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隧道通风量计算
计算规范依据
序号
类型
规范名称
1
公路隧道
《公路隧道通风设计细则》(JTG/TD70/2-02—2014)
2
公路隧道
《公路工程技术标准》(JTGB01—2014)
3
公路隧道
《公路隧道设计规范第一册土建工程》(JTG3370.1—2018)
4
铁路隧道
《铁路隧道设计规范》(TB10003—2016)
5
铁路隧道
《铁路隧道运营通风设计规范》(TB10068—2010)
6
轨交隧道
《地铁设计规范》(GB50157—2013)
7
轨交隧道
《城市轨道交通通风空调与供暖设计标准》(CJJ194—2015)
计算公式
1.1需风量计算
1)按稀释一氧化碳(CO)浓度计算
基本原理:为保证隧道内空气质量,要将一氧化碳浓度控制在规定的安全限值内,根据隧道内一氧化碳的产生量、隧道长度、通风时间等因素来计算所需风量。
计算公式:Q
其中:
Q是按一氧化碳浓度计算的需风量(m3/s);
m安全系数?(一般1.1-1.5);
y隧道内允许的有害气体最大浓度(mg/m3);
y0隧道外该有害气体的浓度(mg/m3)近似取大气环境本底浓度
q(mg/s)根据交通流量、车型构成以及相应的排放因子(可查阅相关研究报告或规范推荐值)来计算每种有害气体(如一氧化碳、氮氧化物等)的产生量?
按稀释烟雾浓度计算
原理:烟雾会影响隧道内的能见度,通过通风将烟雾稀释到规定的能见度标准对应的浓度以下,以此来确定所需风量。
计算公式: Q
Q为通风量(m3/s);
k是考虑隧道长度的修正系数,同样可依据规范确定;
fs(v)是与车速v相关的烟雾生成量函数(m3/Km),
L是隧道长度(Km);
N是同一时间内在隧道内行驶的车辆数,取决于交通流量;
C是隧道内允许的烟雾浓度极限值(m-1),其和隧道的设计行车速度、照明条件等关联,按照相应规范取值。
按排除余热计算
依据说明:车辆在隧道内运行时,发动机等部件会散发大量热量,尤其在长隧道或交通流量大的隧道中,热量积聚可能导致隧道内温度过高,影响隧道结构安全以及车辆、人员的正常状态,需要通风将热量排出。
计算公式: Q
Q为通风量(m3/s);
Qr是隧道内需排出的余热量(W),
c是空气的比热容(通常取1005J(kg*K));
p是空气密度(Kg/m3),其会随温度、气压变化,一般可按标准状况取值或根据实际环境修正。
φt是通风前后空气允许的温度差值(k),
按最小风速要求计算
为了防止隧道内有害气体积聚、保证空气的正常流动和置换,隧道内需要维持一定的最小风速。不同类型(如公路隧道、铁路隧道等)、不同长度的隧道有不同的最小风速规定。
公式:Q=VS
Q为通风量(m3/s);
V是规定的最小风速(m/s);
S是隧道的横截面积(m2);
结论:实际工程中,往往会分别按照上述几种方法计算通风量,然后取其中的最大值作为隧道最终设计的通风量,以全面保障隧道内的空气质量、行车安全以及环境条件等。
计算实例(公路隧道)
隧道基本情况:某山区二级公路隧道,全长2500米,设计行车速度为60km/h,为单向双车道隧道。隧道所在地区大气中一氧化碳(CO)本底浓度约为1mg/m3,根据交通流量预测,该隧道高峰时段每小时小汽车流量约为800辆,中型客车流量约为150辆,大型货车流量约为50辆。
按稀释有害气体(以一氧化碳为例)浓度计算
根据不同车型的一氧化碳排放因子(查阅相关资料可得,小汽车每辆每秒排放约0.03mgCO,中型客车每辆每秒排放约0.1mgCO,大型货车每辆每秒排放约0.3mgCO)来计算一氧化碳总的产生量q?:
q?=(800*0.3+150*0.1+50*0.3)=54mg/s。
安全系数m取1.2。隧道内允许的一氧化碳最大浓度y按规范取25mg/m3。隧道外一氧化碳本底浓度y0?取1
根据计算公式:Q=q?my?y0。可得
按稀释烟雾浓度计算
考虑列车运行速度v=60km/h,对应的烟雾生成量函数fs(v)经分析取0.005m3/km(结合铁路隧道实际情况确定);隧道长度?L为2.5KM,同一时间内在隧道内行驶的列车数N=800+150+50=1000,修正系数k取1.1,允许的烟雾浓度极限值?C?取0.0075(m
根据计算公式:Q=k?fs(v)?L?NC,
按排除余热计算
经统计,隧道内需排出的余热量Qr?约为50000W,空气的比热容?1005J(kg*K),空气密度p按标准状况取值为1.29kg/m3,通风前后空气允许的温度差值φt取5
根据计算公式:Q=Qrc?p?φt,
按最小风速要求计算
该铁路隧道规定的最小风速V为0.5m/s,隧道的横截面积S为50m2。
根据公式:Q=VS,可得Q
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