Tunnel ventilation
تهویه تونل ها – قسمت اول
بهمن ۶, ۱۳۹۷
آسایش حرارتی، طراحی برای مردم – بخش اول
بهمن ۱۳, ۱۳۹۷

تهویه تونل ها – قسمت دوم

Tunnel

Tunnel

ماخذ: ماهنامه صنعت تاسیسات – شماره ۶۴ – اردیبهشت ۱۳۸۴

……………………………………………………………

سیستم کاملاً متقاطع

یک سیستم کاملاً متقاطع دارای کانال‌هایی برای تغذیه و مکش هوا می‌باشد. تغذیه هوا معمولاً از ارتفاعی پایین و از کانال‌هایی واقع در زیر جاده صورت می‌گیرد تا هوای تازه برای گازهای خارج شونده از اگزوز خودروها ترکیب شود.

هوای آلوده که میزان غوطه‌وری بالایی دارد، در ارتفاعی بالا و معمولاً از کانال‌های واقع در بالای تونل به بیرون مکیده می‌شود. این سیستم از لحاظ فنی بهترین نتیجه ممکنه را به دست می‌دهد چون عملکرد آن از فشار باد در دهانه‌های تونل یا حرکت خودروها و ترافیک تأثیر نمی‌پذیرد.

این نوع سیستم غالباً در تونل‌های طولانی، پرترافیک و یا دوطرفه به‌کاربرده می‌شود. هزینه تجهیزات مکانیکی و کارهای ساختمانی این سیستم‌ها نسبتاً زیاد است و توزیع هوا باید به‌دقت در آن متعادل شود.

بادزن‌های مورد استفاده در این سیستم‌ها معمولاً بادز‌ن‌های بزرگ جریان محوری هستند که به طور موازی با هم کار کرده و طراحی آن‌ها از نوع گام ثابت است که حجم کلی هوادهی با سوئیچ‌های روشن/ خاموش کردن بادزن‌ها کنترل می‌شود.

البته در صورتی که از بادزن‌ها دوسرعته استفاده شود، هزینه‌های عملکردی سیستم کاهش یافته و می‌توان ظرفیت سیستم را بهتر با بار موجود مطابقت داد. این بادزن‌ها در شفت‌های مربوطه به طور عمودی یا افقی نصب می‌شوند و تعبیه صداگیرها در هر دو سمت بادزن‌ها الزامی است.

یک مزیت دیگر بادزن‌های دوسرعته، به کار انداختن آن‌ها با سرعت پایین‌تر در هنگام شب است (زمانی که بار ترافیکی تونل کاهش می‌باید) تا صدای تولید شده کاهش داده شود.

اگر در تونلی که حرکت طولی هوا در آن وجود ندارد، آتش‌سوزی روی دهد هوای تازه از دهانه‌های تونل به داخل کشیده شده و ابری از دود و گازهای داغ ایجاد می‌شود. این ابر به بالای لایه هوای تازه تونل رفته و به هر دو سمت نقطه آتش‌سوزی تونل منتشر می‌شود (معمولاً به اندازه ۳۰۰ متر به طرفی نقطه آتش‌سوزی).

این ابر پس از طی این مسافت خنک شده و حالت غوطه‌وری خود را از دست می‌دهد و در نتیجه با هوای تازه‌ای که توسط آتش‌ به داخل تونل کشیده می‌شود، مخلوط می‌گردد. کنترل مؤثر دود با مکش و زدایش دود قبل از مخلوط شدن آن با هوای تازه میسر خواهد بود.

سیستم شاید قادر باشد دود راه در نقاطی مناسب مکش کند ولی هرگز نمی‌تواند تمامی حجم دود تولید شده از آتش را بزداید بنابراین باید حجم هوای خارج‌شونده از نزدیکی آتش را افزایش داد.

به همین دلیل در اکثر تونل‌ها نقاط مکش اضافیِ مجهز به دمپر تعبیه می‌شوند تا در صورت بروز آتش‌سوزی، دمپرهای نقاط نزدیک به آتش بازشده و بقیه دمپرها بسته بمانند. در این صورت می‌توان عمل مکیده شدن هوای نزدیک به آتش را تحقق بخشید.

