城市綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)芻議

蔡 昊

(合肥市市政設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230041)

·水·暖·電·

城市綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)芻議

蔡 昊

(合肥市市政設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230041)

介紹了城市綜合管廊的幾種通風(fēng)方式，重點(diǎn)分析和討論了綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題，提出了其通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)與消防設(shè)計(jì)相匹配的觀點(diǎn)，對(duì)綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)有一定參考意義。

綜合管廊，通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)量，消防設(shè)計(jì)

綜合管廊是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物，隨著城市地下空間開發(fā)程度的提高，各種直埋地下管線造成的土地資源浪費(fèi)現(xiàn)象越來越值得關(guān)注，綜合管廊將各種工程管線集于一體，有節(jié)約土地、便于檢修養(yǎng)護(hù)、壁面道路頻繁開挖等優(yōu)點(diǎn)，因此在很多城市建設(shè)中的應(yīng)用越來越多[1]。

綜合管廊本體完全位于地下，壁面與土壤接觸會(huì)產(chǎn)生凝結(jié)水造成內(nèi)部濕度較高，管廊內(nèi)的熱濕空氣體會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部空氣環(huán)境的急劇惡化，不利于管養(yǎng)維護(hù)人員的巡視與檢修，同時(shí)管廊內(nèi)敷設(shè)的電力電纜、供熱管道和污水管道等，也會(huì)散發(fā)熱量和惡臭[2]。因此需要設(shè)置行之有效的通風(fēng)系統(tǒng)，在正常工況下排除管廊內(nèi)的余熱余濕，在檢修工況時(shí)，為人員提供安全衛(wèi)生的空氣環(huán)境。

1 綜合管廊通風(fēng)方式

綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)，主要有自然通風(fēng)、誘導(dǎo)式通風(fēng)和風(fēng)井式機(jī)械通風(fēng)三種方式，其中風(fēng)井機(jī)械通風(fēng)一般以自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)為主。自然通風(fēng)方式要求進(jìn)、排風(fēng)口面積和高差達(dá)到計(jì)算理論要求，利用熱壓通風(fēng)把管廊內(nèi)的余熱排除[3]。但這種方式往往把排風(fēng)井建得很高或結(jié)合地上構(gòu)筑物進(jìn)行設(shè)置，實(shí)際應(yīng)用限制因素多，對(duì)于比較長的需要?jiǎng)澐侄鄠€(gè)區(qū)段的綜合管廊并不適合。

實(shí)際中應(yīng)用較廣的是自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的機(jī)械通風(fēng)方式，將排風(fēng)機(jī)安裝在排風(fēng)井內(nèi)，利用負(fù)壓排除余熱和有害氣體。在局部困難的條件下可以輔以無管誘導(dǎo)通風(fēng)。而對(duì)于含有天然氣管道和污水管道的艙室，由于存在泄漏的可能，需及時(shí)將泄漏氣體排出，還應(yīng)采用機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的強(qiáng)制通風(fēng)方式。

2 綜合管廊通風(fēng)量的確定

2.1 傳統(tǒng)熱平衡方程計(jì)算公式[4]

(1)

其中，G為該段通風(fēng)分區(qū)的通風(fēng)量，m3/s ；L為該段通風(fēng)分區(qū)的長度，m；q為每米長管廊內(nèi)的電纜發(fā)熱量，kJ/m；Tj為進(jìn)風(fēng)溫度，℃；Tp為排風(fēng)溫度，℃。

2.2 綜合管廊通風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)日本《共同溝設(shè)計(jì)指針》，綜合管廊通風(fēng)量可根據(jù)以下計(jì)算公式確定：

1)土壤熱阻公式[5]：

(2)

其中，Re為土壤的熱阻，℃·cm/W；g為土壤的固有熱阻，℃·cm/W；l為綜合管廊深度，m；D為綜合管廊的水力直徑，m。

2)共同溝內(nèi)的風(fēng)速公式：

(3)

其中，V為管廊內(nèi)的斷面風(fēng)速，m/s；q為空氣的定壓比熱，W·s/(cm3·℃)；A為管廊的有效斷面積，cm2；Re為土壤的熱阻，℃·cm/W；ΔT為出入口空氣溫度差，℃；W為線纜發(fā)熱量，W/cm；L為管廊長度，m；T0為土壤的基底溫度，℃；Tf為吸入側(cè)入口的溫度，℃。

3)共同溝的通風(fēng)量公式：

Q=V·A

(4)

其中，Q為綜合管廊通風(fēng)量，m3/s；A為管廊有效斷面，m2。

以上兩種通風(fēng)量計(jì)算方法，前者是根據(jù)熱平衡方程進(jìn)行計(jì)算，即電纜及熱力管道產(chǎn)生的熱量等于管廊進(jìn)排風(fēng)的焓差。而后者綜合考慮土壤的“熱庫”效應(yīng)，管廊內(nèi)的發(fā)熱量一部分被環(huán)境土壤吸收，管廊通風(fēng)系統(tǒng)只是帶走剩余的熱量。在實(shí)際工程中，兩者的計(jì)算結(jié)果相差并不大。

通過以上計(jì)算，可求得管廊的通風(fēng)量，且還應(yīng)滿足以下條件[6]：

1)正常通風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于2次/h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于6次/h。2)天然氣管道艙正常通風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于6次/h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于12次/h。3)艙室內(nèi)天然氣濃度大于其爆炸下限濃度值(體積分?jǐn)?shù))20%時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)事故段分區(qū)及相鄰分區(qū)的事故通風(fēng)設(shè)備。

3 綜合管廊通風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)火災(zāi)工況的控制模式[7]

