust gang inlet, of which the branch of the “air atmosphere between the blast inlet to the exhaust gang inlet” is a false branch, indicating that it is interconnected with the atmosphere, The formula for calculating the wind pressure of the air intake fan installed in the dust collector on the branch of the “circulating air duct” by using the equation of wind pressure balance in hydrostatics (15):
와 같이 얻게 되고,You get with
식（15）에서, 
(Ⅳ)“터널 입구에서 상류 터널, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간까지”의 분기, “터널 쇼트트랙”의 분기, “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 하류 터널, 터널 출구까지”의 분기, “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기, “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기와 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어진 폐루프 회로로, 유체 정역학의 풍압 균형 방정식을 운용해 식（16）을 얻고,(IV) Branching of “From the tunnel inlet to the upstream tunnel, to the air inlet section of the circulating air duct”, to the branch of “Tunnel Short Track”, to the branch from the injector section of the circulating air duct to the downstream tunnel, to the tunnel exit, “Tunnel A closed-loop circuit consisting of a branch of the "atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the exhaust gang entrance" and a branch of "atmospheric environment between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance", The equation (16) is obtained by operating the wind pressure balance equation of fluid statics.
식（16）에서, 
(Ⅴ)물리학의 질량 보존의 기본원리를 응용하면,(Ⅴ) Applying the basic principle of mass conservation in physics,
이 있고,Have this,
식（17）에서 
또한：In addition:
식（18）에서 
(Ⅵ)유체 역학과 유체 기계 중 정압력과 체적용량을 곱한 것과 공률이 동일함에 따라, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 소모한 총 공률을 구할 수 있다.：(VI) The total power consumed in the open-controllable circulating ventilation system can be obtained by equalizing the fluid dynamics multiplied by the static pressure and the volumetric capacity of the fluid machine.
공식（13）내지 공식(16）을 공식(19）에 대입하고 또한 공식(17）과 공식(18）에 대입하고, 동일 융형의 항목을 합병 후 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템이 소모한 총 공률 계산식을 식(1) Formula (13) to Formula (16) are substituted into Formula (19), Formula (17) and Formula (18) are substituted, and after merging items of the same type, the total power consumption calculation formula used by the circulating ventilation system that can be opened and controlled Equation (1)
과 같이 얻을 수 있고,Can be obtained with
(Ⅶ）공식(19)에서 순환율의 계산식은 식(20):(Ⅶ) The formula for calculating the circulation rate in formula (19) is formula (20):
과 같은 것을 포함한다. And such things.
2단계에서 공식(2)의 확정 방법은 하기 단계, The method of confirming formula (2) in
(Ⅰ)“배기 샤프트 상반부에서 배기 갱 입구까지”의 분기, “배기 샤프트 하반부”의 분기, “터널입구에서 상류 터널, 배기 샤프트 하반부까지”의 분기 및 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 마찰 항력 계수는 0이고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용해 “배기 샤프트에서 배기 갱 입구까지”의 분기 상의 배기 팬 풍압을 구하는 계산식은 식(21)과 같고,(I) Branching of “from the upper half of the exhaust shaft to the exhaust shaft inlet”, branching of the “lower shaft of the exhaust shaft”, branching of the “from the tunnel entrance to the upstream tunnel, and the lower half of the exhaust shaft”, and the atmosphere between the “exhaust shaft entrance to the tunnel entrance” This is a closed loop circuit consisting of ”branches, of which the branch in the “atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance” is a false branch indicating that it is connected to the atmosphere, the frictional drag coefficient is 0, and the wind pressure during fluid statics. The equation for calculating the air pressure of the exhaust fan on the branch of the “from the exhaust shaft to the exhaust shaft inlet” by using the balance equation is the same as in Equation (21).
식(21)에서, 
(Ⅱ)”송풍 갱 입구에서 송풍 샤프트 하반부 시작점까지”의 분기, “송풍 샤프트 하반부”의 분기, “송풍 샤프트 하반부, 하류 터널에서 터널 출구까지”의 분기와 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어지는 폐루프 회로로, 그 중 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로, 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 마찰 항력 계수는 0이며, 유체 정역학의 풍압 균형 방정식을 운용하여 “송풍 갱 입구에서 송풍 샤프트 하반부의 시작점까지”의 분기 상의 송풍 팬의 풍압 계산식은 식(22)를 얻고:(Ⅱ) The branch of “From the entrance of the blower shaft to the starting point of the lower part of the blowing shaft”, the branch of the “lower portion of the blowing shaft”, the branch of “the lower portion of the blowing shaft, from the downstream tunnel to the tunnel exit”, and the atmosphere between “the tunnel outlet and the entrance of the blowing shaft” Environment” is a closed-loop circuit consisting of a branch, of which the branch in the “atmosphere environment between the tunnel exit and the blower gang entrance” is a false branch, indicating that it is connected to the atmosphere, the frictional drag coefficient is 0, and hydrostatics Using the wind pressure balance equation of, the wind pressure calculation formula of the blower fan on the branch of “from the inlet of the blower shaft to the starting point of the lower part of the blower shaft” obtains Equation (22):
식(22)에서, 
(Ⅲ)“터널 입구에서 상류 터널, 배기 샤프트 하반부까지”의 분기, “터널 쇼트트랙”의 분기, “송풍 샤프트 하반부, 하류 터널에서 터널 출구까지”의 분기, “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기, “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기와 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용하여 식(23)을 얻을 수 있고, (Ⅲ) "Tunnel entrance to upstream tunnel, exhaust shaft lower half" branch, "Tunnel short track" branch, "Blowing shaft lower half, downstream tunnel to tunnel exit" branch, "Tunnel exit to vent shaft opening" This is a closed-loop circuit consisting of a branch of the atmosphere, a branch of the “atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the exhaust gang entrance,” and a branch of “the atmosphere between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance.” The branch of the “atmosphere environment between the exhaust gang inlets” is a false branch, which is connected to the atmosphere, and the equation (23) can be obtained by operating the wind pressure balance equation in hydrostatics.
식(23)에서, 
(Ⅳ）공식(21), 공식(22)및 공식(23)을 연합하고, 질량 보존에 따라 존재하는
공식(2)를 얻고,Get the formula (2),
송풍 에어 플로우 유입 풍량이 배기 에어 플로우의 배기 풍량과 동일하므로 공식(2) 또한 식(25)Since the air flow rate of the blown air flow is the same as the exhaust air flow of the exhaust air flow, the formula (2) and formula (25)
로 표현할 수 있는 단계;를 포함한다.It can be expressed as; includes.
