КВАЗИЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ МЕТРОПОЛИТЕНА С ДВУХПУТНЫМИ ПЕРЕГОННЫМИ ТОННЕЛЯМИ

Предлагаемая полезная модель относится к вентиляции и может быть использована для систем основной (тоннельной) вентиляции метрополитена с двухпутными перегонными тоннелями.
Известна система вентиляции метрополитена, описанная в способе по патенту РФ №2462595. Система включает приточные и вытяжные камеры на входе и выходе из перегонного тоннеля на каждой станции соответственно, вентиляторы тоннельной вентиляции и установки термодинамической обработки воздуха.
Указанная система, в отличие от существующих систем вентиляции метрополитена, позволяет обеспечить круглогодично, независимо от погодных условий на поверхности, поддержание нормативных параметров температурно-влажностного режима и газового состава (содержания кислорода и углекислого газа) в воздушной среде метрополитена. Достигается также снижение интенсивности «дутьевых» потоков воздуха, создающих дискомфорт на станциях метрополитена.
Однако данная система предусматривает примыкание вентиляционных каналов к тоннелям под прямым углом, что в отдельных случаях (при снижении частоты движения поездов) может привести к движению воздуха на станцию, а не на перегонный тоннель.
Известна квазизамкнутая система вентиляции метрополитена, включающая приточные и вытяжные вентиляционные камеры с вентиляционными каналами, расположенные при станциях метрополитена и снабженные регулировочными створчатыми клапанами, камеры термодинамической обработки воздуха и струйные вентиляторы, (см. патент РФ на ПМ №127402, опубл. 27.04.2013 г.).
Система улучшает известные ранее конструкции и включает приточные и вытяжные вентиляционные камеры с вентиляционными каналами и установками термодинамической обработки воздуха, расположенные при станциях метрополитена, снабженные створчатыми клапанами. Указанная система исключает затекание приточного воздуха на станции за счет того, что вентиляционные каналы примыкают к тоннелям под углом, а створчатые клапаны позволяют регулировать работу системы от полностью рециркуляционного до полностью приточно-вытяжного режимов. Данная система позволяет обеспечить круглогодично, независимо от погодных условий на поверхности, нормативный (комфортный) температурно-влажностный режим и газовый состав воздуха в подземных сооружениях.
Однако, описанная выше система вентиляции, предназначена для работы в условиях применения на линии метрополитена однопутных перегонных тоннелей.
Существующие системы вентиляции, при применении двухпутных тоннелей метрополитена (не снабженных продольной межпутной разделительной перегородкой) устроены, в основном, по принципу перемещения приточного и вытяжного воздуха по раздельным трактам (в виде труб большого диаметра, либо подшивных каналов), что обуславливает их аэродинамическую неэффективность.
В указанных системах если и предлагается термодинамическая обработка воздуха, то только приточного, что обуславливает ее практическую нереализуемость вследствие чрезвычайно большого количества.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение нормативных температурно-влажностных параметров в воздушной среде метрополитена при применении двухпутных перегонных тоннелей, снижение интенсивности «дутьевых» потоков, сокращение объемов, сроков и стоимости строительства линий метро.
Технический результат достигается тем, что в квазизамкнутой системе вентиляции метрополитена с двухпутными перегонными тоннелями, включающей приточные и вытяжные вентиляционные камеры с вентиляционными каналами, расположенные при станциях метрополитена и снабженные регулировочными створчатыми клапанами, камеры термодинамической обработки воздуха и струйные вентиляторы, камеры термодинамической обработки воздуха размещены в притоннельных сооружениях на перегонах с возможностью обеспечения рециркуляции воздуха, а струйные вентиляторы установлены по обе стороны тоннеля.
