淺析城市地下綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)

武 曉 飛

(太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

0 引言

地下綜合管廊就是地下城市管線綜合走廊，通過(guò)將電力、通信、給水、供熱、中水、燃?xì)獾葍煞N以上的管線集中設(shè)置到道路下的統(tǒng)一地下空間形成的一種現(xiàn)代化、科學(xué)化、集約化的城市基礎(chǔ)設(shè)施。目的是提高城市工程管線建設(shè)安全與標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)籌安排城市工程管線在綜合管廊內(nèi)的敷設(shè)，保證城市地下綜合管廊工程建設(shè)做到安全使用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、便于施工和維護(hù)。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)城市地下綜合管廊的關(guān)注度大幅度提升，并不斷出臺(tái)相關(guān)文件推進(jìn)城市地下管廊工程建設(shè)進(jìn)程，城市地下綜合管廊工程在各地興起，并且是符合社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。

然而綜合管廊屬于大型地下構(gòu)筑物，其內(nèi)部無(wú)法直通室外大氣，空氣質(zhì)量不佳，且各類管線自身發(fā)熱以及水汽產(chǎn)生會(huì)加劇空氣質(zhì)量的下降并且會(huì)滋生各類微生物，使得有害氣體不斷累加；當(dāng)發(fā)生管道泄漏或者檢修泄漏時(shí)，也會(huì)使得管廊內(nèi)有害氣體快速增加，造成不安全因素。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置可以有效保證綜合管廊內(nèi)部空氣質(zhì)量，并可在事故時(shí)進(jìn)行高效通風(fēng)以保證人員安全。

1 通風(fēng)區(qū)間

城市地下綜合管廊通風(fēng)區(qū)間長(zhǎng)度一般與防火分區(qū)的長(zhǎng)度一致。防火分區(qū)的設(shè)置數(shù)量決定了通風(fēng)系統(tǒng)的數(shù)量。

對(duì)于電力艙和天然氣艙，每個(gè)防火分區(qū)為一個(gè)通風(fēng)分區(qū)，通風(fēng)分區(qū)不超過(guò)200 m設(shè)置；每個(gè)區(qū)間內(nèi)按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范考慮通風(fēng)，艙內(nèi)每個(gè)防火分區(qū)設(shè)置一個(gè)防火隔斷，隔斷上設(shè)有甲級(jí)防火門，且管線穿越防火隔斷部位應(yīng)采用阻火包等防火封堵措施進(jìn)行嚴(yán)密封堵。

對(duì)于綜合艙等其他艙室，考慮其發(fā)生火災(zāi)的可能性及危害很低，故不考慮設(shè)置防火分區(qū)，但為了使地上通風(fēng)風(fēng)亭的設(shè)置更加集約化，將通風(fēng)分區(qū)按照不超過(guò)200 m設(shè)置，與電力艙通風(fēng)區(qū)間劃分一致。

2 通風(fēng)方式

城市地下綜合管廊每個(gè)通風(fēng)分區(qū)兩端設(shè)置獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，為便于布置及管理，艙室兩端可間隔設(shè)置進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口，使相鄰艙室的同類型風(fēng)口整合設(shè)置。且綜合管廊通風(fēng)宜采用自然進(jìn)風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式，其中污水艙和天然氣艙采用機(jī)械進(jìn)風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的強(qiáng)制通風(fēng)方式。

3 通風(fēng)系統(tǒng)

應(yīng)對(duì)綜合管廊每個(gè)艙室的每個(gè)通風(fēng)分區(qū)設(shè)置獨(dú)立、完整的通風(fēng)系統(tǒng)，主要由地上風(fēng)亭、風(fēng)井、電動(dòng)百葉、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)風(fēng)閥等組成。

3.1 地上風(fēng)亭

由于風(fēng)亭需要露出地面，易成為地面水倒灌的通道，為了使城市地下綜合管廊安全運(yùn)行，將地上風(fēng)亭風(fēng)口下邊緣應(yīng)高于周圍地坪標(biāo)高0.5 m以上，以防止雨水倒灌，并且風(fēng)口內(nèi)襯1.0 cm×1.0 cm鋼絲網(wǎng)來(lái)起到防止小動(dòng)物進(jìn)入的作用。

燃?xì)馀摰呐棚L(fēng)口與其他艙室排風(fēng)口、進(jìn)風(fēng)口、人員出入口以及周邊構(gòu)建筑物口部距離不應(yīng)小于10 m[2]。

