تهویه در تونل‌ها به منظور زدودن آلاینده‌ها یا گرما و کنترل دود در صورت وقوع آتش‌سوزی در آن‌ها پیش‌بینی می‌شود.
آلودگی در تونل‌های جاده‌ای به دلیل خروج گازهایی مانند مونوکسید کربن، دود ناشی از احتراق سوخت دیزل و اکسیدهای نیتروژن از اگزوز خودروها ایجاد می‌شود.
آلودگی در تونل‌های راه‌آهن از دود سوخت دیزل لوکوموتیوها ناشی شده و در تونل‌های مترو نیز زدودن گرما مهم‌ترین دغدغه طراحان به شمار می‌رود.
عامل زدودن گرما معمولاً باعث تغییر نیازمندی‌های تهویه تونل‌های جاده‌ای نمی‌شود چون نرخ‌های محاسبه‌شده برای این منظور خاص بسیار کمتر از نرخ‌های تهویه لازم برای خروج آلاینده‌ها در این‌گونه تونل‌هاست.
اما زدودن گرما در تونل‌های راه‌آهن پراهمیت است چون وقتی‌که یک قطار در تونل‌های طولانی حرکت می‌کند، هوا با همان سرعت حرکت قطار در تونل به حرمت درآمده و موجب افزایش دمای داخل تونل و گرم شدن بیش‌ازحد موتور لوکوموتیو می‌شود.
کنترل حریق نیز در تونل‌ها از اهمیت فراوانی برخوردار است یکی از ابعاد بسیار مهم طراحی، تعیین حجم حریقی است که می‌تواند بر شرایط و نیازمندی‌های تهویه تونل تأثیرگذار باشد.
عوامل ایجادکننده حریق در تونل‌های جاده‌ای، خودروها، سوخت و محموله آن‌ها می‌باشند و در تونل‌های راه‌آهن، باید خطر آتش‌سوزی‌های ناشی از اتصال کوتاه مدارات برقی در تونل‌های مترو نیز بسیار بااهمیت‌اند.
تهویه و کنترل دود در متروها
تهویه متروها را می‌توان به دو بخش اصلی تقسیم‌بندی نمود: تونل‌ها و ایستگاهها. در ایستگاهها، گرمای ایجادشده از بدن انسان‌ها، تجهیزات برقی و قطارها باید زدوده شود.
این کار اغلب با استفاده از شیوه‌های معمول تهویه مطبوع و توسط کانال‌های تغذیه و مکش هوا عملی می‌شود.
گرمای تجمع یافته در تونل‌ها که سرمنشأ آن قطارها هستند نیز با استفاده از شیوه‌های تهویه طولی به بیرون هدایت می‌شود تا از افزایش بیش‌ازحد جابجایی و ناشی از حرکت قطارها جلوگیری به عمل آید.
سیستم‌های کنترل دود در ایستگاهها بسیار مشابه با سیستم‌هایی هستند که در ساختمان‌ها نصب می‌شوند با این تفاوت که دسترسی ایستگاهها به فضای بیرون برای مکش یا فرار دود محدودتر است.
به همین دلیل، توصیه می‌شود که ایستگاهها به بخش‌ها و منطقه‌های مختلفی تقسیم‌بندی و دود جمع شده در هر یک از آن‌ها با کانال‌کشی‌ها و بادزن‌های مقاوم به دماهای بالا به بیرون هدایت شود.
البته بهترین حالت این است که دود در نزدیک‌ترین نقطه به منشأ تولید آن جمع‌آوری شود. طراحان برای انتخاب سیستم کنترل دود در ایستگاهها باید تخمینی از اندازه آتش و دمای دود آن به دست آورند.
تئوری‌های مختلفی توسط سازمان‌هایی مانند NFPA یا مؤسسه تحقیقات حریق بریتانیا برای این امر تدوین‌شده‌اند ولی درهرحال، دمای طراحی دود باید بالاترین دمای به‌دست‌آمده از محاسبات مختلف در نظر گرفته شود.
