公路隧道通风课件

公路隧道通风罗崇来

一、概述

二、隧道内污染物的形成

三、隧道通风标准

四、通风量的计算

五、通风方式的选择一、概述

公路毫无疑问依然是现在交通的主力军，承担着旅客出行、货物运输等大量交通任务，因此其安全性贯穿始终，迫于地形、地质等因素，也为了交通的快捷、安全、经济，公路往往在一些地方修建了隧道，影响隧道安全的重要一环就是隧道的通风情况。

（一）公路隧道通风介绍1.

1919年，美国在研究纽约市荷兰隧道(2610m)时，开始研究隧道内汽车排放的CO卫生标准问题，研究结果将400ppm作为CO设计浓度。2.随后日本、瑞士、奥地利、挪威等国家相继设计出纵向、横向、半横向等方式来实现隧道通风，隧道通风发展进入快速时期。3.近年来，随着各国对隧道烟尘浓度控制标准的提高，烟尘逐渐取代CO转而成为通风计算的依据，分段纵向通风方式逐渐占主导地位。4.隧道通风方式多样化，并且不断改进，效率不断提高，控制精度越来越高。（二）国内外著名的隧道通风方式举例

纵观全球，比较著名的公路隧道有位于挪威连接奥斯陆和卑尔根的洛达尔隧道,该隧道长24.51km,系世界最长的公路隧道，采用的通风方式就是纵向通风方式。我国在2007年建成通车的终南山隧道(18.02km),其长度仅次于洛达尔隧道，通风方式为竖井分段纵向式通风。隧道在运营期间机动车排出的各种有害气体及烟尘，超过限度，必须稀释或排出隧道。二、隧道内污染物的形成（一）机动车排放尾气的成分分析

1.一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫；2.氮氧化物（NO、NO2等）；

3.含氧碳氢化合物（醛、醇、酚等）以及油烟等。三、隧道通风标准前面我们已经说到隧道内有害污染物的种类，根据《公路隧道通风设计细则》的要求，CO和烟尘是作为确定隧道通风量的主要依据（必要时考虑NO2)。(一)CO作为隧道通风的计算标准1.隧道内CO设计浓度取值应符合下列规定：

隧道长度（m）≤1000≥3000150100CO设计浓度2.交通阻滞时，阻滞段的平均CO设计浓度可取150ppm，同时经历时间不超过20min。3.人车混合通行的隧道，隧道内CO设计浓度不应超过70ppm。

（二））烟尘尘作为为隧道道通风风的计计算标标准1.烟尘设设计浓浓度应符合合下列列规定定：采用显色指指数33≤≤Ra≤60、相关色温2000~3000K的Na光源时时，烟烟尘设设计浓浓度应应按下下表取取值。。设计速度≥9060≤＜9050≤＜6030≤＜50≤30烟尘设计浓度K(m-1）0.00650.00700.00750.00900.0120烟尘设设计浓浓度K（Na光源））2.采用显显色指指数Ra≥≥65、相关色色温3300~6000K的荧光光灯、、LED灯时，，烟尘尘设计计浓度度应按按下表表取值值。烟尘设设计浓浓度K（荧光光灯、、LED灯等光光源））设计速度≥9060≤＜9050≤＜6030≤＜50≤30烟尘设计浓度K(m-1）0.00500.00650.00700.00750.01203.双洞单单向交交通临临时改改为单单洞双双向交交通时时，隧隧道内内烟雾雾允许许浓度度不应应大于于0.012m-1。4.隧道内内进行行养护护维修修时，，隧道道作业业段的的烟雾雾允许许浓度度不应应大于于0.0030m-1。（三））换气气要求求1.隧道空空间最最小换换气频频率不应低低于每每小时时3次。2.采用纵纵向通通风的的隧道道，隧隧道换换气风风速不应低低于1.5m/s。四、需风量量的计计算公路隧隧道通通风设设计中中，车车辆有有害气气体、烟尘的的排放放量及及与之之对应应的交交通量量和基基准排排放量量均应应与各各设计计目标标年份份相匹匹配，，计算算近期期的需需风量量时应应采用用相应应年份份的交交通量量和基基准排排放量量，在在确定定需风风量时时，应应对稀稀释烟烟尘、、CO按隧道道设计计速度度以下下各工工况车车速10km/h为一档档分别别进行行计算算(当工况况车速速达到到交通阻阻滞车速时时，基基准排排放量量应按按交通通阻滞滞要求求取值值)，并计计算换气的需风风量，，取其较较大者作为为设计计需风风量。。(一)稀释CO需风量量CO排放量量应按按下式式计算算：其中是隧道道全长长CO排放量量(m3/s)；是CO基准排排放量量，可可取0.007m3/辆·km；为考虑虑CO的车况况系数数，对对高速速公路路、一一级公公路取取1.0，对二二、三三、四四级公公路取取1.1~1.2；是车密密度系系数，，可按按表4-1取值；；是考虑虑CO的海拔拔高度度系数数，按按图4-1取值；是相应应车型型的设设计交交通量量（辆辆/h）；是考虑虑CO的车型型系数数，可可按表表4-2取值；；是考虑虑CO的纵坡坡-车速系系数，，可按按4-3取值；；为车型型类别别数；；为隧道道长度度。工况车速10080706050403020100.60.750.8511.21.5236表4-1车密度度系数数表4-2考虑CO的车型型系数数汽油车1.01.02.55.07.0车型各种柴油车车小客车车旅行车车轻型货货车中型货车大型客车表4-3考虑CO的纵坡-车速系数