3단계에서 공식(10)의 확정 방법은,In
(Ⅰ)개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간과 순환 에어 덕트의 인젝터 구간의 풍량이 
순환 에어 덕트의 순환율은 
(Ⅱ)개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 집진기의 정화효율을 
(Ⅲ)전술한 내용을 종합해보면, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 송풍 팬과 배기 팬을 거쳐 제공하는 신선한 에어 플로우의 풍량 계산식은(III) Summarizing the foregoing, the formula for calculating the air volume of fresh air flow provided through the ventilation fan and the exhaust fan in an open controllable circulating ventilation system is
이고ego
식(26)에서, 
(Ⅳ)일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서, 송풍 팬이 유입하는 에어 플로우의 풍량과 배기 팬이 배출하는 에어 플로우의 풍량은 
(Ⅴ)일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서, 전술한 내용에 따라 배기 샤프트를 통해 배기한 에어 플로우 중의 신선한 공기 풍량은 
식(27)에서, 
(Ⅵ)개방형 제어 가능한 순환 환기시스템으로 말하자면, 터널 내로 유입되는 유효한 신선한 에어 플로우의 풍량과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서의 환기와 동일한 효과를 지니므로 공식（26）= 공식(27)을 만족시킬 수 있다. 즉, (VI) As an open-type controllable circulating ventilation system, it satisfies the formula (26) = formula (27) because it has the same effect as that of the effective fresh air flow flowing into the tunnel and the ventilation in the general ventilation and exhaust shaft ventilation system. I can do it. In other words,
일반적인 상황에서 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템은 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방법과 구조가 서로 유사하므로 구체적으로 
식(29)을 변형하여 식(10):Equation (10) by modifying equation (29):
을 얻는 것을 포함한다. It involves getting.
본 발명과 종래 기술을 비교하면 그것의 유익한 효과는, 본 발명은 특장거리 도로 터널 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산에 사용될 수 있어 터널의 길이, 단면 척도 등 차원의 수가 있는 파라미터의 번잡한 계산, 또는, 환기 시스템의 네트워크 해결 또는 유체동력학 수치 시뮬레이션 계산에 시간을 투자해야 하는 등 현상을 피할 수 있어 빠른 속도로 제어 가능한 순환 환기 시스템을 실시할 경우의 에너지 절약 잠재력을 예상할 수 있다.Comparing the present invention with the prior art, its beneficial effect is that the present invention can be used to calculate the amount of energy saved in an open-loop controllable circulating ventilation of a long-distance road tunnel, so that parameters of dimensions such as tunnel length, cross-sectional scale, etc. This avoids phenomena such as cumbersome calculations, or time-consuming computation of a hydrodynamic numerical simulation or network solution of a ventilation system, thus predicting the energy-saving potential of implementing a rapidly controllable circulating ventilation system. have.
도 1은 본 발명의 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템의 원리 구조 개략도이고,
도 2는 본 발명의 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템의 에어 플로우 구조 개략도이고;
도 3은 본 발명의 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템의 분기 마찰 항력 계수 개략도이고;
도 4는 일반 송풍, 배기 샤프트 환기 방식의 분기 마찰 항력 계수 개략도이고;
도 5는 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양에 대한 순환율의 영향 곡선도이다.
도 3, 도 4에서, 1’ 내지 11’는 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템 중의 분기의 일련 번호이고, R1 내지 R11은 분기 1’내지 11’ 상의 마찰 항력 계수에 대응된다. t(1) 내지t(4), t(6) 내지 t(11)는 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서 분기의 일련번호이고, Rt(1) 내지 Rt(4), Rt(6) 내지Rt(11)은 분기 t(1) 내지 t(4), t(6) 내지 t(11)상의 마찰 항력 계수이다. 1 is a schematic structural diagram of the principle of the open controllable circulating ventilation system of the present invention,
2 is a schematic diagram of the air flow structure of the open controllable circulating ventilation system of the present invention;
3 is a schematic diagram of a branch friction drag coefficient of the open controllable circulating ventilation system of the present invention;
4 is a schematic diagram of a branch friction drag coefficient of a general ventilation and exhaust shaft ventilation method;
5 is a curve diagram of the effect of circulation rate on the amount of energy saved in an open controllable circulating ventilation system.
3 and 4, 1'to 11' are serial numbers of branches in the open controllable circulating ventilation system, and R 1 to R 11 correspond to friction drag coefficients on the branches 1'to 11'. t(1) to t(4), t(6) to t(11) are the serial numbers of the branches in the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, R t(1) to R t(4) , R t(6 ) To R t(11) are coefficients of frictional drag on the branches t(1) to t(4) and t(6) to t(11).
아래 도면과 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 추가로 상세하게 설명한다. The present invention will be further described in detail by combining the drawings and examples below.
도 1, 도 2를 참고하면, 특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템은, 터널 사이드의 터널 관통홀에서 터널에 평행되게 설치된 순환 에어 덕트(5)를 포함하고, 터널 입구(1)에서 상기 순환 에어 덕트(5)의 에어 유입 구간(B) 사이는 상류 터널(2)이고, 순환 에어 덕트(5)의 인젝터 구간(E)에서 터널 출구(9) 사이는 하류 터널(8)이고, 순환 에어 덕트(5)는 양 끝의 에어 유입 구간(B)과 인젝터 구간(E)을 통해 터널과 연통되고, 상류 터널(2)과 하류 터널(8) 사이는 터널 쇼트트랙(14)이고; 순환 에어 덕트(5) 내부에 집진기가 설치되어 있고; 12는 집진기 입구이고, 11은 집진기 출구이고; 순환 에어 덕트(5)의 에어 유입 구간(B) 역시 터널 사이드의 터널 관통홀에서 배기 샤프트(3)의 입구와 연통되게 설치되어 있고, 배기 샤프트(3)에는 배기 팬(13)이 설치되어 있고; 순환 에어 덕트(5)의 인젝터 구간(E) 또한 터널 사이드의 터널 관통홀에서 송풍 샤프트(7)의 출구와 연통되게 설치되어 있고, 송풍 샤프트(7)에 송풍 팬(10)이 설치되어 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, the open-type controllable circulation ventilation system of the long-distance road tunnel includes a
본 발명의 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템을 사용 시, 터널 입구(1)를 통해 터널 외부 환경의 신선한 에어 플로우(H)가 유입되어 상기 순환 에어 덕트(5)의 상기 상류 터널(2)을 지나 연진(烟塵)과 CO등 오염물이 혼합되어 상류 에어 플로우(A)가 된다. 상류 에어 플로우(A) 중의 일부분은 터널 쇼트트랙(14)에 유입되어 오염물이 계속 희석되어 병렬 연결된 에어 플로우(G)가 된다. 다른 한 부분의 상류 에어 플로우(A)는 순환 에어 덕트(5)의 에어 유입 구간(B)을 지나 순환 에어 덕트(5)와 배기 샤프트(3)에 유입되고, 순환 에어 덕트(5)에 유입된 일부분은 정화되지 않은 순환 에어 플로우(C)로 칭하고, 배기 샤프트(3)에 유입된 일부분은 배기 샤프트의 오염된 에어(I)로 칭하고; 배기 샤프트(3) 내에 있는 배기 샤프트의 오염된 에어(I)는 배기 팬(13)의 작용 하에서 배기 갱 입구(4)를 지나 터널 외부 환경으로 배출된다. 정화되지 않은 순환 에어 플로우(C)는 집진기의 작용 하에, 순환 에어 덕트(5)에 유입되고 집진기 입구(12)를 지나 집진기에 의해 연진 등 과립 유형의 오염물이 제거되어 정화되고 집진기 출구(11)에서 나와 정화된 순환 에어 플로우(D)로 전환된다. When using the open controllable circulating ventilation system of the present invention, fresh air flow (H) in the environment outside the tunnel flows through the tunnel inlet (1) and passes through the upstream tunnel (2) of the circulating air duct (5). (I) Contaminants such as CO are mixed to form an upstream air flow (A). A part of the upstream air flow (A) flows into the tunnel short track (14), and contaminants are continuously diluted to become an air flow (G) connected in parallel. The other part of the upstream air flow (A) passes through the air inlet section (B) of the circulating air duct (5), enters the circulating air duct (5) and the exhaust shaft (3), and enters the circulating air duct (5) The portion that has been purified is called an unpurified circulating air flow (C), and the portion that has flowed into the exhaust shaft (3) is called contaminated air (I) of the exhaust shaft; The contaminated air (I) of the exhaust shaft in the exhaust shaft (3) passes through the exhaust gang inlet (4) under the action of the exhaust fan (13) and is discharged to the environment outside the tunnel. The unpurified circulating air flow (C) flows into the circulating air duct (5) under the action of the dust collector, passes through the dust collector inlet (12), and removes granular contaminants such as dust by the dust collector, thereby purifying and collecting the dust collector outlet (11). Exits and is converted to purified circulating air flow (D).
