NO20200449A1

NO20200449A1 - Demand-controlled ventilation from shelters in road tunnels

Info

Publication number: NO20200449A1
Application number: NO20200449A
Authority: NO
Inventors: Thoralf Fossheim
Original assignee: Fossheim Solution
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2021-08-30
Also published as: NO345845B1

Description

Tittel: Behovsstyrt ventilasjon av tilfluktsrom i veitunneler Title: Demand-controlled ventilation of shelters in road tunnels

Beskrivelse Description

Oppfinnelsens fagområde The subject area of the invention

Denne oppfinnelsen angår brannsikring i veitunneler, nærmere bestemt installasjoner for behovsstyrt ventilering av brannsikre tilfluktsrom for trafikanter i hovedsakelig lange ettløps veitunneler med toveistrafikk. This invention relates to fire protection in road tunnels, more specifically installations for demand-controlled ventilation of fire-proof shelters for road users in mainly long single-lane road tunnels with two-way traffic.

Bakgrunn Background

De fleste veitunneler i Norge er ettløpstunneler med toveistrafikk selv om dette gir mangelfull rømningssikkerhet i forhold til enveiskjørte toløpstunneler med krav til nødutganger via gangbare tverrforbindelser minst hver 250 meter. Most road tunnels in Norway are one-way tunnels with two-way traffic, although this provides insufficient escape safety compared to one-way two-way tunnels with requirements for emergency exits via walkable cross-connections at least every 250 metres.

Årsaken til valg av ettløpstunneler skyldes landets topografi og spredt bebyggelse med liten trafikk og derav lave ÅDT-tall (årlig døgn trafikk) slik at bruk av to parallelle enveistunneler vanskelig kan forsvares kostnadsmessig. The reason for choosing one-way tunnels is due to the country's topography and scattered settlements with little traffic and hence low ÅDT figures (annual 24-hour traffic), so that the use of two parallel one-way tunnels can hardly be justified in terms of costs.

Hovedproblemet med en toveistunnel er mangelfull rømningssikkerhet ved brann elle andre uhell i tunnelen da det bare er to utganger/portaler og ofte med store avstander til det fri. Normalt er disse tunnelene utstyrt med ventilasjonsanlegg bestående av reverserbare impulsvifter montert ved tak for å evakuere eksos og støv samt giftige branngasser i ønsket retning. Dette hindre imidlertid ikke at trafikanter i bil eller til fots kan bli innhentet av giftige gasser og dårlig sikt med små muligheter til selvredning. The main problem with a two-way tunnel is insufficient escape safety in the event of a fire or other accident in the tunnel as there are only two exits/portals and often with great distances to the open air. Normally, these tunnels are equipped with ventilation systems consisting of reversible impulse fans mounted on the roof to evacuate exhaust and dust as well as toxic fire gases in the desired direction. However, this does not prevent road users in cars or on foot from being overtaken by toxic gases and poor visibility with little chance of self-rescue.

Dette problemet kan enklest løses ved bygging av tilfluktsrom med passende mellomrom for å oppnå samme rømningssikkerhet som for enveiskjørte tunneler med tverrforbindelser nevnt innledningsvis. Oppfinnelsen muliggjør selvredning for trafikanter ved at de ikke lengre er avhengige av å ta seg ut av tunnelen enten til fots eller ved hjelp av kjøretøy. This problem can be solved most easily by building shelters at suitable intervals to achieve the same escape safety as for one-way tunnels with cross connections mentioned at the beginning. The invention enables self-rescue for road users in that they are no longer dependent on getting out of the tunnel either on foot or with the help of a vehicle.

Problemet er imidlertid at gjeldene tunnelsikkerhetsforskrift sier at tilfluktsrom uten utgang som fører til det fri, ikke skal bygges (http://lovdata.no/dokument/SF/forskrift/2014-12-10-1556 - Vedlegg 1. Sikkerhetstiltak nevnt i §8 -pkt.2.3.4) The problem is, however, that the current tunnel safety regulations state that shelters without an exit leading to the outdoors must not be built (http://lovdata.no/dokument/SF/forskning/2014-12-10-1556 - Appendix 1. Safety measures mentioned in § 8 - point 2.3.4)

Vi refererer også til følgende publikasjoner: https:/gemini.no/kronikker/brannvernunder-jorda (Dagens Næringsliv 14. februar 2014) https://www.swegon.com/no/Produkter/Behovstyrt-ventilasjo/VAV-spjeldhttps://www.sintef.no/globalassets/project/reduceventilasjonhttps://www.sintef.n o/globalassets/behovstyrt-ventilasjon-dcv-krav-ogoverleveringhttps://www.byggforsk.no/dokument/5160/behovstyrt_ventilasjon_dcvhttp s://www..sivilforsvaret.no, 95-Forskrift og veiledning.pdf Https://lovdata.no/dokument/SF/forskrift/2014-12-10-1556. We also refer to the following publications: https:/gemini.no/kronikker/brannvernunder-jorda (Dagens Næringsliv 14 February 2014) https://www.swegon.com/no/Produkter/Behovstyrt-ventilasjo/VAV-spjeldhttps:/ /www.sintef.no/globalassets/project/reduceventilasjonhttps://www.sintef.no/globalassets/behovstyrt-ventilasjon-dcv-krav-ogoverleveringhttps://www.byggforsk.no/dokument/5160/behovstyrt_ventilasjon_dcvhttp s:// www..sivilforsvaret.no, 95-Regulations and guidance.pdf Https://lovdata.no/dokument/SF/forskrift/2014-12-10-1556.

