Вестник УКЦ АПИК: Система вентиляции тоннелей. Выбор схемы вентиляции. Часть вторая

Мы продолжаем рассказ о критериях выбора схем вентиляции тоннелей, начатый в прошлом номере журнала «МИР КЛИМАТА». В предыдущей статье были рассмотрены преимущества и недостатки естественной и продольной схем. В этой статье мы расскажем о поперечной системе вентиляции, отметим положительные и отрицательные моменты, возникающие при использовании данной схемы.

Главный минус естественной вентиляции заключается в том, что ее можно использовать только в очень коротких тоннелях (в разных странах допустимая максимальная длина варьируется от 240 до 1000 метров). Кроме того, эффективность этой схемы очень сильно зависит от погодных условий и характера движения транспорта, а в случае пожара она не позволяет контролировать распространение дыма.

Продольная схема усиливает действие естественной вентиляции. Воздух при этом подается и удаляется по всему сечению тоннеля, а значит, нет необходимости в создании специальных вентиляционных каналов. Продольную вентиляцию целесообразно применять в относительно коротких (до трех километров) тоннелях с односторонним движением. При большей длине возникает необходимость в строительстве промежуточных шахт и дополнительных мерах по обеспечению безопасности людей в случае возникновения аварийной ситуации.

Поперечная вентиляция

Поперечная схема механической вентиляции наиболее эффективна, но при этом она отличается высокой стоимостью строительства и эксплуатации. Существуют два варианта реализации этой схемы: полнопоперечная и полупоперечная. (рис. 1).

В первом случае по всей длине тоннеля создается вертикальный воздушный поток между подающим и отводящим вентиляционными каналами. Это позволяет сделать приток и вытяжку воздуха равномерными.

Полнопоперечная схема лишена такого недостатка продольной, как увеличение концентрации вредных примесей по длине тоннеля, ведь загрязнения удаляются из тоннеля практически там же, где попадают в него. То же происходит и с дымом, а значит, этот вариант решения отличает и повышенная безопасность при пожаре (рис. 2).

Предложенная схема наилучшим образом подходит для длинных тоннелей с интенсивным движением в обоих направлениях. Однако реализация такой схемы требует значительных затрат, доходящих до 15% стоимости тоннеля, в связи с тем, что кроме устройства вентиляционных каналов, приводящих к необходимости увеличения площади поперечного сечения тоннеля, для каждого из каналов требуются еще и отдельные вентиляционные установки.

При полупоперечной схеме вентиляции свежий воздух подается по каналу, проложенному по всей длине тоннеля, обычно — в его нижней части. Загрязненный же воздух за счет поршневого эффекта и естественной тяги отводится непосредственно к порталам или вентиляционным шахтам. Обратная схема, когда по тоннелю подается свежий воздух, а загрязненный удаляется по вытяжному каналу, называется полупродольной.

Зарубежные стандарты

Среди зарубежных стандартов, содержащих рекомендации и методические указания по применению поперечной и полупоперечной схем вентиляции, единства нет.

В Германии рекомендуют использовать полнопоперечную систему с восходящим удалением загрязненного воздуха, так как она наиболее эффективна для борьбы с задымлением. Применять же полупоперечную схему, напротив, не рекомендуется, так как в ней для удаления дыма приточные вентиляторы должны быть переключены на работу в качестве вытяжных (реверсированы). А это требует времени, в течение которого дым успеет распространиться по тоннелю.

Французский стандарт больше сосредоточен не на схемах вентиляции, а на организации дымоудаления при пожаре. Документ ограничивает длину секции вентилирования до 400 м — для городских тоннелей и до 600 м — в тоннелях за пределами города. Для гарантированного дымоудаления объем вытяжного воздуха должен на одну треть превышать расчетный объем образующегося дыма.

Австрийский стандарт допускает применение полупоперечной схемы, если используемые в ней вентиляционные установки имеют возможность реверса. В случае пожара вентиляторы в зоне возгорания немедленно переключаются на удаление дыма, а соседние секции при этом с наибольшей эффективностью работают в прежнем режиме. Общий объем приточного воздуха здесь сокращается до трети от максимального, а устройства удаления воздуха в верхней части тоннеля полностью открываются.

При проектировании полно- или полупоперечной вентиляции для тоннелей с однонаправленным движением американский стандарт предписывает обеспечить пожаробезопасность следующим образом. Объем удаляемого воздуха в зоне возгорания должен быть максимально возможным, а приточного — минимальным. При этом необходимо создать воздушный поток в направлении движения транспорта, для чего на въезде в тоннель обеспечивается максимальная подача воздуха, на выезде — его интенсивное удаление.

По стандарту Евросоюза (так называемой Европейской директиве) поперечные или полупоперечные системы, которые могут быть использованы и как системы дымоудаления, следует применять в тех тоннелях, где необходима принудительная вентиляция, но обеспечить ее по продольной схеме не представляется возможным.

Кроме того, для тоннелей с двусторонним движением протяженностью более 3000 м, по которым за день проезжают более 2000 автомобилей, устанавливаются дополнительные требования. Вытяжные устройства и клапаны дымоудаления в них обязаны предусматривать как групповое, так и индивидуальное управление. При этом система вентиляции должна обеспечить полный контроль скорости продольного воздушного потока. При применении поперечных схем такой контроль затруднен, так как скорость воздуха в них меняется по всей длине тоннеля. Чтобы управлять ею, необходимо сбалансировать объемы притока и вытяжки. В случае пожара следует избегать попадания приточного воздуха в область задымления, для чего длина тоннельных секций, в которые осуществляется приток, ограниченна, а сами приточные воздухораспределительные устройства располагаются внизу.

В настоящее время в России идет активное строительство тоннелей. В ближайшие годы должны быть сданы в эксплуатацию 12 совмещенных автомобильно-железнодорожных тоннелей для Северо-Кавказской железной дороги (целевая программа строительства к Олимпиаде-2014 в Сочи), Орловский тоннель в Санкт-Петербурге, четырехкилометровый тоннель в Хабаровске, комплекс тоннелей Красноярской железной дороги и многие другие. Безопасность новых объектов во многом будет зависеть от правильного выбора схемы вентиляции и надежности оборудования, которая должна быть обеспечена многолетним опытом компании-производителя и подтверждена национальными и международными сертификатами качества. Одной из фирм, отвечающей этим требованиям, является компания TLT-Turbo GmbH (Германия), которая обладает 100-летним опытом производства вентиляционной техники и обладает всеми основными национальными и международными сертификатами производства. Ассортимент вентиляторов для тоннелей настолько широк, что дает возможность их применения практически в любой схеме вентиляции. Каждый вентилятор подвергается тщательным ходовым испытаниям в соответствии с DIN ISOEN 9001, прежде чем он покидает стены завода.

В следующей статье мы расскажем об оборудовании этой компании.

Статья подготовлена компанией VENTRADE