اگر تونل یک‌طرفه است بهتر خواهد بود که دود و گازهای داغ به جهت مخالف خودروهای ایستاده رانده شوند. برای عملی ساختن این منظور می‌توان جهت کار بادزن‌های مکش و تغذیه را در بخش‌های مختلف تونل عکس نمود تا سرعت طولی مناسب برای این امر تأمین گردد.

سیستم نیمه متقاطع

این سیستم شباهت بسیاری به مکانیسم‌های مجزای مکش و تغذیه سیستم‌های کاملاً متقاطع دارد. اگر سیستم نیمه متقاطع از نوع مکشی باشد، هوا از ارتفاعی بالا مکش شده و هوای تازه از دهانه‌های تونل وارد و از دریچه‌های واقع در ارتفاع‌های بالا بیرون می‌رود. در این سیستم‌ها، هوا هرچه به مرکز تونل‌ نزدیک‌تر می‌شود آلوده‌تر می‌گردد لذا بید نرخ تهویه را برای جبران آن افزایش داد.

در سیستم‌های نیمه متقاطع تغذیه‌ای، هوای تازه از ارتفاع پایین وارد شده و هوای آلوده از دهانه‌های تونل خارج می‌شود.

در این حالت تمام حجم هوا در سطح حداکثر آلودگی مجاز قرار خواهد داشت لذا از این جنبه نیازی به بالا بردن نرخ تهویه نمی‌باشد. کانال‌های هوا را می‌توان در زیر یا سطح جاده و یا در کنار مسیر عبور خودروها قرار داد.

یک سیستم نیمه متقاطع از لحاظ فنی تنها به حرکت ولی هوا در تونل اتکا دارد بنابراین از فشار باد در دهانه‌ها و حرکت خودروها تأثیر گرفته و دقت و راندمان آن به اندازه سیستم‌های کاملاً متقاطع نخواهد بود.

برای همین منظور باید نرخ تهویه را بالا برد تا اثرات کاهش نرخ جریان هوا در جهتی خاص جبران شود.

سیستم‌های نیمه متقاطع را می‌توان در تونل‌های طولانی، پر ترافیک یا تونل‌های دو طرفه استفاده نمود اما باید توجه داشت که این سیستم‌ها جریان هوایی با سرعت بالا در دهانه‌های تونل ایجاد می‌کنند.

یک روش برای رفع این معضل، استفاده از سیستم نیمه متقاطع در بخش‌های انتهایی تونل و نصب یک سیستم کاملاً متقاطع در مرکز آن است. هزینه ساخت و نصب سیستم‌های نیمه متقاطع به مانند سیستم‌های کاملاً متقاطع زیاد می‌باشد.

سیستم‌های نیمه متقاطع برای کنترل دود باید به مانند سیستم‌های متقاطع عمل کنند یعنی باید مکش را در ارتفاع بالا انجام دهند. اگر سیستم از نوع تغذیه‌ای است، بادزن‌ها باید معکوس شونده بوده و قادر به مکش از ارتفاعی بالا باشند و دمپرهایی برای بستن دریچه‌های ارتفاع پایین داشت باشد.

بادزن‌های این سیستم‌ها مانند سیستم‌های کاملاً متقاطع هستند اما چون حرکت طولی هوا در داخل تونل وجود خواهد داشت باید افت فشار ناشی از آن را به افت فشار سیستم کانال‌ها افزود و انتخاب بادزن‌ها را بر این اساس انجام داد.

سیستم‌های مخلوط

یک کانال تغذیه می‌تواند بخشی از طول تونل را تغذیه کرد و یک کانال مکش عمل بیرون کشیدن را از بخش باقی‌مانده طول تونل عهده‌دار شود.

در تونل‌های طولانی واقع در مناطق کوهستانی، سیستم طولی می‌تواند عملکرد مناسبی داشته باشد به این شرط که شفت‌هایی برای تأمین و مکش هوا در فاصله‌ها مناسب تعبیه شده باشند.