Årsaken til dette forbudet sies å være brannkatastrofen i Mont Blanc tunnelen mellom Frankrike og Italia i 1999. Der omkom 39 personer hvorav flere i tilfluktsrom som ikke holdt stand mot varme-utvikling. På den annen side kan nevnes vogntogbrannen i Oslofjordtunnelen 5. mai 2017 hvor to trafikanter reddet seg ved hjelp av et teknisk rom «uoffisielt» innredet som tilfluktsrom med lokal luft/oksygentilførsel fra lokale trykkbeholdere. Likeledes har St. Gotthard-tunnelen også tilfluktsrom utstyrt med luft/oksygentilførsel. For øvrig er det kjent at det er sprengt ut plass til tre eventuelle tilfluktsrom i Innfjordtunnelen samt at Veidirektoratet og RISE Fire Research A/S arbeider for aksept av tilfluktsrom. Etter vår mening er det derfor bare et tidsspørsmål før tilfluktsrom blir tillatt eller blir et krav til toveistunneler. The reason for this ban is said to be the fire disaster in the Mont Blanc tunnel between France and Italy in 1999. 39 people died there, several of whom were in shelters that could not withstand heat development. On the other hand, mention can be made of the train fire in the Oslofjordtunnel on 5 May 2017, where two road users saved themselves with the help of a technical room "unofficially" furnished as a shelter with local air/oxygen supply from local pressure vessels. Likewise, the St. Gotthard tunnel also has shelters equipped with air/oxygen supply. Furthermore, it is known that space has been allocated for three possible shelters in the Innfjordtunnel and that the Road Directorate and RISE Fire Research A/S are working to accept shelters. In our opinion, it is therefore only a matter of time before shelters are allowed or become a requirement for two-way tunnels.

Mange er imidlertid kritiske til bygging av tilfluktsrom med luft/oksygentilførsel fra lagertanker da disse nødvendigvis har begrenset kapasitet over tid og ikke er egnet til å skape kontinuerlig overtrykk som kan hindre infiltrasjon av støv og eksos. For å sikre en akseptabel og varig luftkvalitet kan dette best oppnås ved kontinuerlig tilførsel av frisk uteluft som samtidig trykksetter tilfluktsrommene når de ikke er i bruk. Med hensyn til kjølebehov er ikke dette et problem fordi uisolerte rom gir tilstrekkelig naturlig kjøling fra tak, vegger og gulv siden gjennomsnittstemperatur i rommet som oftest ligger under 10 - 15 grader Celsius. However, many are critical of the construction of shelters with air/oxygen supply from storage tanks as these necessarily have limited capacity over time and are not suitable for creating continuous overpressure that can prevent infiltration of dust and exhaust. In order to ensure an acceptable and lasting air quality, this can best be achieved by a continuous supply of fresh outside air which simultaneously pressurizes the shelters when they are not in use. With regard to cooling needs, this is not a problem because uninsulated rooms provide sufficient natural cooling from the roof, walls and floor since the average temperature in the room is usually below 10 - 15 degrees Celsius.

I denne forbindelse er det ventilasjonsteknisk hensiktsmessig å benytte Sivilforsvarets krav for sivile tilfluktsrom hvor minimumskravene til luftmengder pr. person er henholdsvis 2 m3/t ved filterventilasjon og 4 m3/t ved normalventilasjon. I tillegg kreves 0,6 m2 fritt gulvareal pr. person i oppholdssonen med tillegg av plass til nødvendig utstyr. In this connection, it is technically appropriate for ventilation to use the Civil Defense's requirements for civilian shelters where the minimum requirements for air volumes per person is respectively 2 m3/h with filter ventilation and 4 m3/h with normal ventilation. In addition, 0.6 m2 of free floor area is required per person in the living area with additional space for necessary equipment.