송풍 갱 입구(6) 외부의 터널 외부 환경의 신선한 에어(H, 新風)는 송풍 팬(10)의 작용 하에 송풍 샤프트(7)에 유입되고 송풍 샤프트의 신선한 에어(J, 新風)로 칭한다. 송풍 샤프트(7)와 순환 에어 덕트(5)의 공용 에어 덕트 내에서 송풍 샤프트의 신선한 에어(J)는 정화된 순환 에어 플로우(D)와 혼합되어 혼합 에어를 얻는다. 순환 에어 덕트 인젝트 구간(E), 터널 쇼트트랙(14)과 순환 에어 덕트(8) 사이의 공용 구간에서, 순환 에어 덕트 인젝트 구간(E)을 지나는 혼합풍과 터널 쇼트트랙(14)을 지나는 병렬 에어 플로우(G)는 혼합되어 하류 에어 플로우(F)로 전환된다. 순환 에어 덕트(5)의 하류 터널(8)에서 하류 에어 플로우(F)는 오염물이 계속 희석되고 순환 에어 덕트(5)의 하류 터널(8) 내의 오염물 농도가 규정된 안전 값 이내로 유지되도록 하고 에어 사용의 필요를 확보한다. The fresh air (H, fresh wind) outside the tunnel outside the blowing
도 3, 도 4를 참고하면, 본 발명은 상기 특장거리 도로 터널 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법에 기초하여 다음 단계를 포함한다.3 and 4, the present invention includes the following steps based on a method of calculating the amount of energy saved in the open-loop controllable circulating ventilation.
1. 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템이 소모한 총 공률의 계산 방법을 확정한다. 1. Determine how to calculate the total power consumed by the open controllable circulating ventilation system.
(Ⅰ)“순환 에어 덕트의 에어 유입 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구까지” 의 분기(1'), “순환 에어 덕트의 에어 유입 구간”의 분기(2'), “터널 입구에서 상류 터널, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간까지”의 분기(7') 및 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기(11')로 구성되는 폐루프 회로에서, 그 중 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기(11')는 허위 분기이고 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용하여 “순환 에어 덕트의 에어 유입 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구까지”의 분기(1') 상의 배기 팬 풍압 계산식 식（13）(I) Branch (1') of the "air inlet section of the circulating air duct to the exhaust shaft, exhaust shaft inlet", branch (2') of "air inlet section of the circulating air duct", "upstream tunnel at the tunnel inlet, In a closed loop circuit consisting of a branch (7') of the circulating air duct to the air inlet section and a branch (11') of the "atmosphere environment between the exhaust gang inlet and the tunnel inlet", of which "the tunnel from the exhaust gang inlet The branch 11' in the atmospheric environment between the inlets indicates that it is a false branch and is connected to the atmosphere, and by operating the wind pressure balance equation during hydrostatics, from the air inlet section of the circulating air duct to the exhaust shaft and the exhaust shaft inlet. Expression of the exhaust fan wind pressure on the branch (1') of ”(13)
을 얻을 수 있고;To get;
식(13)에서 
(II) “송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기(6'), “순환 에어 덕트의 인젝터 구간”의 분기(4'), “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 하류 터널, 터널 출구까지”의 분기(8')와 “터널 출구에서 송풍 갱 입구간의 대기환경”의 분기(9')로 이루어지는 폐루프 회로로, 그 중에서 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(9')는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용하여 “송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기(6')의 송풍 팬의 풍압은 구하는 계산식은 식（14）와 같고,(II) Branch (6') of "Bent shaft opening, from blow shaft to injector section of circulating air duct", Branch (4') of "Injector section of circulating air duct", "Downstream from injector section of circulating air duct" A closed-loop circuit consisting of a branch (8') in the tunnel, up to the tunnel exit, and a branch (9') in the "atmosphere environment between the tunnel exit and the entrance of the blower gang", among which the atmospheric environment between the "tunnel exit and the entrance of the blowing gang" The branch (9') of the ”is a false branch indicating that it is connected to the atmosphere, and by operating the wind pressure balance equation during hydrostatics, the branch (6') of “from the inlet section of the blast air inlet to the circulating air duct from the blast shaft” ) The calculation formula for the air pressure of the blower fan is the same as Equation (14).
식（14）에서 
(Ⅲ) “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구”의 분기(1'), “순환 에어 덕트”의 분기(5'), “송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기(6')와 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(10')로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(10')는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용하여 “순환 에어 덕트”의 분기(5') 상의 집진기에 설치된 에어 흡입 팬의 풍압 계산 식을 식(15)(III) Branch (1') of the "exhaust shaft, exhaust shaft inlet" in the section of the "circulation air duct", branch (5') of the "circulation air duct", "injector of the circulation air duct in the intake shaft of the ventilating shaft This is a closed loop circuit consisting of a branch (6') of "to section" and a branch (10') of "atmosphere environment between the blower gang inlet and the exhaust gang inlet", of which the atmospheric environment between the "blowing gang inlet and the exhaust gang inlet" The branch (10') is a false branch indicating that the atmosphere is connected to the atmosphere, and the wind pressure balance equation during fluid statics is operated to calculate the air pressure of the air suction fan installed in the dust collector on the branch (5') of the "circulating air duct". Expression Expression(15)
와 같이 얻게 되고,You get with
식（15）에서, 
(Ⅳ)“터널 입구에서 상류 터널, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간까지”의 분기(7'), “터널 쇼트트랙”의 분기(3'), “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 하류 터널, 터널 출구까지”의 분기(8'), “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(9'), “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(10')와 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기(11')로 이루어진 폐루프 회로로, 유체 정역학의 풍압 균형 방정식을 운용해 식（16）을 얻고,(Ⅳ) Branch (7') of "From tunnel inlet to upstream tunnel, air inlet section of circulating air duct", branch (3') of "tunnel short track", "downstream tunnel, tunnel from injector section of circulating air duct Branch (8') of "From Exit", Branch (9') of "Atmosphere Environment Between Tunnel Exit and Ventilation Gang Entrance", Branch (10') of "Atmosphere Environment Between Ventilation Gang Entrance and Exhaust Gang Entrance" and " This is a closed-loop circuit consisting of a branch (11') of the atmosphere between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance. The equation (16) is obtained by operating the wind pressure balance equation of fluid statics.