سیستم‌های تهویه طولی

حرکت هوا در یک سیستم تهویه طولی در راستای طول تونل خواهد بود بنابراین نیازی به پیش‌بینی کانال‌های توزیع در تونل نیست. هوا می‌تواند از هر یک از دها‌نه‌ها وارد شده و از دهانه دیگر خارج شود، یا این‌که از نقاطی واقع در درون تونل تأمین و به بیرون هدایت شود.

حرکت هوا را در این سیستم می‌توان با استفاده از بادزن‌های بزرگ با جت فن یا ترکیبی از آن دو ایجاد نمود.

تمام هوای آلوده یک تونل مجهز به سیستم تهویه طولی از دهانه‌های تونل خارج خواهد شد. بنابراین می‌توان بادزن‌های بزرگی در این نقاط نصب نمود تا عمل تخلیه هوای آلوده در ارتفاع بالا را تسهیل کنند.

اگر سرعت طراحی در تونل خیلی پایین باشد، هوای تازه شاید به اندازه کافی مغشوش و توربولانت نباشد که بتواند گازهای خروجی از اگزوزهای خودروها را قبل از ورود به کاربراتور خودرو بعدی رقیق سازد.

اما اگر نرخ تهویه طوری انتخاب شده باشد که برای کنترل دود و آتش مناسب باشد، مشکلی از این بابت هم به وجود نخواهد آمد.

اگر تونل در منطقه‌ای باز قرار دارد، اثرات باد بر دهانه‌ها شاید به قدری باشد که جت فن‌ها نتوانند از عهده غلبه بر فشار آن برآیند.

در این صورت، بادزن‌ها باید ۱۰۰% معکوس شونده باشند تا بتوان جریان هوا را با جهت وزش باد همسو ساخت. نرخ تهویه بر اساس سطح رقیق‌سازی مورد نیاز آلاینده‌ها یا بر مبنای دمش دود به دور از آتش تعیین می‌شود.

جت فن‌ها معمولاً در چندین نقطه از تونل‌ها نصب می‌شوند. البته زمان کارکرد این بادزن‌ها خیلی زیاد نخواهد بود چون حرکت خودروها به خودی خود مکانیسم تهویه‌ای در تونل ایجاد می‌کند.

بنابراین کارکرد این بادزن‌ها بر اساس یک برنامه زمانی تنظیم می‌شود. بسیار مهم است که بدانیم جریان هوای داخل تونل به دلیل افزایش فشار ناشی از کارکرد جت فن‌ها و دمیده شدن جتی پرسرعت از هوا ایجاد می‌شود.

با کاهش شتاب حرکت این جت هوا، انرژی آن به جریان عادی هوا منتقل می‌شود و افزایش فشاری معادل توان بادزن تقسیم بر مساحت سطح مقطع تونل ایجاد می‌نماید.

این فشار هوا، هوا را در طول تونل به حرکت درآورده و بر افت فشار تونل غلبه می‌کند.

البته از آنجا که این افت شتاب حالتی تدریجی دارد، اگر فاصله طولی میان بادزن‌ها ناکافی باشد افت شتاب ناکامل مانده  و افزایش سرعت بر عملکرد سری بعدی بادزن‌ها تأثیر خواهد گذاشت.

برای رفع این مشکل معمولاً فاصله میان مجموعه‌های جت فن‌ها را معادل ده برابر قطر تونل در نظر می‌گیرند.

از سایر عواملی که باید به آن‌ها توجه داشت، سرعت حرکت هوا در تونل و نزدیکی بادزن‌ها به دیواره و سقف تونل است. توان بادزن در شرایط سکون هوا اندازه‌گیری می‌شود و از هر تغییری در ممنتوم هوای گذرکننده از بادزن‌ها تأثیر می‌گیرد.

اگر هوا در ورودی بادزن‌ دارای حرکت باشد، تغییر ممنتوم کاهش می‌یابد.

اگر جت فن خیلی به دیوار نزدیک باشد، تلفات اضافه‌ای ناشی از اصطکاک میان جت هوا و دیوار وجود خواهد داشت.