Akseptabel personbelastningen i tilfluktsrom begrenset av gulvareal, Co2 produksjon og lufttilførsel. Friske mennesker i ro avgir ca.12 liter Co2/h/person som fortrenger oksygenet slik at luften etter kort tid i et lukket rom blir ubehagelig med sjenerende kroppslukt ved 1500 ppm - 0,15 vol % og til og med giftig når Co2 nivået overstiger 9000 ppm eller 0,9 %. For eksempel vil en person avgi 12 liter Co2/h på eget grunnflateareal 0,6m2 med antatt takhøyde 3 meter, okkupere et romvolum på 1,8 m<3 >og uten ventilasjon gi en økt gasskonsentrasjon på 12/1,8 x1000 = 0,0067 som tilsvarer 6700 ppm eller 0,67vol % noe som er skadelig etter bare en times opphold. Acceptable personal load in shelters limited by floor area, Co2 production and air supply. Healthy people at rest emit approx. 12 liters of Co2/h/person which displaces the oxygen so that after a short time in a closed room the air becomes unpleasant with annoying body odor at 1500 ppm - 0.15 vol% and even toxic when the Co2 level exceeds 9000 ppm or 0.9%. For example, a person will emit 12 liters of Co2/h on their own floor area of 0.6m2 with an assumed ceiling height of 3 metres, occupy a room volume of 1.8 m<3 > and without ventilation give an increased gas concentration of 12/1.8 x1000 = 0 .0067 which corresponds to 6700 ppm or 0.67 vol% which is harmful after only one hour of residence.

For å unngå ubehag og kritiske tilstander bør tillatt persontettheten for hvert tilfluktsrommet beregnes utfra tilført friskluftmengde per person og akseptabelt Co2 nivå for eks.1500 ppm. To avoid discomfort and critical conditions, the permitted density of people for each shelter should be calculated based on the amount of fresh air supplied per person and an acceptable Co2 level of e.g. 1500 ppm.

Fra ventilasjonsbransjen er vi kjent med begrepet behovsstyrt ventilasjon spesielt brukt i store kontorbygg og skoler hvor friskluftstilførsel til hver rom eller sone avpasses etter ønsket krav til driftstid, temperatur, Co2 nivå, friskluftmengde eller tilstedeværelse, styrt av ad hoc sensorer i rommet. Vi er ikke kjent med at dette ventilasjonsprinsippet og anvendelse er benyttet i tilfluktsrom tidligere med formål å øke muligheten for selvredning i veitunneler. From the ventilation industry, we are familiar with the concept of demand-controlled ventilation, particularly used in large office buildings and schools where fresh air supply to each room or zone is adjusted according to the desired requirements for operating time, temperature, Co2 level, fresh air quantity or presence, controlled by ad hoc sensors in the room. We are not aware that this ventilation principle and application has been used in shelters in the past with the aim of increasing the possibility of self-rescue in road tunnels.

Hensikten med behovsstyrt ventilasjon i tilfluktsrom er å redusere behovet for ventilasjonsluft og derved redusere størrelsen på aggregater og kanalanlegg. Derved spares anleggs- og driftskostnader da mange rom og soner ikke har samtidighet i bruk eller behov. (samtidighetsfaktor). Det kan her bemerkes at bygges rommet etter Sivilforsvarets overnevnte krav til friskluftmengder og arealbehov, vil det også gi en rimelig personbeskyttelse mot konvensjonelle våpenpåvirkninger. Ønskes en beskyttelse mot ABC-våpen (Atom-, Biologiske og (C) Chemiske våpen) må tilfluktsrommene i utgangpunktet tilfredsstille Sivilforsvarets krav hvor ABC filter inngår. The purpose of demand-controlled ventilation in shelters is to reduce the need for ventilation air and thereby reduce the size of aggregates and duct systems. This saves construction and operating costs as many rooms and zones do not have simultaneous use or needs. (simultaneity factor). It can be noted here that if the room is built according to the Civil Defense's above-mentioned requirements for fresh air quantities and area requirements, it will also provide reasonable personal protection against conventional weapon effects. If protection against ABC weapons (Nuclear, Biological and (C) Chemical weapons) is desired, the shelters must initially satisfy the Civil Defense's requirements, which include ABC filters.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på behovsstyrt ventilasjon og omfatter anordninger for et enkelt, brannsikret og minimalisert ventilasjonsanlegg som gir økt mulighet til selvredning for trafikanter i ettløps veitunneler. The present invention is based on demand-controlled ventilation and includes devices for a simple, fire-proof and minimized ventilation system which provides an increased opportunity for self-rescue for road users in single-lane road tunnels.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Oppfinnelsen beskriver et system for selvberging av trafikanter i ett-løps veitunnel med toveistrafikk. Systemet omfatter minst to tilfluktsrom med forhåndsbestemt mellomrom i tunnel, hvor tilfluktsrommet er sprengt inn i fjellet og med inngang fra tunnelen. Tilfluktsrommet omfatter en brannvegg mot tunnelen med branndør, en luftutgang til tunnelen med en enveis overtrykksventil, en luftinngang og minst én sensor for å bestemme menneskelig tilstedeværelse. Systemet omfatter videre minst to separate vifterom plassert i branngassfri avstand fra tunnelen på hver side av tunnelen. Hvert vifterom har minst én tilluftsvifte for regulerbar tilførsel av luft til tilfluktsrommene. Systemet omfatter videre et alarmsystem i tunnelen tilkoplet den Sentrale Driftskontrollen. The invention describes a system for self-rescue of road users in a one-lane road tunnel with two-way traffic. The system includes at least two shelters with predetermined spaces in the tunnel, where the shelter is blasted into the rock and with an entrance from the tunnel. The shelter comprises a fire wall facing the tunnel with a fire door, an air outlet to the tunnel with a one-way relief valve, an air inlet and at least one sensor to determine human presence. The system also includes at least two separate fan rooms located at a fire gas-free distance from the tunnel on each side of the tunnel. Each fan room has at least one supply air fan for adjustable supply of air to the shelters. The system also includes an alarm system in the tunnel connected to the Central Operations Control.