اگر دود با هوای تازه مخلوط شود، دمای آن کاهش می‌باید. اما یک مشکل بسیار مهم، غلبه بر نیروی غوطه‌وری طبیعی دود است که باعث می‌شود دود حتی در برابر جریان هوا با جهت مخالف، به بالا صعود کند.
در تهویه تونل‌ها کل بازده گرمایی قطارها را باید برای محاسبه نرخ تهویه موردنیاز در نظر گرفت. کار زدایش گرما با تعبیه بادزن‌های مکش هوا و تغذیه نصب‌شده در نزدیکی ایستگاهها و یا شفت‌های تهویه طبیعی به اجرا درمی‌آید.
بادزن‌ها و یا شفت‌های تهویه طبیعی معمولاً برای کاهش دادن مقدار جریان هوای ناشی از اثر پیستونی حرکت قطار در تونل نیز به‌کاربرده می‌شوند.
برای کنترل دود در تونل باید یک اصل را در نظر داشت: تأمین سرعت مناسب جریان برای بیرون راندن دود از مسیرهای فرار. این کار در اکثر موارد خیلی دشوار نیست چون آتش‌های درون تونل‌ها نسبتاً کوچک و در حد MW15 هستند.
تحقیقات انجام‌شده، نرخ تولید دود و حرکت آن از منشأ آتش به اطراف را تعیین نموده است. اگر سرعت هوا از این رقم بیشتر باشد، دود از آتش دور خواهد شد.
به‌عنوان‌مثال، سرعت هوای m/s3 در سطح مقطع تونل برای بیرون راندن دود ناشی از حریقی به قدرت MW15 کافی خواهد بود.
بادزن‌هایی که برای این کار نصب می‌شوند معمولاً از نوع کاملاً معکوس شونده هستند تا بتوان با تغییر جهت جریان هوا، نزدیک‌ترین مسیر فرار را قابل‌استفاده ساخت.
اگرچه فضاهای بزرگ به‌طورمعمول با بادزن‌های بزرگ برای تأمین و مکش هوا تجهیز می‌شوند، اما استفاده از جت فن‌ها نیز مرسوم است.
این نوع خاص بادزن، جتی پرسرعت از هوا ایجاد که در فضای تونل منتشرشده و هوا و دود موجود در آنجا را به همراه خود بیرون می‌راند.
انرژی این جت به فشار استاتیک تبدیل می‌شود و باعث حرکت عمده هوا خواهد شد. جت فن‌ها را می‌توان در تونل‌ها یا فضاهای بسیار بزرگ مانند ایستگاه‌های سرپوشیده به کار برد.
تهویه تونل‌های راه‌آهن
تهویه تونل‌های راه‌آهن به‌طورکلی ساده‌تر از تهویه تونل‌های مترو است. این تونل‌ها معمولاً تکی و دو سر باز بوده و یک شفت مرکزی برای تأمین /مکش هوا در آن‌ها تعبیه می‌شود تونل‌های راه‌آهن به‌ندرت به یکدیگر وصل می‌شوند بنابراین نیازی به انجام محاسبات پیچیده شبکه‌ای حرکت قطارها و آرایش بادزن‌ها نخواهد بود.
در اکثر این تونل‌ها تهویه به‌طور خود به خودی و بر اثر حرکت قطارها انجام می‌شود ولی در بعضی از این تونل‌ها باید امکانات تهویه را برای خارج ساختن دود سوخت دیزل و خنک کردن لوکوموتیو پیش‌بینی کرد.
برای کنترل دود ناشی از آتش‌سوزی در تونل‌ها – به جز تونل‌های بسیار کوتاه – نیز باید تمهیداتی اندیشیده شود.
عملی‌ترین روش برای تهویه تونل‌های راه‌آهن، استفاده از سیستم‌های تهویه طولی است که از بادزن‌های بزرگ معکوس شونده در میانه تونل (برای مکش/ تغذیه هوا) و یا جت فن‌ها تشکیل می‌شوند.