设计速度（km/h）隧道行车方向纵坡i（％）-4-3-2-1012341001.21.21.21.21.21.41.41.41.4801.01.01.01.01.01.01.21.21.2701.01.01.01.01.01.01.01.21.2601.01.01.01.01.01.01.01.01.2501.01.01.01.01.01.01.01.01.0401.01.01.01.01.01.01.01.01.0300.80.80.80.80.81.01.01.01.0200.80.80.80.80.81.01.01.01.0100.80.80.80.80.80.80.80.80.82.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0010002000CO海拔高度系系数海拔高度图4-1考虑CO的海拔高度度系数稀释CO的需风量应应按下式计计算：式中隧隧道全全长CO的需风量（（m3/s）；隧址大气压压（kN/m2）；隧址夏季温温度，（K)；CO设计浓度（（ppm）。(二）稀释释烟尘需风风量式中是隧道全长长烟尘排放放量，(m2/s)；是烟尘基准准排放量（（m2/辆·km），可取2m2/辆·km；是考虑车况况的烟尘系系数，对高高速公路、、一级公路路取1.0，对二、三三、四级公公路取1.2~1.5；是考虑烟尘尘的海拔高高度系数，，见图4-2；是考虑烟尘尘的纵坡-车速系数，，见表4-4；是考虑烟尘尘的车型系系数，见表表4-6；相应车型的的交通量；；柴油车型类类别数。车密度系数数，见表4-5；设计速度（km/h）隧道行车方向纵坡i（％）-4-3-2-101234800.30.40.550.81.32.63.74.4-700.30.40.550.81.11.83.13.9-600.30.40.550.751.01.452.22.953.7500.30.40.550.751.01.452.22.953.7400.30.40.550.71.851.11.452.22.95300.30.40.50.60.720.91.11.45210~200.30.360.40.50.60.720.851.031.25表4-4考虑烟雾的的纵坡-车速系数2.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0海拔高度010002000烟雾海拔高高度系数图4-2考虑烟雾的的海拔高度度系数表4-5车密度系数数工况车速(km/h)10080706050403020100.60.750.8511.21.5236表4-6考虑烟雾的的车型系数数小客车、轻型货车中型货车重型货车、大型客车拖挂车、集装箱车0.41.01.53稀释烟雾到到容许浓度度的需风量量按下式计计算：式中K是烟雾设计计浓度(m-1)。（三）隧道道换气需风风量1.隧道换气需需风量应按按下式计算算：式中隧隧道换气气需风量（（m3/s）；隧道净空断断面积（m2）；隧道最小换换气频率。。2.采用纵向式式通风，换换气需风量量应按上式式和下式计计算，然后后作比较，，取其较大大者作为隧隧道换气需需风量:式中隧隧道换气气风速，不不应低于1.5m/s；隧道净空断断面积（m2）。