(Ⅴ) 물리학의 질량 보존의 기본원리를 이용하면,(Ⅴ) Using the basic principles of mass conservation in physics,
이 있고,Have this,
식（17）에서 
또한：In addition:
식（18）에서 
(Ⅵ)유체 역학과 유체 기계 중 정압력과 체적 용량을 곱한 것이 공률과 동일함에 따라, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 소모한 총 공률을 구할 수 있다.：(VI) As the fluid dynamics multiplied by the static pressure and the volume capacity of the fluid machine are equal to the power, the total power consumed in the open controllable circulating ventilation system can be obtained:
공식(13) 내지 공식(16)을 공식(19)에 대입하고 또한 공식(17)과 공식（18）에 대입하고, 동일 유형의 항목을 합병 후 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템이 소모한 총 공률 계산식을 식(1)Formula (13) to Formula (16) are substituted into Formula (19) and also into Formula (17) and Formula (18), and after merging the same type of items, the total power consumption calculation formula consumed by the open controllable circulation ventilation system Equation (1)
과 같이 얻을 수 있고;Can be obtained as;
(Ⅶ）공식（19）에서 순환율의 계산식은 식（20）(Ⅶ) Formula (19) to calculate the circulation rate is formula (20)
과 같다. Same as
2. 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서 소모된 총 공률의 계산 방법을 확정한다. 2. Determine the method of calculating the total power consumed in the general ventilation and exhaust shaft ventilation system.
(Ⅰ)“배기 샤프트 상반부에서 배기 갱 입구까지”의 분기(t(1)), “배기 샤프트 하반부”의 분기t(2), “터널 입구에서 상류 터널, 배기 샤프트 하반부까지”의 분기(t(7)) 및 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기(t(11))로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기(t(11))는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 마찰 항력 계수는 0이고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 이용해 “배기 샤프트에서 배기 갱 입구까지”의 분기(t(1)) 상의 배기 팬 풍압을 구하는 계산식은 식(21)과 같고,(I) Branch (t(1)) of “from the upper half of the exhaust shaft to the exhaust shaft inlet”, branch t(2) of the “lower shaft of the exhaust shaft”, and the branch of the “from the tunnel inlet to the upstream tunnel, the lower half of the exhaust shaft” (t) (7)) and a closed loop circuit consisting of a branch (t(11)) of “atmosphere environment between exhaust gang entrance to tunnel entrance”, of which branch of “atmosphere environment between exhaust gang entrance to tunnel entrance” (t (11)) is a false branch, indicating that it is connected to the atmosphere, the friction drag coefficient is 0, and on the branch (t(1)) of “from the exhaust shaft to the exhaust shaft inlet” using the wind pressure balance equation during hydrostatics. The calculation formula for obtaining the exhaust fan wind pressure is the same as in Equation (21),
식(21)에서, In equation (21),
(Ⅱ)”송풍 갱 입구에서 송풍 샤프트 하반부 시작점까지”의 분기(t(6)), “송풍 샤프트 하반부”의 분기(t(4)), “송풍 샤프트 하반부, 하류 터널에서 터널 출구까지”의 분기(t(8))와 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(t(9))로 이루어지는 폐루프 회로로, 그 중 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(t(9))는 허위 분기로, 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 마찰 항력 계수는 0이며, 유체 정역학의 풍압 균형 방정식을 운용하여 “송풍 갱 입구에서 송풍 샤프트 하반부의 시작점까지”의 분기(t(6)) 상의 송풍 팬의 풍압 계산식은 식(22)를 얻고,(Ⅱ) The branch (t(6)) of “From the entrance of the blow shaft to the start point of the bottom of the blow shaft” (t(4)) of the “bottom of the blow shaft”, “From the bottom of the blow shaft, from the downstream tunnel to the tunnel exit” A closed-loop circuit consisting of a branch (t(8)) and a branch (t(9)) of the “atmosphere environment between the tunnel exit at the tunnel exit”, of which the “atmosphere environment between the tunnel exit at the tunnel exit” The branch (t(9)) is a false branch, indicating that it is connected to the atmosphere, the frictional drag coefficient is 0, and by operating the wind pressure balance equation of fluid statics, the "from the inlet of the blowing shaft to the starting point of the lower part of the blowing shaft" The equation for calculating the wind pressure of the blowing fan on the branch t(6) obtains equation (22),
식(22)에서, 
(Ⅲ)“터널 입구에서 상류 터널, 배기 샤프트 하반부까지”의 분기(t(7)), “터널 쇼트트랙”의 분기(t(3)), “송풍 샤프트 하반부, 하류 터널에서 터널 출구까지”의 분기(t(8)), “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(t(9)), “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(t(10))와 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기(t(11))로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기(t(10))는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용하여 식(23)을 얻을 수 있고,(Ⅲ) "Tunnel entrance to upstream tunnel, exhaust shaft lower half" (t(7)), "Tunnel short track" branch (t(3)), "Blowing shaft lower half, downstream tunnel to tunnel exit" Branch of (t(8)), branch of “atmosphere environment between tunnel pit entrance and exhaust gang entrance” (t(9)), branch of “atmosphere environment between blast shaft entrance and exhaust gang entrance” (t(10)) ) And a closed loop circuit consisting of a branch (t(11)) of the “atmosphere between the exhaust gang inlet and the tunnel inlet”, of which the branch of the “atmosphere between the inlet and the exhaust gang inlet” (t(10 )) is a false branch, indicating that it is connected to the atmosphere, and the equation (23) can be obtained by operating the wind pressure balance equation in hydrostatics.
식(23)에서, 
(Ⅳ）공식(21), 공식(22)및 공식(23)을 연합하고, 질량 보존에 따라 존재하는 
즉 공식(2)를 얻고,In other words, we get Formula (2),
식(2)에서 
송풍 에어 플로우 유입 풍량은 배기 에어 플로우의 배기 풍량과 동일하므로 공식(2) 역시 식(25)로 표현할 수 있고,Since the intake air flow of the blowing air flow is the same as the exhaust air flow of the exhaust air flow, Equation (2) can also be expressed by Equation (25),
3. 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식과 비교하여 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법을 확정한다. 3. Determine the method of calculating the amount of energy saved in an open controllable circulating ventilation system compared to normal ventilation and exhaust shaft ventilation.