綜合管廊設(shè)計(jì)為無人值守區(qū)，其消防設(shè)計(jì)僅考慮其內(nèi)部所敷設(shè)線纜的安全，而不考慮火災(zāi)時(shí)的排煙，因此當(dāng)管廊火災(zāi)時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)立即停止，所有風(fēng)機(jī)前的防煙防火閥應(yīng)立即關(guān)閉，配合消防滅火系統(tǒng)使管廊內(nèi)火災(zāi)迅速自熄，減少其他電纜的損失。如果使用氣體滅火還要同步關(guān)閉進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)閥，形成密閉空間。等到確認(rèn)火災(zāi)熄滅后，才重新打開防火閥，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)排除廢氣。

需要注意的是，管廊通風(fēng)系統(tǒng)中使用的防煙防火閥應(yīng)是280度的，否則事故后無法正常排除高溫?zé)煔?，而關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)由消控中心采集探測信號(hào)來執(zhí)行，而不是使用防煙防火閥的熔斷信號(hào)。

3.2 設(shè)備噪聲的處理

綜合管廊為節(jié)約空間，通常將風(fēng)機(jī)安裝在地面風(fēng)井內(nèi)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪聲對(duì)周邊環(huán)境的影響也不容忽視?！堵暛h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》明確了各種區(qū)域的噪聲限值，見表1[8]。

綜合管廊通風(fēng)口一般在道路下，屬于4類區(qū)域即交通干線道路兩側(cè)區(qū)域。當(dāng)然，在通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，也應(yīng)選用低噪聲風(fēng)機(jī)。如有管廊位于噪聲標(biāo)準(zhǔn)要求較高區(qū)域時(shí)，可外接消聲器或利用消聲小室進(jìn)行消聲減噪。

3.3 風(fēng)井與地面景觀的結(jié)合

近年來的多項(xiàng)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，城市管理者普遍對(duì)綜合管廊眾多通風(fēng)口對(duì)景觀的破壞表示關(guān)注，因此針對(duì)通風(fēng)口進(jìn)行景觀化設(shè)計(jì)也尤為重要，景觀設(shè)計(jì)的處理手法[9]大致有兩種基本方式：

第一種是將道路上出地面的通風(fēng)口設(shè)計(jì)成獨(dú)立式景觀。當(dāng)?shù)缆飞系牡孛嫱L(fēng)口較少，可將單個(gè)的通風(fēng)口做成獨(dú)立的主題景觀，例如，將地面風(fēng)口做成文化雕塑、廣告牌，帶百葉座椅等，這些方式都可以很好的隱藏綜合管廊的地面通風(fēng)口。

第二種是通過植物來隱藏室外通風(fēng)口。在綜合管廊設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量將通風(fēng)口布置在道路的分隔綠化帶或者道路綠線內(nèi)，通過一些綠色灌木來進(jìn)行遮擋，也可以通過種植攀爬類植物給通風(fēng)口穿上環(huán)保外衣，從而形成立體、綠色的視覺效果。

4 結(jié)語

1)綜合管廊通風(fēng)方式的確定應(yīng)綜合考慮土建、設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用及噪聲等多方面因素。筆者認(rèn)為綜合考慮各種因素,選擇自然通風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)是一種較為理想的方式。2)綜合管廊的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合消防設(shè)計(jì)統(tǒng)一考慮，如采用氣體滅火系統(tǒng)，則應(yīng)根據(jù)氣滅系統(tǒng)的要求，設(shè)置進(jìn)風(fēng)口關(guān)斷風(fēng)閥或設(shè)置自控開閉的百葉，形成密閉空間，使得氣體滅火系統(tǒng)能夠有效工作。3)綜合管廊通風(fēng)設(shè)計(jì)還應(yīng)注意噪聲的控制，在敏感地區(qū)的排風(fēng)機(jī)房應(yīng)做好合理的消聲設(shè)計(jì)。4)綜合管廊的通風(fēng)口應(yīng)做好和城市景觀的和諧統(tǒng)一，通過景觀化設(shè)計(jì)，使其在保有其基本功能的前提下，達(dá)到美觀和諧的視覺效果。

[1] 王恒棟，薛偉辰.綜合管廊工程理論與實(shí)踐[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2013：1-18．

[2] 李德強(qiáng).綜合管溝設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009：10-21．

[3] 許 鳳，陳玉英.自然通風(fēng)的應(yīng)用形式及節(jié)能與舒適性探討[J].制冷與空調(diào)(四川)，2008，22(4)：53-56.

[4] 孫一堅(jiān).工業(yè)通風(fēng)[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1989：60-63．

[5] 共同溝設(shè)計(jì)指針[Z].

[6] GB 50838—2015，城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范[S].

[7] 李湛初.電纜隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)[J].制冷，2001(4)：76-77.

[8] GB 3096—2008，聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[9] 鄭亞軍， 吳 婷.淺談地下建筑通風(fēng)井出地面的處理方式[J].工程經(jīng)濟(jì)，2015(1):72-77.

Abstract: This paper introduced several ventilation methods of urban utility tunnel， focuses on the analysis and discusses several problems in the design of ventilation system， the view point that the ventilation system design should match with the fire design is put forward, it has certain reference significance to the scientific design of the ventilation system in urban utility tunnel engineering.

Key words： urban utility tunnel， ventilation system， air volume， fire protection design

Discussion on ventilation system design in urban utility tunnel

Cai Hao

(HefeiMunicipalDesignInstituteCo.,Ltd,Hefei230041,China)

2016-03-19

蔡 昊(1982- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2016)15-0116-02

TU834

A