СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ ДВУХПУТНЫХ ПЕРЕГОННЫХ ТОННЕЛЕЙ МЕТРОПОЛИТЕНА
METHOD OF VENTILATING DOUBLE-TRACK METRO TUNNELS

Изобретение относится к области вентиляции двухпутных перегонных тоннелей метрополитена.
Известен способ вентиляции станций метрополитена в зимнее время года (Цодиков В.Я. Вентиляция и теплоснабжение метрополитенов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Недра, 1975, стр. 37), когда при отрицательной температуре атмосферного воздуха проветривание выработок метрополитена осуществляется за счет подачи наружного воздуха в перегонные тоннели через вентиляционную шахту, а его удаление на поверхность - через вестибюли станции. При этом двигающийся по тоннелю в сторону станции воздух нагревается вначале за счет подмешивания циркуляционных потоков, а затем в результате теплообмена с поверхностью обделки.
Недостаток способа заключается в том, что при мелком заложении выработок метрополитена на конечную температуру циркуляционных воздушных потоков оказывают влияние климатические условия на поверхности, что обуславливает ее снижение по сравнению с метрополитенами глубокого заложения. Кроме того, теплообмен окружающих тоннели метрополитена пород с поверхностью значительно сокращает количество теплоты, аккумулируемой в породах в теплый период времени. Все это, в конечном итоге, может привести к переохлаждению подземных сооружений станций и, как следствие, к аварийным ситуациям, например замерзанию водоводов.
Известен способ тоннельной вентиляции (авторское свидетельство SU №1588874, опубл. 30.08.1990 г.), в котором атмосферный воздух всасывается в тоннель через вентиляционную шахту за счет разрежения, создаваемого прибывающим на станцию поездом. При отходе поезда со станции тоннельный воздух выталкивается из тоннеля за счет организации перекрытия проходного сечения тоннеля.
Недостатком способа является необходимость использования специального дорогостоящего устройства - затвора, не создающего препятствия для движения поездов. Конструкция затвора должна обеспечивать открытие проходного сечения тоннеля с высокой вероятностью безотказной работы, близкой к 100%.
Кроме того, способ не позволяет изменять соотношение между количествами теплого и холодного воздуха, поступающих на тупиковые станции метрополитена в холодный период года, когда для экономии теплоты шахтные вентиляторы отключены, а перегонные вентиляционные шахты метрополитенов мелкого заложения закрыты. Это связано с тем, что при этом способе потоки теплого и холодного воздуха при использовании движутся по одному и тому же вентиляционному тракту, что не позволяет осуществить регулируемое перераспределение этих потоков для сохранения комфортной температуры воздуха в вестибюле и на пассажирской платформе тупиковой станции.
Известен способ тоннельной вентиляции (патент РФ №2312222, опубл. 10.12.2007 г.), включает подачу свежего воздуха и отвод отработанного воздуха через вентиляционные тракты, соединяющие тоннель с атмосферой. Для создания и регулирования требуемого расхода меняют аэродинамическое сопротивление поезда в тоннеле путем перекрытия сечения между поездом и стенкой тоннеля управляемыми заслонками, установленными на поезде.
Недостатком способа является сложность конструкции, обусловленная необходимостью установки заслонок на поезде.
Известен способ вентиляции тупиковой станции метрополитена (патент РФ №2278268, опубл. 10.01.2006 г.), включает перемещение потоков воздуха под воздействием движущегося электропоезда и подачу свежего воздуха на пассажирскую платформу станции через вентиляционную шахту, при этом при подходе электропоезда к станции вентиляционный клапан шахты закрывают и весь теплый отработанный воздух отводят в атмосферу через вестибюль, создают разрежение воздуха на платформе за счет «поршневого эффекта» при движении отходящего поезда, что обеспечивает всасывание на станцию через павильон и вестибюль свежего холодного воздуха, часть которого подают на платформу через вентиляционную шахту путем открытия вентиляционного клапана, а часть - через вестибюль.
Недостаток способа заключается в том, что его эксплуатационные возможности ограничены, поскольку он используется, в основном, для вентиляции тупиковых станций метрополитена в зимний период за счет регулирования температуры воздуха путем открывания вентиляционного клапана при подходе поезда и закрывания его при отходе поезда.
Известен способ вентиляции метрополитена мелкого заложения (А.Х. Поляков. Проектирование вентиляции тоннелей. М.: Изд-во литературы по строительству, 1971. Стр. 26-27), принятый за прототип, включающий круглогодичную подачу наружного воздуха с поверхности по вентиляционному каналу с одной стороны станции на вход одной части двухпутного тоннеля в направлении движения поездов и удалении исходящей воздушной струи через симметричный вентиляционный канал в противоположенной стороне станции на выходе из другой части двухпутного тоннеля. При этом двухпутный тоннель разделяют непроницаемой перегородкой, сооруженной вдоль оси тоннеля.
Недостатком способа является наличие перегородки, разделяющей двухпутный тоннель на две части. Это затрудняет размещение в тоннелях современного эксплуатационного оборудования, а также вследствие действия поршневого эффекта приводит к значительному увеличению скорости движения воздуха, что снижает эффективность работы вентиляционного оборудования.
Технический результат заключается в обеспечении по длине перегонного тоннеля и на станциях метрополитена условий, гарантирующих безопасность эксплуатации тоннелей в штатной и аварийной ситуациях, а также регламентируемые санитарно-гигиенические параметры воздушной среды, в частности, положительную температуру тоннельного воздуха в зимний период и отсутствие превышения максимально допустимой температуры летом.