Systemet er kjennetegnet ved en hovedkanal tilkoplet begge vifterom i en brannsikker grøft under skulder/veibanen for transport av luft fra vifterommene til tilfluktsrommene, en grenkanal med et regulerbart spjeld som går fra hovedkanalen og som er koplet til luftinngangen til hvert respektive tilfluktsrom og minst èn trykksensor i hovedkanalen i midtre deler av tunnelen. The system is characterized by a main duct connected to both fan rooms in a fireproof trench under the shoulder/roadway for transporting air from the fan rooms to the shelters, a branch duct with an adjustable damper that runs from the main duct and is connected to the air inlet of each respective shelter and at least one pressure sensor in the main channel in the middle parts of the tunnel.

Videre beskriver oppfinnelsen en fremgansmåte for bruk av systemet ifølge krav 1 som ved utløsning av et varslingssystem og registrering av menneskelig aktivitet i minst ett tilfluktsrom omfatter å åpne det regulerbare spjeldet 9 til tilfluktsrom med menneskelig tilstedeværelse, å lukke det regulerbare spjeldet til tilfluktsrom hvor det ikke registreres menneskelig tilstedeværelse og å regulerer luftstrømmen ved hjelp av tilluftsviftene (6) inntil ønsket trykk ved trykksensorene (16) oppnås. Furthermore, the invention describes a method for using the system according to claim 1 which, upon triggering a warning system and registering human activity in at least one shelter, includes opening the adjustable damper 9 to shelters with human presence, closing the adjustable damper to shelters where there is no human presence is detected and to regulate the air flow using the supply air fans (6) until the desired pressure at the pressure sensors (16) is achieved.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

For å bedre forståelsen av oppfinnelsen er utførelsesformer av ventilasjonsanlegg ifølge oppfinnelsen vist i de vedlagte tegningene hvor samme nummer representerer samme trekk i de forskjellige tegningene. In order to improve the understanding of the invention, embodiments of ventilation systems according to the invention are shown in the attached drawings where the same number represents the same feature in the different drawings.

Fig. 1 viser en tunnel med to tilfluktsrom og to vifterom på hver side av tunnelen. Fig. 1 shows a tunnel with two shelters and two fan rooms on each side of the tunnel.

Fig. 2 viser et tverrsnitt av tunnel og tilfluktsrom Fig. 2 shows a cross-section of the tunnel and shelter

Fig. 3 viser en utførelse av et vifterom. Fig. 3 shows an embodiment of a fan room.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Figur 1 viser to identiske viftehus 2 med adkomstdør 1, stormdeksel 3, filter 4, stengespjeld 5, tiluftsvifte 6 og varmebatteri 7 plassert utenfor veibanen i hver sin ende av tunnelen og i behørig avstand fra portalene for å unngå inntak av eventuelle branngasser, tar inn friskluft for videreføring via en hovedkanal 8 under veibanen/skulder med grenkanal 9 i gulv til tilfluktsrom 11 med utblåsing via regulerbare spjeld 10, (kalles ofte VAV-spjeld - Variable Air Volume). Det regulerbare spjeldet 10 må ha minst to tilstander: hovedsaklig åpen og hovedsaklig lukket. VAV-systemer omfatter alle ventilasjonssystemer hvor luftmengdene kan variere som i enkle to-trinns spjeld, f.eks. CAV-spjeld 10 (Constant Air Volum) for konstant luftstrøm eller avanserte DCV-spjeld (Demand Controlled Ventilation) der luftmengden tilpasses etter behov og tilstedeværelse i rommet. Et slikt spjeld 10 er en fjærstyrt volumstrømsregulator med elektrisk servomotor styrt av lokale sensorer 10a i rommet og hvor ønsket volumstrøm behovsstyres uavhengig av lufttrykket i oppstrøms kanalnett 8. Benyttes DCV-spjeld gir kan disse også styres, justeres og overvåkes etc. fra tunnelens kontrollanlegg med et SD-anlegg (Sentral Driftskontroll). Figure 1 shows two identical fan housings 2 with access door 1, storm cover 3, filter 4, shutter 5, supply air fan 6 and heating battery 7 located outside the roadway at each end of the tunnel and at an appropriate distance from the portals to avoid the intake of any fire gases, taking in fresh air for continuation via a main channel 8 under the roadway/shoulder with a branch channel 9 in the floor to the shelter 11 with exhaust via adjustable dampers 10, (often called VAV dampers - Variable Air Volume). The adjustable damper 10 must have at least two states: mainly open and mainly closed. VAV systems include all ventilation systems where the air volumes can vary as in simple two-stage dampers, e.g. CAV damper 10 (Constant Air Volume) for constant air flow or advanced DCV dampers (Demand Controlled Ventilation) where the amount of air is adapted according to need and presence in the room. Such a damper 10 is a spring-controlled volume flow regulator with an electric servomotor controlled by local sensors 10a in the room and where the desired volume flow is demand-controlled independently of the air pressure in the upstream duct network 8. If DCV damper gears are used, these can also be controlled, adjusted and monitored etc. from the tunnel's control system with an SD facility (Central Operational Control).

