Естественное проветривание тоннелей
В тоннелях происходит с различной степенью постоянства движение воздуха под влиянием различных естественных (климатических) факторов, связанных главным образом с метеорологическими и топографическими особенностями места расположения. Основные из них следующие: ветер, разность барометрического давления у порталов и тепловой напор. Наблюдения показывают, что естественная тяга имеет наиболее существенное значение в горных тоннелях; для подводных тоннелей и тоннелей-путепроводов она играет сравнительно небольшую роль. Эффективность действия ветра зависит от устойчивости господствующих ветров, расположения тоннеля относительно рельефа окружающей местности и степени прикрытия порталов. Напор hw (в мм вод. ст.), создаваемый в тоннеле от воздействия ветра на его порталы, приближенно равен Тепловой напор ht (в мм вод. ст.) развивается в зависимости от разности отметок Hп порталов, т. е. в зависимости от разницы в весе воздушного столба тоннельного и наружного воздуха: Теплозой напор при tт>tп действует в сторону верхнего портала. Температуру воздуха в тоннеле в зависимости от температуры наружного воздуха можно определить, пользуясь той же методикой, что и при расчете вентиляции по тепловыделениям. В тоннелях в горной местности, особенно в длинных перевальных тоннелях, одним из важнейших факторов, вызывающих естественную тягу, является разность барометрического давления у порталов тоннеля. Величина возникающего по этой причине напора hб (в мм вод. ст.) равна Из всех приведенных факторов наиболее устойчив тепловой напор, но в длинных горных тоннелях решающее значение часто имеет колебание барометрического давления у противоположных порталов. Такое колебание нередко оказывает действие, противоположное по направлению тепловому напору. Наиболее устойчивое по величине и особенно по направлению действие ветра на поток воздуха в тоннеле обычно тогда, когда тоннель расположен по направлению узких и глубоких долин. Суммарный статический напор в тоннеле может быть выражен так: Скорость движения vв (в м/сек) потоков в тоннеле, возникающих в результате суммарного воздействия, может быть определена по формуле Воздействие факторов носит переменный характер по величине и направлению и может часто меняться даже на протяжении суток. Перерывы естественной тяги в тоннеле или значительное ее ослабление в течение известного отрезка времени всегда могут быть, однако это не исключает возможности использования естественной тяги в целях вентиляции. Приравняв расчетный и фактический объемы вентиляции, находим, что минимальная скорость (в м/сек) воздуха При отсутствии или недостатке естественной тяги в тоннеле в течение некоторого отрезка времени произойдет нарастание концентрации CO. Так, при перерывах в тяге в t мин, если принять среднюю концентрацию CO, то (в мг/л) при постепенном нарастании концентрации до максимума можно допустить Безопасные перерывы естественной тяги могут достигать: Например, при N = 500 автомобилей в час, р = 2,5 г/сек находим: t = 22 мин. Таким образом, в тоннелях, где (за вычетом коротких перерывов) можно ожидать скорости перемещения воздуха 1—2 м/сек, естественное проветривание довольно эффективно. Насколько удовлетворяет естественное проветривание, можно судить только на основании тщательного изучения местных условий. В зависимости от последних, а также от интенсивности ожидаемого движения тоннели на горных дорогах могут быть без искусственной вентиляции: при длине их до 400 м. Применение искусственной вентиляции в тоннелях длиной от 150 до 400 м требует обоснования. Известны примеры тоннелей длиной более 1 км, благоприятно расположенных по направлению устойчиво действующих факторов (ветра, теплового напора) и потому имеющих удовлетворительное естественное проветривание даже при интенсивном движении. В случае неглубокого заложения тоннелей для усиления тяги может оказаться целесообразной пробивка шахт или окон. Следует, однако, учитывать, что усилением тяги на одних участках тоннеля можно вызывать ее заметное ослабление на других. В соответственных случаях для компенсации недостаточного естественного проветривания следует оборудовать резервную установку для продольной вентиляции. |