راندمان بادزن‌های معکوس شونده در مقایسه با انواع عادی تک جهته کمی کمتر بوده و صدای کار آن‌ها کمی بیشتر است اما قابلیت انعطاف آن‌ها به مراتب بالاتر می‌باشد.

با استفاده از این بادزن‌ها می‌توان در صورت لزوم، کاربری تونل‌های یک‌طرفه را به دوطرفه تغییر داد.

جت فن‌ها در مقایسه با سایر بادزن‌ها هزینه اولیه و عملکرد کمتری دارند  معمولاً از آن‌ها در کنار سایر سیستم‌ها استفاده می‌شود.

به عنوان مثال می‌توان از آن‌ها برای تأمین جریان هوایی با سرعت لازم در شرایط آتش‌سوزی یا تأمین سطوح اولیه تهویه برای کاستن از ظرفیت و هزینه‌های سیستم‌های دیگر استفاده به عمل آورد.

جت فن‌ها در سیستم‌های تهویه طولی (که در قاره اروپا به عنوان گزینه اصلی مطرح می‌باشند)، بهترین کیفیت عملکرد را دارند و طراحان معمولاً از آن‌ها استفاده می‌کنند.

البته طول تونل می‌تواند در اینجا یک عامل محدودکننده به شمار آید چون سرعت حرکت هوا در تونل مشمول مقادیر حداکثر مجاز است. به منظور تأمین نیازمندی‌ها و شرایط ایمنی، سرعت جریان هوا در تونل‌ها هرگز نباید از m/s10 بیشتر باشد و البته سرعت‌های بالای m/s7 کمتر در عمل مشاهده شده‌اند.

این سیستم برای تونل‌هایی با طول بیش از سیصد متر و ترافیک شهری دوطرفه توصیه نمی‌شود مگر اینکه بادزن‌های تخلیه اضطراری بری تهویه دود و حفاظت از فاکتورهای مهم در نصب بادزن‌ تونلی مسیرهای فرار سرنشینان خودروها نصب شده باشند.

در مواردی نیز که احتمال بروز آتش‌سوزی با قدرت بیش از MW10 وجود دارد و دمای هوا شاید از سیصد درجه سانتی‌گراد بالاتر رود، جت فن‌ها گزینه مناسب و قابل توصیه‌ای نخواهند بود.

راهنمای انتخاب بادزن

در هنگام انتخاب بادزن برای تهویه تونل‌ها به این نکات توجه کنید:

بزرگ‌ترین بادزن ممکن و قابل نصب را انتخاب کنید. بادزن‌های بزرگ‌تر در مقایسه با بادزن‌های کوچک‌تر نسبت توان خروجی/ هزینه اولیه و نصب بالاتری دارند.

برای دستیابی به پایین‌ترین هزینه عملکردی، بادزنی سرعت پایین و یا با گام پایین انتخاب کنید.

نسبت توان مصرفی به توان خروجی بادزن با سرعت خروجی آن رابطه مستقیم دارد؛ بنابراین، مصرف توان یک بادزن که سرعت خروجی آن بالاست قابل توجه خواهد بود.

کاستن از توان خروجی بادزن‌ها در ابعاد و اندازه برابر، موجب افزوده شدن بر تعداد بادزن‌ها می‌شود و در نتیجه هزینه‌های اولیه طرح افزایش می‌یابند.

علاوه بر این، استفاده از بادزن‌هایی که با سرعت خروجی پایین‌تر به مفهوم تولید صدای کمتر و کاهش طول صداگیرهای مورد نیاز و یا اصلاً حذف آن‌ها خواهد بود.

این مطلب را هم بخوانید  بالابردن راندمان انرژی در پایانه های اتوبوسرانی-بخش دوم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اشتراک رایگان تاسیسات نیوز
هفته نامه تاسیسات نیوز تنها نشریه الکترونیکی تاسیسات ایران است. با عضویت در سایت کاشانه این نشریه را هرهفته در میل باکس خود رایگان دریافت کنید.البته عضویت مزایای دیگری نیز دارد...