Med Sentral Driftskontroll menes et sentralisert system med web-baserte løsninger som tillater driftsansvarlige å styre, regulere og overvåke tekniske anlegg via internett. Langt de fleste tunneler i Norge er tilkoplet en Sentral Driftskontroll. By Central Operations Control is meant a centralized system with web-based solutions that allow operators to manage, regulate and monitor technical facilities via the internet. The vast majority of tunnels in Norway are connected to a Central Operations Control.

Formålet med de lokale sensorene er å bestemme om det er menneskelig aktivitet i tilfluktsrommene. Sensorene kan være CO2 sensorer, bevegelsessensorer, et kamera som overvåkes av en sentral driftskontroll eller andre sensorer som kan indikere menneskelig aktivitet. The purpose of the local sensors is to determine whether there is human activity in the shelters. The sensors can be CO2 sensors, motion sensors, a camera monitored by a central operating control or other sensors that can indicate human activity.

Begrunnelsen for to viftehus 2 er økt driftssikkerhet ved mating av friskluft fra to sider av tunnelen samtidig som kanaltverrsnitt og derved kan kanalmengde reduseres for hovedkanal 8 under skulder/vegbane. The rationale for two fan houses 2 is increased operational reliability by supplying fresh air from two sides of the tunnel at the same time as the duct cross-section, and thereby the amount of ducts can be reduced for main duct 8 under the shoulder/roadway.

Systemkomponenter og styringssystemer med sensorer (10a,16) tilpasser ventilasjonsluftmengden til hvert tilfluktsrom etter behov gjennom styring av reguleringsspjeld (10) og vifter (6) og som kommuniserer med tunnelens kontrollrom for overvåkning og fjernstyring av anleggene. Benyttes Sentral Driftskontroll (SD) kan driftsansvarlig overvåke luftmengder, spjeldstillinger, tilluft og romtemperatur, Co 2 nivå, tilstedeværelse og branndørposisjon samt justere settpunkter for Co 2 , romsensorer og kanaltrykk i tillegg til logging av luftmengder og effekt. System components and control systems with sensors (10a,16) adapt the ventilation air volume to each shelter as needed through the control of regulating dampers (10) and fans (6) and which communicate with the tunnel's control room for monitoring and remote control of the facilities. If Central Operations Control (SD) is used, the operator can monitor air volumes, damper positions, supply air and room temperature, Co 2 level, presence and fire door position as well as adjust set points for Co 2 , room sensors and duct pressure in addition to logging air volumes and power.

Anlegget omfatter overtrykksventilasjon av rommet 11 via overtrykksventil 12 i brann/skillevegg 13 noe som er nødvendig for å hindre infiltrasjon av støv, forurenset tunnelluft og branngasser. En godkjent branndør 13a med eventuell elektrisk låseanordning for økt sikkerhet, montert i veggkonstruksjon 13 sikrer adkomst til tilfluktsrom 11. For økt brannmotstand kan det være aktuelt å montere et sprinkleranlegg foran skillevegg og branndør. The facility includes overpressure ventilation of room 11 via overpressure valve 12 in fire/partition wall 13, which is necessary to prevent infiltration of dust, polluted tunnel air and fire gases. An approved fire door 13a with any electrical locking device for increased security, mounted in wall structure 13 ensures access to shelter 11. For increased fire resistance, it may be appropriate to install a sprinkler system in front of the partition wall and fire door.

Bruk av filter 3 skyldes ønske om å holde tilfluktsrom og kanalnett støvfrie. Stoppes viftene 6 for å spare strøm, mister vi overtrykket i rommet med risiko for infiltrasjon av forurenset luft fra tunnelen. Viftene 6 bør derfor gå kontinuerlig samt ha frekvensstyrt turtallsregulering styrt fra trykksensorer 16 i hovedkanal 8 for lavere driftskostnader. Use of filter 3 is due to the desire to keep shelters and duct networks dust-free. If the fans 6 are stopped to save electricity, we lose the excess pressure in the room with the risk of infiltration of contaminated air from the tunnel. The fans 6 should therefore run continuously and have frequency-controlled speed regulation controlled from pressure sensors 16 in the main duct 8 for lower operating costs.