Технический результат достигается тем, что перед подачей в вентиляционный канал в зимний период времени наружный воздух смешивают с тоннельным воздухом, имеющим положительную температуру, который забирают непосредственно со станции, причем количество тоннельного воздуха, смешиваемого с наружным воздухом, определяют в зависимости от расхода наружного воздуха и его температуры по соотношению:
н
тр
н
т
где G - весовое количество наружного воздуха, кг/с; t - температура воздуха, направляемого в вентиляционный канал, после смешения холодного наружного и части тоннельного воздуха, °С; t - температура наружного воздуха, °С; t - температура тоннельного воздуха на станции, °С. При возникновении пожара в тоннеле удаление из него на поверхность пожарных газов и дыма осуществляют через открытые клапаны, расположенные слева и справа от очага пожара, по вентиляционному каналу и приточной вентиляционной шахте.
При положительной температуре наружного воздуха в вентиляционный канал через станционную вентиляционную шахту подают только наружный воздух. Его выпуск в тоннель производят через открытые клапаны с возможностью осуществления дальнейшего движения по тоннелю по направлениям к соседним станциям и удалением на поверхность через вытяжные вентиляционные шахты.
Способ вентиляции двухпутных перегонных тоннелей метрополитена поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - схема вентиляции двухпутных перегонных тоннелей метрополитена при эксплуатации в зимний период,
фиг. 2 - схема вентиляции двухпутных перегонных тоннелей метрополитена при возникновении пожара, где:
1 - двухпутный тоннель;
2 - станции метро;
3 - вентиляционный канал;
4 - вытяжная станционная вентиляционная шахта;
5 - приточная станционная вентиляционная шахта;
6 - приточный вентилятор;
7 - рециркуляционный вентилятор;
8 - холодный наружный воздух;
9 - теплый тоннельный воздух;
10 - вытяжные вентиляторы;
11 - наклонный ствол;
12 - клапаны в вентиляционном канале;
13 - стоящий на перегоне горящий поезд;
14 - удаляемые из тоннеля пожарные и дымовые газы.
Способ осуществляется следующим образом.
Подача наружного воздуха 8 в двухпутный тоннель 1 (фиг. 1) осуществляется в течение годового периода по приточной вентиляционной шахте 5, расположенной на станции 2, с помощью приточного вентилятора 6, а удаление одной части тоннельного воздуха из двухпутного тоннеля вытяжными вентиляторами 10 через вытяжную вентиляционную шахту 4, которая расположена на той же станции 2, где находится приточная шахта 5, а другой части воздуха через наклонный ход 11, расположенный на соседней станции 2, наружный воздух 8 из приточной вентиляционной шахты 5 направляют в вентиляционный канал 3, расположенный в верхней части двухпутного тоннеля, а затем через один из клапанов 12, связывающий вентиляционный канал с тоннелем и расположенный в его центральной части, перепускают воздух в тоннель с возможностью организации его движения по нему в противоположных направлениях.
В зимний период времени способ включает подачу в вентиляционный канал 3 смеси холодного наружного воздуха 8, подаваемого с поверхности по станционной вентиляционной шахте 5, и части теплого тоннельного воздуха 9, отбираемого со станции вытяжными вентиляторами и направляемого для смешения с холодным воздухом с помощью рециркуляционных вентиляторов 7, причем количество тоннельного воздуха, смешиваемого с наружным воздухом, определяют в зависимости от количества наружного воздуха и его температуры по соотношению:
н
тр
н
т
где G - весовое количество наружного воздуха, кг/с; t - температура воздуха, направляемого в вентиляционный канал, после смешения холодного наружного и части тоннельного воздуха, °С; t - температура наружного воздуха, °С; t - температура тоннельного воздуха на станции, °С,
При положительной температуре наружного воздуха в вентиляционной канал через станционную вентиляционную шахту подают только наружный воздух. Его выпуск в тоннель производят через открытые клапаны 12, рассредоточенные по длине тоннеля, с возможностью осуществления дальнейшего движения по тоннелю по направлениям к соседним станциям и удалением на поверхность с помощью вытяжных вентиляторов 10 через вытяжные станционные шахты 4, расположенные там же, где и приточные шахты, и через наклонные хода 11 на соседней станции.
При возникновении пожара в тоннеле удаление пожарных и дымовых газов 14 (фиг. 2) осуществляется по вентиляционному каналу 3 и приточной шахте 5 через открытые клапаны 12, расположенные слева и справа от стоящего поезда 13, к которому приурочен очаг пожара.
Изобретение относится к области вентиляции двухпутных перегонных тоннелей метрополитена.
Способ вентиляции двухпутных перегонных тоннелей метрополитена, включающий круглогодичную подачу наружного воздуха в двухпутный тоннель по приточной вентиляционной шахте, расположенной на станции, и удалении тоннельного воздуха из двухпутного тоннеля через вытяжные вентиляционные шахты, одна из которых расположена на той же станции, где находится приточная шахта, а другая - на соседней станции, отличающийся тем, что перед подачей в вентиляционный канал в зимний период времени наружный воздух смешивают с тоннельным воздухом, имеющим положительную температуру, который забирают непосредственно со станции, причем количество тоннельного воздуха, смешиваемого с наружным воздухом, определяют в зависимости от количества наружного воздуха и его температуры по соотношению:
н
тр
н
т
где G - весовое количество наружного воздуха, кг/с; t - температура воздуха, направляемого в вентиляционный канал, после смешения холодного наружного и части тоннельного воздуха, °С; t - температура наружного воздуха, °С; t - температура тоннельного воздуха на станции, °С. При возникновении пожара в тоннеле удаление из него на поверхность пожарных газов и дыма осуществляют через открытые клапаны, расположенные слева и справа от очага пожара, по вентиляционному каналу и приточной вентиляционной шахте.