Таким образом, камеры термодинамической обработки воздуха выносятся из помещений приточных и вытяжных вентиляционных камер и размещаются в отдельно стоящих камерах, сооружаемых на перегонах. При этом строительство шахтных стволов (при глубоком заложении линии), либо котлованов (при мелком заложении линии) не требуется и достаточно лишь пробуривания скважин малого диаметра (100-200 мм) для обеспечения циркуляции хладоагента между расположенными в камере воздухоохладителями (фанкойл) и расположенными на поверхности компрессорно-конденсаторными блоками (чиллер). Камеры термодинамической обработки воздуха работают по рециркуляционному циклу воздуха и могут сооружаться (без вскрытия земной поверхности) в виде притоннельных сооружений, оптимальное расположение которых - по середине перегона, но могут быть и отклонения, обоснованные расчетом проектировщиков.
В отдельных случаях, обусловленных конкретными условиями линии (сверхдлинный перегон, сверхвысокие теплоизбытки и т.п.), градостроительной ситуации, обоснованных расчетами проектировщиков и т.д., на перегоне может быть расположена не одна камера термодинамической обработки воздуха, а несколько.
Производительность установок термодинамической обработки воздуха определяется из расчета ассимиляции теплоизбытков, образующихся на расчетном участке линии. Приточные и вытяжные вентиляционные камеры сооружаются в составе станционных комплексов и снабжены воздушными каналами, обеспечивающими впуск воздуха в тоннели в районе торцевых зон станций, со стороны (по сечению двухпутного тоннеля) убытия поезда со станции, и вытяжку воздуха через подплатформенные зоны станций.
Производительность этих камер определяется из расчета обеспечения нормативного газового состава (углекислый газ, кислород) в воздушной среде подземных сооружений метрополитена, то есть в 2-4 раза меньше, чем требовалось бы для ассимиляции теплоизбытков. При этом учитывается, что указанные вентиляционные камеры могут работать в режиме дымоудаления, в случае пожара. Приточные и вытяжные вентиляционные камеры снабжаются створчатыми клапанами, позволяющими производить регулировку притока и вытяжки воздуха, осуществляемую синхронно с регулированием работы установки термодинамической обработки воздуха.
Снижение общего количества воздуха, циркулирующего по тоннелям, обеспечивает снижение негативного воздействия на станциях «дутьевых» потоков воздуха, складывающихся из суммы приточно-вытяжного и «поршневого» воздуха. (Хотя, в условиях двухпутных тоннелей, явление «поршневого» эффекта требует научно-технического пересмотра).
Подавляющее количество воздуха (60-70%) циркулирует по тоннелю в турбулентном режиме, обусловленном встречным движением поездов, ассимилируя выделяющиеся теплоизбытки. Для этого, охлажденный воздух подается в тоннель из камеры термодинамической обработки, а воздух, насыщенный теплом, засасывается в эту камеру для обработки, то есть создается рециркуляционный цикл. Однако цикл работы вентиляционной системы не является полностью замкнутым, так как определенное количество воздуха (30-40%) работает в режиме приточно-вытяжного воздухообмена.
Поэтому данную систему вентиляции нельзя признать замкнутой, а следует считать квазизамкнутой.
Реалистичность эффективной работы данной системы вентиляции обеспечивается тем, что количество воздуха, поступающего на термодинамическую обработку, снижено в 2-4 раза по сравнению с приточно-вытяжными системами. Кроме того, тепловая нагрузка на установки термодинамической обработки снижается за счет того, что в теплый период года, со сниженным в 2-4 раза количеством приточного воздуха, соответственно снижается и количество тепла, заносимого им в подземные сооружения.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематично представлены участок линии метрополитена с тремя станциями и двухпутными перегонными тоннелями между ними.
На чертеже (фиг. 1) приняты следующие обозначения:
1. - Двухпутный перегонный тоннель метрополитена;
2. - Служебные помещения станции метрополитена;
3. - Платформа и платформенные пространства станции метрополитена;
4. - Приточная вентиляционная камера;
5. - Вытяжная вентиляционная камера;
6. - Приточные (вытяжные) воздушные каналы;
7. - Каналы притока (вытяжки) воздуха из атмосферы;
8. - Приточные (вытяжные) вентиляционные агрегаты;
9. - Регулировочные створчатые клапаны;
10. - Камеры термодинамической обработки воздуха;
11. - Рециркуляционный вентиляционный агрегат;
12. - Установка термодинамической обработки воздуха;
13. - Направление движения поездов;
14. - Потоки воздуха (вихри);
15. - Струйные вентиляторы.