For å unngå telehiving i kanaltrassen utenfor tunnelmunningene ved lave utelufttemperaturer, kan det være nødvendig med et temperaturstyrt varmebatteri 7 i hovedkanalen 8 etter tilluftsviften 6. In order to avoid teleheaving in the ductwork outside the tunnel mouths at low outside air temperatures, a temperature-controlled heating coil 7 in the main duct 8 after the supply air fan 6 may be necessary.

For å oppnå enkel drift og et robust reguleringssystem kan det velges to driftstilstander for tilfluktsrommene ved bruk av motoriserte to-trins volumstrømsregulatorer type CAV. En permanent innlagt første trinn som grunnventilasjon for å holde rommene tørre, gass og støvfrie når disse ikke er i bruk anses hensiktsmessig. I tilfelle brann eller andre kritiske hendelser, økes ventilasjonsmengden til dimensjonert verdi i trinn to styrt fra en av/på bryter eller Co2 - sensor 10a i tilfluktsrommet 11 samtidig som de takmonterte impulsviftene 15 i den gassfrie tunneldelen kjøres for å hindre tilbakeslag av tunnelluft. In order to achieve simple operation and a robust regulation system, two operating states can be selected for the shelters using motorized two-stage volume flow regulators type CAV. A permanently installed first stage as basic ventilation to keep the rooms dry, gas and dust-free when these are not in use is considered appropriate. In the event of a fire or other critical incidents, the ventilation quantity is increased to the designed value in step two controlled from an on/off switch or Co2 sensor 10a in the shelter 11 at the same time as the ceiling-mounted impulse fans 15 in the gas-free tunnel section are run to prevent backflow of tunnel air.

På grunn av store avstander mellom kontrollsenter og tilfluktsrom kan et anlegg med Sentral Driftskontroll (SD) med dagens digital Bus-teknologi og fiberoptisk kabel til kommunikasjon og styringsenheter i tilfluktsrommene være en god løsning for regulering og overvåkning av VAV-spjeld, vifter, dører, belysning, Co2 etc. Et slikt sentral SD-anlegg muliggjør også direkte volumstyring av DCV- spjeld fra lokale sensorer slik at den totale ventilasjonsluftmengden til enhver tid kan reduseres og tilpasses den reelle personbelastningen i de tilfluktsrom som er i bruk. Due to large distances between the control center and shelters, a system with Central Operations Control (SD) with today's digital Bus technology and fiber optic cable for communication and control units in the shelters can be a good solution for regulation and monitoring of VAV dampers, fans, doors, lighting, Co2 etc. Such a central SD system also enables direct volume control of DCV dampers from local sensors so that the total amount of ventilation air can be reduced at any time and adapted to the real passenger load in the shelters in use.

Da energibehovet ved grunnventilasjon og eventuelt varmebatteri 7 er bagatellmessige i forhold til belysning og impulsvifter 15 i veitunnelen 14, kan det være hensiktsmessig å la en eller begge viftene gå kontinuerlig med redusert turtall for å holde tilfluktsrommene tørre og støvfrie. I denne driftstilstanden vil det også være mulig å spare ytterligere vifteenergi ved å redusere og optimere kanaltrykket i hovedkanalen som en funksjon av levert friskluftmengde. As the energy requirements for basic ventilation and possibly heating battery 7 are insignificant compared to lighting and impulse fans 15 in the road tunnel 14, it may be appropriate to let one or both fans run continuously at a reduced speed to keep the shelters dry and dust-free. In this operating condition, it will also be possible to save further fan energy by reducing and optimizing the duct pressure in the main duct as a function of the amount of fresh air delivered.

Antall tilfluktsrom er en funksjon av tunnelens lengde og det kreves ett tilfluktsrom per forhåndsbestemt lengde av tunnel. Krav til mellomavstand er normalt satt til 250 m, mens arealstørrelse av tilfluktsrommene bør baseres på antatt antall trafikanter samtidig i tunnelen med utgangspunkt i det såkalte ÅDT-tallet som er total trafikkmengde pr. år i begge retninger dividert med 365. The number of shelters is a function of the length of the tunnel and one shelter is required per predetermined length of tunnel. Requirements for intermediate distances are normally set at 250 m, while the area size of the shelters should be based on the assumed number of road users at the same time in the tunnel, based on the so-called ÅDT figure, which is the total amount of traffic per years in both directions divided by 365.