(Ⅰ)일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식과 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서, 풍량의 균형을 유지하기 위하여, 배기 에어 플로우 풍량이 유입되는 에어 플로우 풍량과 동일하게 하고, 즉:(I) In a general ventilation and exhaust shaft ventilation system and an open controllable circulating ventilation system, in order to maintain a balance of the air volume, the exhaust air flow air volume is equal to the inflow air flow air volume, that is:
또한, In addition,
일반적으로 또한, Generally also,
개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식 구조의 유사성으로 인해 물리학의 질량 보존의 기본 원리를 응용하여 Due to the similarity between the open controllable circulating ventilation system and the structure of the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the basic principles of physics' mass conservation are applied.
을 얻게 되고;To get;
개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식 구조의 유사성으로 인해 양자의 대응되는 경로의 마찰 항력 계수는 근사하고, Due to the similarity between the open controllable circulating ventilation system and the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the friction drag coefficients of both corresponding paths are approximate,
식(7)에서, 
(Ⅱ)공식(2)에서 공식(1)을 감하면 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에 대해 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식의 절약되는 에너지의 양을 얻게 되고, 식(8)에 도시된 바와 같고:(II) Subtracting Equation (1) from Equation (2) yields the amount of energy saved in the general ventilation and exhaust shaft ventilation system for an open controllable circulating ventilation system, as shown in Equation (8):
식(8)에서 
(Ⅲ) 공식(8)에서 유체 역학의 힘의 균형을 실현하기 위하여 일반적으로 다음 식이 존재하고,(III) In order to realize the balance of the force of hydrodynamics in the formula (8), the following equation generally exists,
(Ⅳ) 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식 구조의 유사성으로 인해, 아래 변환 관계식 (Ⅳ) Due to the similarity between the open controllable circulating ventilation system and the structure of the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the conversion formula below
이 있고;There is;
식(10)에서 
공식(10)의 확정 방법은 아래와 같고:The formula (10) is determined as follows:
(1) 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간과 순환 에어 덕트의 인젝터 구간의 풍량이 
(2)개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서, 집진기의 정화효율을 
(3) 전술한 내용을 종합해보면, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 송풍 팬과 배기 팬을 거쳐 제공하는 신선한 에어 플로우의 풍량 계산식은,(3) Summarizing the above, the formula for calculating the air volume of the fresh air flow provided through the blower fan and the exhaust fan in the open controllable circulation ventilation system is:
이고,ego,
식(26)에서, 
(4)일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서, 송풍 팬이 유입하는 에어 플로우의 풍량과 배기 팬이 배출하는 에어 플로우의 풍량은 
(5)일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서, 전술한 내용에 따라 배기 샤프트를 통해 배기한 에어 플로우 중의 신선한 공기 풍량은 
식(27)에서, 
(6)개방형 제어 가능한 순환 환기시스템으로 말하자면, 터널 내로 유입되는 유효한 신선한 에어 플로우의 풍량과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서의 환기와 동일한 효과를 가지므로 공식（26）= 공식(27)을 만족시킬 수 있고, (6) Speaking of an open-type controllable circulating ventilation system, the formula (26) = formula (27) is satisfied because it has the same effect as that of the effective fresh air flow flowing into the tunnel and the ventilation in the general ventilation and exhaust shaft ventilation system. Can do it,
일반적인 상황에서 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템은 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식과 구조가 서로 유사하므로 구체적으로 
식(29)를 변형하여 식(10)을 얻고:Transform equation (29) to get equation (10):
을 얻는다. Get
(Ⅴ) 공식(7)과 공식(9)를 응용하고, 공식(8) 중의 소량급 항을 무시하고, 공식(7)과 공식(10)을 공식(8)에 대입하여 간략화 후의 공식(8)을 얻는다. 즉 개방식 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산식은 식(11)과 같고,(Ⅴ) Formula (7) and Formula (9) are applied, and the small-scale terms in Formula (8) are ignored, and Formula (7) and Formula (10) are substituted into Formula (8) to simplify the formula (8). ). That is, the equation for calculating the amount of energy saved in an open controllable circulating ventilation system is the same as Eq. (11).
(Ⅵ) 
식(12)에서, 
공식(12)는, 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식의 배기 에어 플로우의 풍량과 터널 쇼트트랙에서의 병렬 연결인 에어 플로우의 풍량을 확정한 상황에서 개방형 순환 환기 시스템의 순환 비, 정화 효율과 주요 분기의 마찰 항력 계수를 지정하면 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템을 실시하게 되면 절약되는 환기 공률 소모 값을 계산해낼 수 있음을 나타낸다.Equation (12) shows the circulating ratio, purification efficiency and main branch of the open circulating ventilation system in a situation where the air flow of the exhaust air flow of the general ventilation and exhaust shaft ventilation method and the air flow of the parallel connection in the tunnel short track are determined. When the friction drag coefficient of is specified, it indicates that the saving of the ventilation power consumption can be calculated by implementing an open controllable circulating ventilation system.
이하는 일반 배기 샤프트 환기 방식에서 배기 팬 배출 에어 플로우의 풍량, 당량 계수, 집진기 정화 효율과 순환율이 개방형 순환 환기 절약되는 에너지의 양에 대한 영향 정도를 확정하는 실험 예이고, 그 구체적인 조작은 아래와 같다.The following is an example of an experiment in which the air volume, equivalent coefficient, dust collector purification efficiency and circulation rate of the exhaust fan exhaust air flow in the general exhaust shaft ventilation method determine the degree of influence on the amount of energy saved in the open circulation ventilation. same.
(a) 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식 중 배기 팬 배출 에어 플로우의 풍량은 250 m3/s으로 설정한다.(a) The air volume of the exhaust fan exhaust air flow is set to 250 m 3 /s among the general ventilation and exhaust shaft ventilation methods.
(b) 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식 중 송풍 샤프트와 배기 샤프트의 마찰 항력 계수를 0.032N·S2/m8 로 설정하고, 터널 쇼트트랙 마찰 항력 계수의 당량 계수를 0.2로 설정한다.(b) Among the general ventilation and exhaust shaft ventilation methods, the friction drag coefficient of the blow shaft and the exhaust shaft is set to 0.032 N·S 2 /m 8 , and the equivalent coefficient of the tunnel short track friction drag coefficient is set to 0.2.
(c) 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 순환율의 범위를 0.0 내지 1.1으로 설정한다(c) The range of circulation rate is set to 0.0 to 1.1 in an open controllable circulating ventilation system.
(d) 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 집진기 정화 효율은 각각 0.75, 0.80, 0.85, 0.90 및 0.95로 설정한다. (d) In the open controllable circulating ventilation system, the dust collector purification efficiency is set to 0.75, 0.80, 0.85, 0.90 and 0.95, respectively.