Предлагаемая полезная модель функционирует следующим образом:
Поезда, движущиеся в двухпутном перегонном тоннеле 1 во встречных направлениях 13, увлекают с собой определенные массы воздуха, в результате чего образуются встречные воздушные потоки 14, турбулентность и вихри 14. Как следствие - воздух в тоннеле активно перемешивается и создается практически однородная воздушная среда, как по газовому составу, так и по температурно-влажностным характеристикам. В этой ситуации задачей камеры термодинамической обработки воздуха, работающей в рециркуляционном режиме, является постоянное «изъятие» из тоннеля масс воздуха, насыщенного теплом, его обработка и подача в тоннель масс охлажденного воздуха (параметры температуры и относительной влажности определяются расчетом проектировщиков).
Данные обстоятельства обуславливают дальнейшее техническое решение поставленной задачи.
Приточный (наружный) воздух, в расчетном количестве, обеспечивающем нормативный газовый состав воздуха в подземном сооружении (30-40% от расчетного по теплоизбыткам), через каналы 7 приточных вентиляционных камер 4, с помощью приточных вентиляционных агрегатов 8 засасывается из атмосферы и через приточные вентиляционные каналы 6 подается в перегонный тоннель 1. Для создания эжекционного эффекта, препятствующего затеканию этого воздуха на станции, в перегонных тоннелях устанавливаются струйные вентиляторы 15.
Вытяжные вентиляционные камеры 5 забирают воздух из подплатформенных 3 пространств станции и с помощью воздушных 6 и вытяжных 7 каналов, побуждением вентиляционных агрегатов 8 выбрасывают его в атмосферу.
Указанные венткамеры могут работать в режиме дымоудаления в случае пожара.
Камера термодинамической обработки воздуха 10 создается в притоннельном сооружении.
В этой камере производится рециркуляция тоннельного воздуха с помощью рециркуляционного вентиляционного агрегата 11, с его обработкой в установке термодинамической обработки воздуха 12. Насыщенный теплом тоннельный воздух вентагрегатом 11 засасывается в камеру 10 и пройдя термодинамическую обработку в установке 12, выбрасывается в тоннель 1, обладая расчетными температурно-влажностными параметрами.
Приточные 4 и вытяжные 5 вентиляционные камеры сооружаются в едином комплексе со станциями метрополитена, поэтому освоения отдельных стройплощадок для их строительства не требуется. Притоннельные сооружения на перегонах, предназначенные для создания камер термодинамической обработки воздуха, также могут быть сооружены без вскрытия земной поверхности и освоения стройплощадки. А их связь с атмосферой по хладоагенту может быть осуществлена без строительства шахтных стволов, путем бурения скважины небольшого диаметра. При этом, представляется возможным выбрать координаты скважины в удобной точке с учетом поверхностной ситуации, скорректировав при этом место размещения притоннельного сооружения (в расчетных пределах), о чем упоминалось выше.
В случае чрезвычайной ситуации приточные и вытяжные вентиляторные агрегаты, имеющие реверсивный ход, могут обеспечить движение воздуха в необходимом направлении.
Таким образом, предлагаемая полезная модель - квазизамкнутая система вентиляции метрополитена с двухпутными перегонными тоннелями, позволяет обеспечить круглогодично, практически независимо от погодных условий на поверхности, нормативный (комфортный) температурно-влажностный режим и газовый состав воздуха в подземных сооружениях метрополитена, обеспечивает снижение интенсивности «дутьевых» потоков, создающих дискомфорт на станциях метрополитена, создает возможность минимизации количества вентиляционных камер основной (тоннельной) вентиляции и тем самым - сокращения объемов, стоимости и сроков строительства.