Behovet for friskluft er bestemt av antall trafikanter og ikke antall tilfluktsrom når disse har behovsstyrt ventilasjon. Det verst tenkelige scenarioet oppstår når en brann skjer midtveis i tunnelen hvor avstanden til portalene er størst, og det ved hjelp av behovsstyringen er tilstrekkelig å tilføre uteluft til maksimum halvparten av tilfluktsrommene eller kun de som er tatt bruk av trafikanter. The need for fresh air is determined by the number of road users and not the number of shelters when these have demand-controlled ventilation. The worst possible scenario occurs when a fire occurs halfway through the tunnel where the distance to the portals is greatest, and with the help of demand management it is sufficient to supply outside air to a maximum of half of the shelters or only those used by road users.

For eksempel vil 50 brannutsatte trafikanter i en 5250 meter lang tunnel med 20 tilfluktsrom med 250 meters mellomrom og hvert dimensjonert for 25 personer, fylle opp minimum 2 aktive rom. Disse vil kreve en samlet luftmengde på minimum 2x25x 2m<3>/t/pr. person =100 m<3>/t basert på Sivilforsvaret normkrav for filterventilasjon. For example, 50 fire-exposed road users in a 5,250-metre-long tunnel with 20 shelters spaced 250 meters apart and each sized for 25 people, will fill up a minimum of 2 active rooms. These will require a total air volume of at least 2x25x 2m<3>/h/pr. person = 100 m<3>/h based on the Norwegian Civil Defense standard requirements for filter ventilation.

Fordeles trafikantene på alle de 10 rom som befinner seg i den halvdelen av tunnelen som brenner, blir alle aktivert og vil kreve en luftmengde 10x25x2m<3>/t = 500 m<3>/t totalt, dvs. 50 m<3>/t pr. rom og luftutveksling 1,1 for romvolum 45m<3 >(1,8 m<3>x25 pers.) If the road users are divided into all 10 rooms located in the half of the tunnel that is on fire, they will all be activated and will require an air volume of 10x25x2m<3>/h = 500 m<3>/h in total, i.e. 50 m<3>/ t per room and air exchange 1.1 for room volume 45m<3 >(1.8 m<3>x25 pers.)

Tilføres denne luftmengden på 500 m<3>/t fra bare ett av vifterommene, er det tilstrekkelig med kanaldimensjon Ø200 ut fra vifterommet og lufthastighet 4,42 m/s. Tilføres halvparten av denne luftmengden med 250 m<3>/t fra hvert vifterom, vil kanaldimensjon Ø160 og hastighet 3,46 m/s være tilstrekkelig. If this air volume of 500 m<3>/h is supplied from just one of the fan rooms, a duct dimension of Ø200 from the fan room and an air speed of 4.42 m/s are sufficient. If half of this amount of air is supplied at 250 m<3>/h from each fan room, duct size Ø160 and speed 3.46 m/s will be sufficient.

Benyttes Sivilforsvarets normkrav for normalventilasjon med 4 m3/t pr. person for økt komfort, blir totalluftmengden for 2 aktive rom 2x25x4m<3>/t = 200 m<3>/t. Aktiveres alle 10 rommene samtidig blir totalluftmengden 10x25x4m<3>/t = 1000 m<3>/t, dvs.100 m<3>/t pr. rom. Samkjøres begge vifterommene med 500 m<3>/t på hver med kanaldimensjon ø160, øker lufthastigheten til 6,91 m/s som utgjør en betydelig økning av friksjonstrykkfallet (Pa/m) i hovedkanal og derved ugunstig på grunn av stort trykktap i kilometerlange kanaltraseer. Beholdes kanaldimensjon Ø200 forblir ventilasjonssystemet redundans med lufthastighet 4,42m/s og derved lavt trykkfall med redusert energikostnad. Bemerk at med en totalluftmengde på 1000m<3>/t og minimum frisklufttilførsel 2 m<3>/t pr. person gir dette selvredningsmulighet til hele 500 trafikanter (1000/2) hvor som helst de måtte befinne seg i veitunnelen. Use the Norwegian Civil Defense's standard requirements for normal ventilation with 4 m3/h per person for increased comfort, the total air volume for 2 active rooms becomes 2x25x4m<3>/h = 200 m<3>/h. If all 10 rooms are activated at the same time, the total air volume is 10x25x4m<3>/h = 1000 m<3>/h, i.e. 100 m<3>/h per room. If both fan rooms are aligned with 500 m<3>/h on each with duct dimension ø160, the air speed increases to 6.91 m/s, which constitutes a significant increase in the frictional pressure drop (Pa/m) in the main duct and thereby unfavorable due to large pressure loss in kilometers canal routes. If the duct dimension Ø200 is retained, the ventilation system remains redundant with an air speed of 4.42m/s and thereby a low pressure drop with reduced energy costs. Note that with a total air volume of 1000m<3>/h and a minimum fresh air supply of 2 m<3>/h per person, this gives as many as 500 road users (1000/2) the possibility of self-rescue wherever they happen to be in the road tunnel.