地上風(fēng)亭的設(shè)置除能滿足管廊內(nèi)部通排風(fēng)需求之外，還需與周邊建筑景觀協(xié)調(diào)一致。地上風(fēng)口升出地面的部分一般布置在綠化帶或不妨礙景觀處。風(fēng)亭風(fēng)口百葉采用防雨雪百葉，材質(zhì)為不銹鋼，且室外通風(fēng)口造型應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)鼐坝^設(shè)置，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一，且風(fēng)亭排風(fēng)口風(fēng)速應(yīng)不大于5 m/s。

3.2 風(fēng)井

風(fēng)井是管廊內(nèi)部空氣與外部新鮮空氣的交換通道，風(fēng)井設(shè)計(jì)截面不宜過(guò)小，宜造成風(fēng)速過(guò)大，容易造成局部阻力過(guò)大。

3.3 電動(dòng)百葉

風(fēng)井下部與通風(fēng)口夾層相連接部位設(shè)置電動(dòng)百葉，當(dāng)管廊內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電動(dòng)百葉，可以有效隔絕管廊內(nèi)外空氣交換，電動(dòng)百葉配套電動(dòng)風(fēng)閥及執(zhí)行裝置應(yīng)能經(jīng)受高溫，保證火災(zāi)后正常開啟。

3.4 風(fēng)機(jī)

選用低噪聲、低能耗的風(fēng)機(jī)，減小綜合管廊通風(fēng)設(shè)施對(duì)地面周圍環(huán)境的噪聲影響，同時(shí)滿足環(huán)保節(jié)能的要求，綜合艙、污水艙等排風(fēng)風(fēng)機(jī)選用雙速立式高溫軸流風(fēng)機(jī)，平時(shí)低速通風(fēng)，事故時(shí)高速通風(fēng)；燃?xì)馀撆棚L(fēng)風(fēng)機(jī)選用防爆型雙速立式高溫軸流風(fēng)機(jī)，平時(shí)低速通風(fēng)，事故時(shí)高速通風(fēng)，進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)選用防爆型單速立式斜流風(fēng)機(jī)。

3.5 電動(dòng)風(fēng)閥

電動(dòng)風(fēng)閥作為隔斷風(fēng)機(jī)與管廊內(nèi)部的設(shè)備，應(yīng)能在發(fā)生火災(zāi)時(shí)及時(shí)關(guān)閉閥門，并且聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)停止。

4 通風(fēng)工況

綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)工況運(yùn)行包括正常工況與事故工況。正常工況有：平時(shí)通風(fēng)、巡檢通風(fēng)以及火災(zāi)后排煙。事故工況有：事故通風(fēng)。對(duì)于不同工況下，風(fēng)機(jī)風(fēng)閥的設(shè)備要求也不同。

4.1 平時(shí)通風(fēng)要求

當(dāng)管廊內(nèi)溫度不小于38 ℃或者空氣質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求，自動(dòng)開啟通風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)機(jī)；當(dāng)管廊內(nèi)溫度不大于33 ℃或空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，排風(fēng)機(jī)停止工作。

4.2 巡檢通風(fēng)要求

當(dāng)巡檢人員需要進(jìn)入管廊進(jìn)行檢修或者巡視工作時(shí)，應(yīng)能夠提前開啟巡檢區(qū)段所有通風(fēng)區(qū)間的通風(fēng)系統(tǒng)，待地下綜合管廊內(nèi)環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，巡檢人員才能允許入內(nèi)。

4.3 火災(zāi)工況及火災(zāi)后排煙要求

整個(gè)綜合管廊按只有一個(gè)通風(fēng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)。按照地下密閉空間窒息滅火考慮，當(dāng)綜合管廊艙室某段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即關(guān)閉火災(zāi)所在防火分區(qū)及相鄰分區(qū)的通風(fēng)設(shè)備以及進(jìn)排風(fēng)井的電動(dòng)百葉窗及電動(dòng)風(fēng)閥?；馂?zāi)結(jié)束后，需要經(jīng)過(guò)人工確認(rèn)火災(zāi)完全熄滅，并且管廊內(nèi)溫度下降到安全溫度，開啟曾經(jīng)發(fā)生火災(zāi)的通風(fēng)單元與相鄰?fù)L(fēng)單元的通風(fēng)設(shè)備、進(jìn)排風(fēng)井的電動(dòng)百葉窗及電動(dòng)風(fēng)閥，排風(fēng)機(jī)切換為高速運(yùn)行，排走煙氣，使消防人員及檢修人員能夠安全進(jìn)入。