(e) 상기 수치를 공식(12)에 대입 계산하여 얻은 결과는 도 5에 도시된 바와 같다. (e) The results obtained by substituting and calculating the above numerical values into Formula (12) are as shown in FIG. 5.
구체적인 실시 방안을 분석하는 것을 통하여 아래와 같이 귀납한다. (1) 집진기의 정화 효율이 커짐에 따라 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양이 감소되고, 순환율이 커짐에 따라 절약되는 에너지의 양이 신속하게 증가되어 절약되는 에너지의 양의 극치 점이 나타나고 극치 점을 넘은 후 순환율이 증가됨에 따라 절약되는 에너지의 양이 완만하게 하강한다. (2) 본 발명은 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양에 대한 순환율, 집진기 정화 효율의 영향 정도를 계량화하였다. Through the analysis of the specific implementation method, the following is inductive. (1) As the purification efficiency of the dust collector increases, the amount of energy saved in a controllable circulating ventilation system decreases, and as the circulation rate increases, the amount of energy saved increases rapidly, resulting in an extreme point of the amount of energy saved. After appearing and crossing the extreme point, the amount of energy saved decreases gently as the circulation rate increases. (2) The present invention quantified the effect of the circulation rate on the amount of energy saved in a controllable circulating ventilation system and the efficiency of the dust collector purification efficiency.
Claims (4)
하기 3개 단계를 포함하되, 그중
1단계: 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템이 소모한 총 전력 계산식을 아래와 같이 확정하는 단계
식(1)에서
2단계: 일반 송풍 및 배기 샤프트의 환기 방식에서 소모한 총 공률 계산식을 아래와 같이 확정하는 단계:
식(2)에서
3단계: 일반 송풍 및 배기 샤프트의 환기 방식에 비해, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법은 하기 단계,
(1) 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식과 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서, 풍량의 균형을 유지하기 위하여 배기 에어 플로우(flow)의 풍량이 유입되는 에어 플로우의 풍량과 동일하게 하고, 즉,
식(3)에서,
또한
식(4)에서,
일반적으로,
개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트의 환기 방식 구조의 유사성으로 인해 물리학의 질량 보존의 기본 원리를 운용하여 다음을 얻게 되고,
식(6)에서,
개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식의 구조의 유사성으로 인해 양자에 대응되는 경로의 마찰 항력 계수도 근사하므로,
식(7)에서,
(2) 공식(2)에서 공식(1)을 감하면 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템이 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에 대해 상대적인으로 절약되는 에너지 소모양을 얻게 되고, 식(8)과 같고:
식(8)에서,
(3) 공식(8)에서, 유체 역학의 힘의 균형을 실현하기 위하여 일반적으로 다음 식이 존재하고,
(4) 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식의 구조의 유사성으로 인해 하기 변환 관계식
이 존재하고
식(10)에서
(5) 공식(7)과 공식(9)를 사용하고, 공식(8)중의 소량급 항은 무시하고, 공식(7）과 공식(10)을 공식(8)에 대입하여 간략화 된 공식(8)을 얻게 되고, 즉, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 절약되는 에너지의 양의 계산식은 식(11)과 같고
(6) 가설하여
식(12)에서,
공식(12)는, 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식의 배기 에어 플로우의 풍량과 터널 쇼트트랙에서의 병렬 관계인 에어 플로우의 풍량을 확정하고 개방형 순환 환기 시스템에서 순환 비, 정화 효율과 주요 분기 상의 마찰 항력 계수를 지정하면, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템을 실시하게 되면 절약되는 환기 공률 소모 값을 계산해낼 수 있음을 나타내는 것을 포함하는,
것을 특징으로 하는 특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법. Used to calculate the amount of energy saved in the open controllable circulating ventilation system of extra long road tunnels; The open-type controllable circulating ventilation system of the long-distance road tunnel includes a circulation air duct installed parallel to the tunnel in a tunnel through-hole at the tunnel side, and is an upstream tunnel between the tunnel inlet and the air inlet section of the circulation air duct. A downstream tunnel between the injector section of the air duct and the tunnel exit, a circulating air duct communicating with the tunnel through the air inlet section and the injector section at both ends, and a tunnel short track between the upstream tunnel and the downstream tunnel; A dust collector is installed inside the circulation air duct; The air inlet section of the circulating air duct is also installed in communication with the inlet of the exhaust shaft in the tunnel through-hole in the tunnel side, and an exhaust fan is installed in the exhaust shaft; The injector section of the circulating air duct is also installed in communication with the outlet of the blowing shaft in the tunnel through-hole of the tunnel side, and the blowing fan is installed on the blowing shaft; In the method of calculating the amount of energy saved in the open and controllable circulation ventilation of the long-distance road tunnel,
The following three steps are included, of which
Step 1: Confirming the total power calculation formula consumed by the open controllable circulating ventilation system as follows
In equation (1)
Step 2: Confirm the formula for calculating the total power consumed in the general ventilation and exhaust shaft ventilation method as follows:
In equation (2)
Step 3: Compared to the general ventilation and exhaust shaft ventilation method, the method of calculating the amount of energy saved in the open controllable circulating ventilation system is as follows:
(1) In a general ventilation and exhaust shaft ventilation method and an open controllable circulating ventilation system, in order to maintain a balance of the air volume, the air volume of the exhaust air flow is the same as the air volume of the inflowing air flow, that is,
In equation (3),
In addition
In equation (4),
Generally,
Due to the similarity between the open controllable circulating ventilation system and the structure of the ventilation system of general ventilation and exhaust shafts, the basic principles of mass conservation in physics are used to obtain:
In equation (6),
Due to the similarity between the open-controllable circulating ventilation system and the structure of the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the frictional drag coefficient of the path corresponding to both is also approximate,
In equation (7),
(2) Subtracting Eq. (1) from Eq. (2) gives the open controllable circulating ventilation system a relatively reduced energy consumption relative to the normal ventilation and exhaust shaft ventilation, as shown in Eq. (8):
In equation (8),
(3) In formula (8), in order to realize the force balance of hydrodynamics,
(4) Due to the similarity between the structure of the open and controllable circulating ventilation system and the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the following conversion relation
And this exists
In equation (10)
(5) Simplified formula (8) using formula (7) and formula (9), ignoring the small-scale terms in formula (8), and substituting formula (7) and formula (10) into formula (8) ), that is, the equation for calculating the amount of energy saved in the open controllable circulating ventilation system is equal to (11).
(6) Hypothesis
In equation (12),
Formula (12) confirms the air flow rate of the parallel air flow in the tunnel short track and the air flow rate of the exhaust air flow of the general ventilation and exhaust shaft ventilation method, and the circulating ratio, purification efficiency and friction drag on the main branch in the open circulation ventilation system. Specifying the coefficient, including indicating that implementing an open controllable circulating ventilation system can calculate the value of the ventilation power consumption saved,
A method of calculating the amount of energy saved in an open, controllable circulating ventilation of a long-distance road tunnel, characterized in that .