البته توجه داشته باشید که با قرار دادن این بادزن‌ها در میانه تونل و تغذیه و مکش هوا از این نقطه، هوا از ساده‌ترین مسیر، معمولاً از درون تونل خالی، وارد و خارج می‌شود و شاید از بخشی که قطار در آن حرکت می‌کند گذر نکند.
بنابراین باید مقاومت‌های نسبی سیستم را در هنگام محاسبه طرح جریان هوای اطراف قطار در نظر داشت.
اگر سیستم به جت فن مجهز شده باشد، هوا از یک دهانه تونل وارد شده و از دهانه دیگر خارج می‌شود لذا تمام حجم هوا از روی قطار عبور خواهد کرد.
این بادزن‌ها می‌توانند ۱۰۰% معکوس شونده باشند تا بتوان جهت جریان هوا را طوری انتخاب کرد که از مسیر فرار دور باشد.
اما در صورت استفاده از سیستم‌های تهویه طولی اگر حریق در مرکز قطار روی دهد، دود را باید از بخش‌هایی از قار به بیرون هدایت کرد که قاعدتاً مسافران در آن حضور دارند.
در اینجا نیز به مانندِ تونل‌های مترو، کنترل دود بر اساس تأمین سرعت مناسب جریان هوا برای تضمین بیرون رانده شدن دود و حرکت آن تنها به یک سمت حریق استوار است تا فضا برای تعداد هرچه بیشتری از افراد ایمن باشد.
بادزن‌هایی که برای کنترل دود در تونل‌های راه‌آهن نصب می‌شوند باید قادر به تحمل دمای ۱۵۰ یا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد برای زمان حداقل یک ساعت باشند.
تهویه تونل‌های جاده‌ای
نرخ‌های تهویه تونل‌های جاده‌ای بر اساس کنترل آلودگی برای تأمین شرایط آسایشی یا کنترل دوره ناشی از حریق انتخاب می‌شوند.
این نرخ‌ها برای تأمین شرایط آسایشی به میزان مونوکسید کربن، دود سوخت دیزل یا اکسیدهای نیتروژن بستگی دارند.
سطوح تولید آلاینده‌های خودروها را می‌توان از انتشارات مرجع سازمان بین‌المللی جاده‌ها (PIARC) به دست آورد که بر اساس اطلاعات و داده‌های جمع‌آوری‌شده از کشورهای مختلف جهان تهیه و تدوین می‌شوند.
این داده‌ها حالت مبنا برای محاسبات داشته و ضرایب مربوط به شرایط جاده‌ها و خودروهای کشورهای مختلف نیز به همراه آن آورده شده که باید حتماً مدنظر قرار گیرند.
این داده‌های مبنا بر اساس سرعت حرکت خودروها، گرادیان و شیب جاده و ارتفاع محل احداث تونل هم باید تصحیح شوند.
علاوه بر این‌ها، آگاهی داشتن از تعداد و وزن خودروها در تونل نیز لازم است. تعداد خودروها بر اساس طول تونل، تعداد مسیرهای حرکت و تعداد خودرو/ کیلومتر/ مسیر محاسبه می‌شوند نرخ تهویه مور نیاز بر اساس تعداد خودروهای موجود در تونل ضرب در وزن خودروها، ضرب در آلاینده‌های ویژه (مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و دود) و تقسیم نتیجه بر سطح تولید آلاینده (مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و دود) و در نظر گرفتن بالاترین رقم حاصله از هر یک از آلاینده‌ها محاسبه می‌شود.
نکته بعدی، محاسبه نرخ تهویه لازم برای کنترل دود و گازهای داغ ناشی از آتش‌سوزی است که برای این کار دو روش وجود دارد.
دود یا با مکش از ارتفاعی بالا رانده می‌شود یا این‌که هوا به سمت نقطه وقوع حریق دمیده شده و دود و گازهای داغ در مسیری دلخواه به حرکت درآورده می‌شوند.
نرخ‌های تهویه هر دو روش در انتشارات PIARC موجودند.در تونل‌های جاده‌ای ممکن است بسته به تشخیص طراحان از چند نوع سیستم تهویه به‌طور مستقل و یا ترکیبی استفاده شود.
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...