4.4 事故(泄漏)工況要求

在地下綜合管廊管道附件及重要節(jié)點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置空氣質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備及監(jiān)控?cái)z像頭，當(dāng)監(jiān)測(cè)到某區(qū)段的天然氣、污水或熱水泄漏時(shí)，應(yīng)將該區(qū)段的排風(fēng)機(jī)切換為高速運(yùn)行，快速排走泄漏氣體或高溫高壓氣體，為檢修人員的及時(shí)進(jìn)入提供條件。

5 通風(fēng)量設(shè)計(jì)

綜合管廊通風(fēng)量設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)不同艙室容納管線的種類及規(guī)格分別進(jìn)行計(jì)算，按照消除余熱通風(fēng)量和換氣次數(shù)通風(fēng)量進(jìn)行比較，取最大值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5.1 換氣次數(shù)通風(fēng)量

管廊通風(fēng)單元的計(jì)算通風(fēng)量包括正常通風(fēng)量和事故通風(fēng)量。燃?xì)馀撜ＭL(fēng)換氣次數(shù)6次/h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)12次/h；電力艙正常通風(fēng)換氣次數(shù)不小于2次/h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)不小于6次/h；其他艙室正常通風(fēng)換氣次數(shù)2次/h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)6次/h。

5.2 消除余熱通風(fēng)量

電力艙與綜合艙正常通風(fēng)量應(yīng)按管廊通風(fēng)區(qū)間所需最少新鮮空氣量(按照每人30 m3/h考慮)及消除線纜、熱力管道等產(chǎn)生的余熱所需風(fēng)量之和進(jìn)行計(jì)算。電力艙余熱量應(yīng)按照所有敷設(shè)的所有規(guī)格電纜散熱量總和乘以相關(guān)電力部門提供的同時(shí)使用系數(shù)或者熱力管道每米散熱量乘以熱力管道在通風(fēng)分區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，并減去綜合管廊墻壁對(duì)相鄰艙室以及地面的散熱量。消除余熱通風(fēng)量計(jì)算應(yīng)按照夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度進(jìn)行計(jì)算[3]。

6 通風(fēng)系統(tǒng)控制與監(jiān)控

綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)的控制與監(jiān)控很大程度的決定了通風(fēng)效果的好壞，而閥門閥件及風(fēng)機(jī)在火災(zāi)報(bào)警時(shí)及時(shí)的關(guān)閉則能夠?qū)⒒饎?shì)危險(xiǎn)程度控制在最小，也能夠使綜合管廊的安全運(yùn)行及管理得到保障。

綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)的控制與監(jiān)測(cè)需要按照通風(fēng)區(qū)間進(jìn)行單獨(dú)分區(qū)設(shè)置，使每個(gè)通風(fēng)區(qū)間的控制不互相影響。且綜合管廊的風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥等均應(yīng)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制，以保證監(jiān)控中心對(duì)每個(gè)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視以及遠(yuǎn)程控制。

通風(fēng)設(shè)備的控制方式采用就地手動(dòng)、就地自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制啟停三種操控方式，確保管廊運(yùn)行時(shí)發(fā)生事故能夠及時(shí)的對(duì)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行控制。

針對(duì)綜合管廊不同工況，管廊控制要求不同：

1)巡檢工況采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制及遠(yuǎn)程手動(dòng)控制。

2)火災(zāi)工況采用自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制及遠(yuǎn)程手動(dòng)控制。

3)火災(zāi)后排煙采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制及遠(yuǎn)程手動(dòng)控制。

4)事故工況采用自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制及遠(yuǎn)程手動(dòng)控制。

7 結(jié)語(yǔ)

由于城市地下綜合管廊正處在起步階段，很多技術(shù)還需要工程實(shí)踐以及實(shí)驗(yàn)來(lái)詳細(xì)深化，比如燃?xì)馀擄L(fēng)機(jī)是否備用、污水艙風(fēng)機(jī)是否選用防爆型等問(wèn)題仍然有待商榷，但是綜合管廊的出現(xiàn)是伴隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和城市建設(shè)飛速發(fā)展而產(chǎn)生的，新舊城區(qū)城市地下管線的發(fā)展與矛盾日益涌現(xiàn)，因而認(rèn)真做好每一條綜合管廊規(guī)劃與設(shè)計(jì)，是對(duì)城市發(fā)展的負(fù)責(zé)，也是對(duì)社會(huì)進(jìn)步的推進(jìn)，更是每個(gè)設(shè)計(jì)人員的責(zé)任。