1단계에서 공식(1)의 확정 방법은 하기 단계,
(Ⅰ) “순환 에어 덕트의 에어 유입 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구까지” 분기, “순환 에어 덕트의 에어 유입 구간”의 분기, “터널 입구에서 상류 터널, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간까지”의 분기 및 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경” 분기로 구성되는 폐루프 회로에서, 그 중 “배기 갱 입구에서 터널입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기이고 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 적용하여 “순환 에어 덕트의 에어 유입 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구까지”의 분기 상의 배기 팬 풍압 계산식은 식（13）과 같이,
을 얻을 수 있고
식(13）에서,
(Ⅱ) “송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기, “순환 에어 덕트의 인젝터 구간”의 분기, “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 하류 터널, 터널 출구까지”의 분기와 “터널 출구에서 송풍 갱 입구간의 대기환경”의 분기로 이루어지는 폐루프 회로로, 그 중에서 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 적용하여 “송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기 상의 송풍 팬의 풍압을 구하는 계산식은 식（14）와 같이 얻게 되고,
식（14）에서
(Ⅲ) “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 배기 샤프트, 배기 갱 입구”의 분기, “순환 에어 덕트”의 분기, “송풍 갱 입구, 송풍 샤프트에서 순환 에어 덕트의 인젝터 구간까지”의 분기와 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로 대기와 상호 연결되어 있음을 나타내고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용하여 “순환 에어 덕트”의 분기 상의 집진기에 설치된 에어 흡입 팬의 풍압 계산 식을 식(15),
식(15)에서,
(Ⅳ) “터널 입구에서 상류 터널, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간까지”의 분기, “터널 쇼트트랙”의 분기, “순환 에어 덕트의 인젝터 구간에서 하류 터널, 터널 출구까지”의 분기, “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기, “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기와 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어진 폐루프 회로로, 유체 정역학의 풍압 균형 방정식을 운용해 식（16）을 얻고,
식(16)에서,
(Ⅴ) 물리학의 질량 보존의 기본원리를 응용하면,
이 있고,
식(17)에서
또한：
식(18)에서
(Ⅵ) 유체 역학과 유체 기계 중 정압력과 체적용량을 곱한 것과 공률이 동일함에 따라, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 소모한 총 공률을 구할 수 있다.：
공식（13）내지 공식(16）을 공식(19）에 대입하고 또한 공식(17）과 공식(18）에 대입하고, 동일 융형의 항목을 합병 후 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템이 소모한 총 공률 계산식을 식(1)
과 같이 얻을 수 있고,
（Ⅶ）공식(19)에서 순환율의 계산식은 식(20)
과 같은 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법. According to claim 1,
The method of confirming formula (1) in step 1 is as follows:
(I) "From the air inlet section of the circulating air duct to the exhaust shaft and the exhaust shaft inlet" branch, "The air inlet section of the circulating air duct" branch, "From the tunnel inlet to the upstream tunnel, to the air inlet section of the circulating air duct" In the closed-loop circuit, which consists of a branch and the “atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance,” the branch of the “atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance” is a false branch and is connected to the atmosphere. , And applying the equation of wind pressure balance in hydrostatics, the equation for calculating the fan air pressure on the branch from “air inlet section of the circulating air duct to the exhaust shaft and the exhaust shaft inlet” is as shown in equation (13).
To get
In equation (13),
(Ⅱ) Branching of the “inlet section of the circulating air duct”, branch of “injector section of the circulating air duct”, branching of “from the injector section of the circulating air duct to the downstream tunnel, tunnel exit” And a closed loop circuit consisting of a branch of the “atmosphere environment between the entrance of the blowing gang at the tunnel exit,” and the branch of the “atmosphere environment between the entrance of the ventilation gang at the tunnel exit” is a false branch, indicating that the atmosphere is connected to each other. By applying the wind pressure balance equation during hydrostatics, the calculation formula for obtaining the wind pressure of the blowing fan on the branch “from the inlet section of the circulating air duct to the inlet section of the blowing shaft” is obtained as shown in Equation (14).
From Equation (14)
(Ⅲ) Branching of the "exhaust shaft, exhaust gang inlet" in the injector section of the circulating air duct, branching of the "circulating air duct", branching of the "blowing gang inlet, from the blowing shaft to the injector section of the circulating air duct" and "blowing A closed loop circuit consisting of a branch of the atmosphere between the gang inlet and the exhaust gang inlet, of which the branch of the “air atmosphere between the blast inlet to the exhaust gang inlet” is a false branch, indicating that it is interconnected with the atmosphere, By using the wind pressure balance equation during hydrostatics, the equation for calculating the wind pressure of the air intake fan installed in the dust collector on the branch of the “circulating air duct” is expressed as Equation (15),
In equation (15),
(IV) Branching of “from the tunnel inlet to the upstream tunnel, to the air inlet section of the circulation air duct”, to the branch of the “tunnel short track”, to the branch from the injector section of the circulation air duct to the downstream tunnel, to the tunnel exit, “tunnel A closed-loop circuit consisting of a branch of the "atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the exhaust gang entrance" and a branch of "atmospheric environment between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance", The equation (16) is obtained by operating the wind pressure balance equation of fluid statics.
In equation (16),
(Ⅴ) Applying the basic principles of mass conservation in physics,
Have this,
In equation (17)
In addition:
In equation (18)
(VI) The total power consumed in the open controllable circulating ventilation system can be obtained by equalizing the power and multiplying fluid dynamics by the static pressure and volumetric capacity of the fluid machine:
Formula (13) to Formula (16) are substituted into Formula (19), Formula (17) and Formula (18) are substituted, and after merging items of the same type, the total power consumption calculation formula used by the circulating ventilation system that can be opened and controlled Equation (1)
Can be obtained with
(Ⅶ) The formula for calculating the circulation rate in the formula (19) is (20).
Same steps;
Both the method of calculation of the energy saving in the open controllable circulation of ventilation Features distance road tunnel, comprising a step of including.