Dette eksemplet viser hvordan behovsstyrt ventilasjon med ekstremt lave luftmengder og kanaltverrsnitt kan redde trafikanter og at det oppnås samme selvredningsmulighet som tverrslagene utgjør i ett-løps veitunneler med toveistrafikk.. Disse små kanaldimensjoner kan lett legges i grøft under veibane eller veiskulder sammen med for eks. sikret strømforsyning og kommunikasjonskabler. Metoden kan også anvendes som en kostnadseffektiv tiltakspakke i eksisterende tunneler med behov for sikre rømningsveier. Endres forskriftene til økt avstand mellom tilfluktsrom fra 250 til 500 meter som er benyttet i den renoverte Mont Blanc-tunnelen, reduseres byggekostnadene drastisk. This example shows how demand-controlled ventilation with extremely low air volumes and duct cross-sections can save road users and that the same self-rescue possibility is achieved as the transverse blows in one-lane road tunnels with two-way traffic.. These small duct dimensions can easily be laid in a trench under the roadway or road shoulder together with e.g. secured power supply and communication cables. The method can also be used as a cost-effective package of measures in existing tunnels with a need for safe escape routes. If the regulations are changed to increase the distance between shelters from 250 to 500 meters, which is used in the renovated Mont Blanc tunnel, the construction costs will be drastically reduced.

I tillegg bidrar behovsstyrte ventilasjon til lønnsom energieffektivisering spesielt når friskluftmengden til enhver tid kan tilpasses antall personen som befinner seg i tilfluktsrommet. In addition, demand-controlled ventilation contributes to profitable energy efficiency, especially when the amount of fresh air can be adapted to the number of people in the shelter at any time.

Referansenumre Reference numbers

1 Adkomstdør 1 Access door

2 Viftehus 2 Fan housing

3 Stormdeksel 3 Storm cover

4 Filter 4 Filters

5 Motorstyrt stengspjeld 5 Motor-operated shutter

6 Tilluftsvifte 6 Supply air fan

7 Varmebatteri 7 Heating coil

8 Hovedkanal 8 Main channel

9 Grenkanal 9 Branch channel

10 Regulerbart spjeld 10 Adjustable damper

10a Lokal sensor 10a Local sensor

11 Tilfluktsrom 11 Shelter

12 Overtrykksventil 12 Pressure relief valve

13 Brann/skillevegg 13 Fire/partition

13a Branndør 13a Fire door

14 Veitunnel 14 Road tunnel

15 Impulsvifter 15 Impulse fans

16 Trykksensor 16 Pressure sensor

17 Luftutgang 17 Air outlet

18 Luftinngang 18 Air inlet

Claims

Patent claims.

1. System for self-rescue of road users in a one-lane road tunnel (14) with two-way traffic, comprising:

at least two shelters (11) with predetermined spaces in the tunnel, where the shelter is blasted into the rock with an entrance from the tunnel (14) covering

a fire wall (13) towards the tunnel with a fire door (13a),

an air outlet (17) to the tunnel,

an air inlet (18),

a local sensor (10a) to determine human presence, at least two separate fan rooms (1) located at a fire gas-free distance from the tunnel on each side of the tunnel, each with at least one supply air fan (5) for adjustable supply of air to the shelters,

a warning system in the tunnel,

characterized by a main duct (8) connected to both fan rooms (2) in a fire-proof trench under the shoulder/roadway for transporting air from the fan room (2) to the shelters (11),

a branch duct (7) with an adjustable damper (10) from the main duct which is connected to the air inlet (17) of each respective shelter (11), where the adjustable damper comprises at least a mainly open and a mainly closed state, and where a one-way relief valve (12) is positioned in the air outlet (18) to provide an overpressure in the shelter, and

at least one pressure sensor (16) in the main channel (8) in the middle parts of the tunnel.

2. System according to claim 1, characterized in that the supply air fans (6) obtain fresh air via a storm cover (3) with filter (4) is provided to prevent the penetration of snow, dust and other things into channels (8, 9) and shelters (11) ).

3. System according to claim 1, characterized in that a motor-operated shutter (5) is provided in the main duct (8) at the fan housings (1) to prevent backlash when only one of the two fan housings (2) is in use.

4. System according to claim 1, characterized in that one supply air fan (6) alone provides a sufficient amount of fresh air, so that redundancy is provided.

5. System according to claim 1, characterized by a heating battery (7) for heating to avoid telehive around the main duct (8) at low outside temperatures.

6. System according to claim 1 characterized in that the local sensor (10a) is a CO2 meter.

7. System according to claim 1, characterized in that the local sensor is a

motion sensor.

8. Procedure for using the system according to claim 1 which, when triggering the warning system and recording human activity in at least one shelter, includes the following steps:

to open the adjustable damper 9 to shelters with human presence,

to close the adjustable damper to the shelter without human presence.

to regulate the air flow against the background of the pressure sensors using the supply air fans (6) until the desired pressure at the pressure sensors (16) is achieved.