需风量的取取值：五、隧道通通风方式及及其选择（一）隧隧道通风方方式概括通风方式自然通风风机械通风风自然风交通风（（活塞风风）纵向通风风射流风机机式集中送入入式竖(斜）井送送排风式式竖(斜）井排排出式吸尘式通通风半横向通通风横向通风风组合通风风送风式排风式（二）自自然通风风与机械械通风方方式的选选择选择通风风方式时时，首先先需要决决定隧道道内所需需通风量量，然后后讨论自自然风和和交通风风能否满满足需要要，如果果不能满满足需要要或者缺缺乏可靠靠性（自自然风和和交通风风是否稳稳定），，就应当当采用机机械通风风。目前前还没有有可靠的的计算自自然通风风的隧道道最大容容许长度度的一般般算式。。从世界各各国的隧隧道实例例看，长长度较短短的隧道道，在一一定的交交通量下下可以考考虑用自自然通风风。区分自然然通风与与机械通通风的界界限经验验公式：：（1）双向交交通隧道道（符合合条件时时，为机机械通风风）式中隧道长度度（m）；设计交通通量（辆辆/h，以小轿轿车为准准）。（2）单向交交通隧道道（符合合条件时时，为机机械通风风）式中隧道长度（m）；设计交通量（（辆/h，以小轿车为为准）。（三）自然风风力和交通风风力的计算1.自然风力的计计算当确定用机械械通风方式以以后，自然风风力一般作为为阻力来考虑虑，除非确定定自然风速常常年与隧道通通风方向一致致时，可作为为动力来考虑虑，其计算公公式为：式中自然风阻力（（N/m2）；自然风作用引引起的洞内风风速,可取(2~3)m/s；隧道入口损失失系数，见表表5-1；隧道壁面摩阻阻损失系数，，见表5-1；隧道断面当量量直径（m）。隧道壁面摩阻损失系数λr0.02主风道（含竖井）壁面摩阻损失系数λb、λe0.022连接风道壁面摩阻损失系数λd0.025隧道入口损失系数ξe0.6表5-1损失系数2.交通风力的计计算交通风：隧道道内气流在车车辆的带动下下，将会产生生流动，这种种流动称为交交通风（活塞塞风）。式中交通风力（N/m2）；隧道内与同同向的车车辆数（辆）），隧道内与反反向的车车辆数（辆）），；；隧道设计风速速（m/s），一般情况况下与同向向的各工况车车速（m/s）；与反向向的各工况车车速（m/s）；汽车的等效阻阻抗面积（m2）。汽车的等效阻阻抗面积按下下式计算：式中小型汽车正面面投影面积，，一般取2.13m2；小型车空气阻阻力系数，可可取0.5；大型车正面投投影面积，一一般取5.37m2；大型车空气阻阻力系数，可可取1.0；大型车比例。。单向交通隧道道交通通风力力可按下式计计算：式中隧隧道内车辆数数（辆），；；各工况车速（（m/s）。2.隧道通风阻力的计计算隧道通风阻力力计算方法如如下：式中通风阻力（N/m2）。（四）公路路隧道机械通通风方式介绍绍1.射流纵向通风风方式射流纵向通风风方式模式图图射流纵向通风风方式的隧道道内压力平衡衡应满足下式式：⑴式中射射流风机机群总升压力力。⑵射流风风机所需台数数的计算在满足隧道设设计风速的的条件件下，射流风风机所需台数数可按下式计计算：式中所所需射流风风机的台数。。⑶每台射流风机机所提升的压压力应按下式式计算：式中射射流风机机的出口风速速（m/s）；射流风机的出出口面积（m2）；射流风机位置置摩阻损失折折减系数，当当隧道同一断断面布置一台台射流风机时时，按表5-1取值，当隧道道布置2台及2台以上射流风风机时，射流流风机位置摩摩阻损失折减减系数可取0.7。