2단계에서 공식(2)의 확정 방법은 하기 단계,
(Ⅰ)“배기 샤프트 상반부에서 배기 갱 입구까지”의 분기, “배기 샤프트 하반부”의 분기, “터널입구에서 상류 터널, 배기 샤프트 하반부까지”의 분기 및 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 마찰 항력 계수는 0이고, 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용해 “배기 샤프트에서 배기 갱 입구까지”의 분기 상의 배기 팬 풍압을 구하는 계산식은 식(21)과 같고,
식(21)에서,
(Ⅱ)”송풍 갱 입구에서 송풍 샤프트 하반부 시작점까지”의 분기, “송풍 샤프트 하반부”의 분기, “송풍 샤프트 하반부, 하류 터널에서 터널 출구까지”의 분기와 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어지는 폐루프 회로로, 그 중 “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로, 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고, 마찰 항력 계수는 0이며, 유체 정역학의 풍압 균형 방정식을 운용하여 “송풍 갱 입구에서 송풍 샤프트 하반부의 시작점까지”의 분기 상의 송풍 팬의 풍압 계산식은 식(22)를 얻고:
식(22)에서,
(Ⅲ)“터널 입구에서 상류 터널, 배기 샤프트 하반부까지”의 분기, “터널 쇼트트랙”의 분기, “송풍 샤프트 하반부, 하류 터널에서 터널 출구까지”의 분기, “터널 출구에서 송풍 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기, “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기와 “배기 갱 입구에서 터널 입구 사이의 대기환경”의 분기로 이루어진 폐루프 회로로, 그 중 “송풍 갱 입구에서 배기 갱 입구 사이의 대기환경”의 분기는 허위 분기로 대기와 서로 연결되어 있음을 나타내고 유체 정역학 중의 풍압 균형 방정식을 운용하여 식(23)을 얻을 수 있고,
식(23)에서,
(Ⅳ）공식(21), 공식(22)및 공식(23)을 연합하고, 질량 보존에 따라 존재하는
공식(2)를 얻고,
송풍 에어 플로우 유입 풍량이 배기 에어 플로우의 배기 풍량과 동일하므로 공식(2) 또한 식(25)
로 표현할 수 있는 단계;
를 포함하는, 특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법. According to claim 1,
The method of confirming formula (2) in step 2 is as follows:
(I) Branching of “from the upper half of the exhaust shaft to the exhaust shaft inlet”, branching of the “lower shaft of the exhaust shaft”, branching of the “from the tunnel entrance to the upstream tunnel, and the lower half of the exhaust shaft”, and the atmosphere between the “exhaust shaft entrance to the tunnel entrance” This is a closed loop circuit consisting of ”branches, of which the branch in the “atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance” is a false branch indicating that it is connected to the atmosphere, the frictional drag coefficient is 0, and the wind pressure during fluid statics. The equation for calculating the air pressure of the exhaust fan on the branch of the “from the exhaust shaft to the exhaust shaft inlet” by using the balance equation is the same as in Equation (21).
In equation (21),
(Ⅱ) The branch of “From the entrance of the blower shaft to the starting point of the lower part of the blowing shaft”, the branch of the “lower portion of the blowing shaft”, the branch of “the lower portion of the blowing shaft, from the downstream tunnel to the tunnel exit”, and the atmosphere between “the tunnel outlet and the entrance of the blowing shaft” Environment” is a closed-loop circuit consisting of a branch, of which the branch in the “atmosphere environment between the tunnel exit and the blower gang entrance” is a false branch, indicating that it is connected to the atmosphere, the frictional drag coefficient is 0, and hydrostatics Using the wind pressure balance equation of, the wind pressure calculation formula of the blower fan on the branch of “from the inlet of the blower shaft to the starting point of the lower part of the blower shaft” obtains Equation (22):
In equation (22),
(Ⅲ) "Tunnel entrance to upstream tunnel, exhaust shaft lower half" branch, "Tunnel short track" branch, "Blowing shaft lower half, downstream tunnel to tunnel exit" branch, "Tunnel exit to vent shaft opening" This is a closed-loop circuit consisting of a branch of the atmosphere, a branch of the “atmosphere environment between the exhaust gang entrance and the exhaust gang entrance,” and a branch of “the atmosphere between the exhaust gang entrance and the tunnel entrance.” The branch of the “atmosphere environment between the exhaust gang inlets” is a false branch, which is connected to the atmosphere, and the equation (23) can be obtained by operating the wind pressure balance equation in hydrostatics.
In equation (23),
(IV) Formula (21), Formula (22) and Formula (23) are united and exist according to the conservation of mass.
Get the formula (2),
Since the air flow rate of the blown air flow is the same as the exhaust air flow of the exhaust air flow, the formula (2) and formula (25)
Can be expressed as;
A method of calculating the amount of energy saved in an open controllable circulating ventilation of a long-distance road tunnel, including .
3단계에서 공식(10)의 확정 방법은 하기 단계,
(Ⅰ)개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서, 순환 에어 덕트의 에어 유입 구간과 순환 에어 덕트의 인젝터 구간의 풍량이
순환 에어 덕트의 순환율은
(Ⅱ)개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 집진기의 정화효율을
(Ⅲ)전술한 내용을 종합해보면, 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템에서 송풍 팬과 배기 팬을 거쳐 제공하는 신선한 에어 플로우의 풍량 계산식은
이고;
식(26)에서,
(Ⅳ)일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서, 송풍 팬이 유입하는 에어 플로우의 풍량과 배기 팬이 배출하는 에어 플로우의 풍량은
(Ⅴ)일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서, 전술한 내용에 따라 배기 샤프트를 통해 배기한 에어 플로우 중의 신선한 공기 풍량은
식(27)에서,
(Ⅵ)개방형 제어 가능한 순환 환기시스템으로 말하자면, 터널 내로 유입되는 유효한 신선한 에어 플로우의 풍량과 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방식에서의 환기와 동일한 효과를 지니므로 공식（26）= 공식(27)을 만족시킬 수 있다. 즉,
일반적인 상황에서 개방형 제어 가능한 순환 환기 시스템은 일반 송풍 및 배기 샤프트 환기 방법과 구조가 서로 유사하므로 구체적으로
식(29)을 변형하여 식(10):
을 얻는 단계를 포함하는,
특장거리 도로 터널의 개방형 제어 가능한 순환 환기에서 절약되는 에너지의 양의 계산 방법. According to claim 1,
The method of finalizing the formula (10) in step 3 is as follows:
(I) In the open-type controllable circulating ventilation system, the air volume of the air inlet section of the circulating air duct and the injector section of the circulating air duct
The circulation rate of the circulation air duct
(Ⅱ) Purification efficiency of the dust collector in an open controllable circulating ventilation system
(III) Summarizing the foregoing, the formula for calculating the air volume of fresh air flow provided through the ventilation fan and the exhaust fan in an open controllable circulating ventilation system is
ego;
In equation (26),
(IV) In the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the air flow rate of the air flow flowing in by the air blower fan and the air flow rate of air flow discharged by the exhaust fan are
(V) In the general ventilation and exhaust shaft ventilation system, the fresh air volume in the air flow exhausted through the exhaust shaft according to the above
In equation (27),
(VI) As an open-type controllable circulating ventilation system, it satisfies the formula (26) = formula (27) because it has the same effect as that of the effective fresh air flow flowing into the tunnel and the ventilation in the general ventilation and exhaust shaft ventilation system. I can do it. In other words,
Under normal circumstances, the open controllable circulating ventilation system is similar in structure to the general ventilation and exhaust shaft ventilation methods.
Equation (10) by modifying equation (29):
Comprising the steps of:
How to calculate the amount of energy saved in open, controllable circulating ventilation of long-distance road tunnels .
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