表5-1单台射流风机机位置摩阻损损失折减系数数1.51.00.70.910.870.852.集中送入式纵纵向通风方式式①①②②集中送入式纵纵向通风方式式模式图3.竖井排出式纵纵向通风方式式②②③③①①⑴当应用于双向向交通隧道时时，竖井应宜宜设置在隧道道轴向中央附近近，竖井底部部合流后的全全压力可用下下式计算：式中竖竖井底部部合流全压力力（N/m2）；第Ⅰ区段隧道口与与竖井出口之之间的气象压压差（N/m2）自然风朝向隧隧道风向时为为正；第Ⅰ区段长度（m）；以竖井内风速速为基准第Ⅰ区段的损失系系数；第Ⅱ段区隧道口与与竖井出口之之间的气象压压差（N/m2）自然风朝向隧隧道风向时为为正；第Ⅱ区段长度（m）；以竖井内风速速为基准第Ⅱ区段的损失系系数；第Ⅰ区段①—①断面平均风速速（m/s）；第Ⅱ区段②—②断面平均风速速（m/s）；竖井内③—③断面平均风速速（m/s）。Ⅰ区段交通风力力可按下式计计算：式中Ⅰ区段的交通通通风力（N/m2）；第Ⅰ区段内由Ⅰ区段往Ⅱ区段行驶的车车辆数（辆））；第Ⅰ区段内由Ⅱ区段往Ⅰ区段行驶的车车辆数（辆））。Ⅱ区段交通风力力可按下式计计算：式中Ⅱ区段的交通风风力（N/m2）；第Ⅱ区段内由Ⅰ区段往Ⅱ区段行驶的车车辆数（（辆）；第Ⅱ区段内由Ⅱ区段往Ⅰ区段行驶的车车辆数（辆））。①①②②③③单向交交通隧隧道分分流型型纵向向通风风模式式图4.竖井送送排式式纵向向通风风方式式竖井送送排式式纵向向通风风方式式模式式图1排气送送气通风井井送排排式纵纵向通通风方方式模模式图图25.吸尘式式纵向向通风风方式式集尘装装置①①②②短道段段长度度吸尘式式纵向向通风风方式式模式式图6.全横向向、半半横向向通风风方式式全横向向通风风方式式同时时设置置送风风管道道和排排风管管道，，隧道道内基基本上上不产产生沿沿纵向向流动动的风风，只只有横横方向向的风风流动动，主主要用用于双双向交交通隧隧道。。半横向向通风风包括括送风风式半半横向向通风风排风风式半半横向向通风风，送风式式半横横向通通风是是半横横向通通风的的标准准型式式，主主要用用于单单向交交通隧隧道。。⑴全全横横向通通风方方式排风道道排风道道排风孔孔送风道道送风孔孔排风道道排风道道送风道道全横向向通风风方式式模式式图⑵半半横横向通通风方方式送风道道送风道道送风式式半横横向通通风方方式模模式图图7.组合式式通风风方式式混合式式通风风没有有固定定的格格局，，它是是根据据某些些特殊殊的需需要，，由上上述几几种基基本通通风型型式组组合而而成的的。其其组合合方式式有许许多种种，但但应符符合经经济实实用原原则。。竖井送送排风风+射流风风机混混合式式通风风方式式模式式图8.各机械械通风风方式式的特特点通风方式纵向式基本特征通风风流沿纵向流动代表形式射流风机式集中送入式竖井排出式竖井送排式形式特征射流风机群升压喷流送风升压两端进风中间排风喷流风机升压适用长度5000米以内3000米左右5000米左右不受限制交通风利用很好很好部分较好很好工程造价低一般一般一般管理与维护不便方便方便方便技术难度不难一般一般稍难运营费低一般一般一般单向交交通隧隧道通风方式半横向式横向式基本特征由隧道通风道送风或排风洞口沿纵向排风或抽风分别设有送