СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ТОННЕЛЕЙ
Системы вентиляции тоннелей - это специализированные механические вентиляционные системы, проектируемые для автомобильных тоннелей, автомагистральных тоннелей, тоннелей метро, железнодорожных тоннелей, сервисных тоннелей и подземной транспортной инфраструктуры с целью поддержания качества воздуха, удаления выхлопных газов и безопасной эвакуации дыма, образующегося при пожаре. В настоящее время, по мере развития транспортной инфраструктуры, увеличивается протяженность тоннелей, а вместе с этим возрастает потребность в современных вентиляционных системах.
В закрытой тоннельной среде угарный газ (CO), оксиды азота (NOx), диоксид углерода (CO₂), углеводороды (HC), твердые частицы (PM10-PM2.5) и выбросы дизельных двигателей, образующиеся от автомобильных двигателей, со временем могут накапливаться и создавать угрозу для здоровья водителей и безопасности движения. Кроме того, загрязняющие вещества, образующиеся внутри тоннеля, снижают дальность видимости и повышают риск дорожно-транспортных происшествий. Поэтому системы вентиляции тоннелей используются не только для обеспечения комфорта, но и для безопасности жизни людей и эксплуатационной безопасности объекта.
Современные системы вентиляции тоннелей проектируются с применением CFD-анализа (Computational Fluid Dynamics), пожарных сценариев, анализа интенсивности движения, расчетов выбросов транспортных средств и анализа критической скорости воздушного потока. Проектирование систем выполняется в соответствии со стандартами NFPA 502, PIARC (World Road Association), EN 12101, EN 12184, ASHRAE и соответствующими европейскими нормами.
ЦЕЛЬ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ТОННЕЛЕЙ
Основная цель систем вентиляции тоннелей заключается в создании безопасной и здоровой среды движения внутри тоннеля. При нормальных условиях эксплуатации эти системы удерживают концентрации вредных газов, выделяемых транспортными средствами, ниже допустимых предельных значений и обеспечивают водителям безопасную дальность видимости.
В случае пожара система выполняет значительно более критические функции. При возгорании транспортного средства внутри тоннеля горячий дым, токсичные газы и высокие температуры могут за очень короткое время достичь уровней, представляющих угрозу для жизни людей. По этой причине вентиляционная система работает интегрированно с системами обнаружения пожара и автоматически переходит в пожарный режим. В рамках пожарных сценариев предусматриваются контролируемое направление дыма, сохранение путей эвакуации открытыми и обеспечение безопасного доступа пожарных подразделений для вмешательства.
Особенно в длинных автомобильных тоннелях, тоннелях метро и железнодорожных тоннелях контроль дыма рассматривается как одна из важнейших областей применения пожарной инженерии.
МЕТОДЫ ВЕНТИЛЯЦИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ ТОННЕЛЕЙ
ПРОДОЛЬНЫЕ (LONGITUDINAL) СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
Продольные системы вентиляции являются наиболее распространенным методом вентиляции тоннелей в настоящее время. В таких системах вдоль оси тоннеля создается контролируемый воздушный поток. Благодаря движению воздуха, создаваемому струйными вентиляторами, загрязненный воздух перемещается к выходу из тоннеля и выбрасывается наружу.
Продольные системы вентиляции обеспечивают высокую эффективность, особенно в тоннелях малой и средней протяженности. Они предпочтительны благодаря низким инвестиционным затратам, простоте технического обслуживания и высокой эксплуатационной надежности. В пожарных сценариях предотвращается обратное распространение дыма за счет обеспечения критической скорости воздуха, что делает возможной безопасную эвакуацию людей.
ПОЛУПОПЕРЕЧНЫЕ (SEMI TRANSVERSE) СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
В полупоперечных системах вентиляции приточный или вытяжной воздух транспортируется с использованием специальных систем воздуховодов. Этот метод особенно применяется в тоннелях средней и большой протяженности.
Благодаря такой системе обеспечивается более равномерное распределение воздуха по длине тоннеля, а концентрации загрязняющих веществ могут контролироваться более точно. В проектах с высокой интенсивностью движения такие системы предоставляют значительные преимущества.
ПОПЕРЕЧНЫЕ (TRANSVERSE) СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
Поперечные системы вентиляции являются одним из наиболее развитых методов вентиляции, применяемых в тоннелях большой протяженности и большого сечения. В таких системах предусматриваются отдельные воздуховодные системы для чистого и загрязненного воздуха.
С помощью каналов распределения чистого воздуха и вытяжных каналов по всей длине тоннеля может обеспечиваться однородное качество воздуха. Несмотря на необходимость более высоких инвестиционных затрат, такие системы предпочтительны в мегапроектах транспортной инфраструктуры, поскольку обеспечивают максимальную безопасность и максимальное качество воздуха.
ОБОРУДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ ТОННЕЛЕЙ
СТРУЙНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
Струйные вентиляторы являются наиболее критически важным оборудованием систем вентиляции тоннелей. Эти вентиляторы создают продольный воздушный поток вдоль тоннеля за счет подачи воздуха с высокой скоростью. При выборе струйных вентиляторов учитываются расход воздуха (м³/ч), сила тяги (Н), мощность двигателя (кВт), энергоэффективность, уровень шума и классы огнестойкости.
Струйные вентиляторы, применяемые в пожарных сценариях, как правило, выбираются как вентиляторы с высокой температурной стойкостью классов F300, F400 и F600. Такие вентиляторы способны продолжительное время работать при высоких температурах во время пожара.
ВЫТЯЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
Вытяжные вентиляторы обеспечивают удаление загрязненного воздуха, образующегося внутри тоннеля, а также интенсивного дыма, возникающего во время пожара, во внешнюю среду. Как правило, используются высокопроизводительные осевые или радиальные вентиляторы. В крупных тоннельных проектах такие вентиляторы размещаются в специальных вентиляционных камерах.
ДАТЧИКИ CO, NOx И ДАЛЬНОСТИ ВИДИМОСТИ
Датчики, расположенные внутри тоннеля, непрерывно измеряют качество воздуха. С помощью датчиков угарного газа, датчиков оксидов азота и датчиков оптической плотности постоянно отслеживаются уровни загрязняющих веществ.
На основании этих данных скорости вентиляторов регулируются автоматически, что обеспечивает энергоэффективность. Кроме того, измерения дальности видимости имеют критическое значение для обеспечения безопасности водителей.
СИСТЕМЫ ДЫМОУДАЛЕНИЯ И ПРОТИВОПОЖАРНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Дымовые извещатели, линейные кабели обнаружения температуры, системы пожарной сигнализации и автоматизированная инфраструктура работают интегрированно с системами вентиляции тоннелей. В случае пожара система автоматически переходит в пожарный режим, и активируются заранее определенные сценарии.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И СЕРВИС СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ТОННЕЛЕЙ
Поскольку системы вентиляции тоннелей являются критически важными системами безопасности, которые должны работать бесперебойно 365 дней в году, регулярное техническое обслуживание имеет большое значение. В рамках сервисного обслуживания регулярно тестируются струйные вентиляторы, вытяжные вентиляторы, электродвигатели, частотные преобразователи, датчики, системы автоматизации и пожарные сценарии.
Во время технического обслуживания выполняются проверки подшипников струйных вентиляторов, испытания изоляции электродвигателей, проверки балансировки вентиляторов, вибрационный анализ, проверки электрических щитов, испытания частотных преобразователей, калибровка датчиков CO и NOx, тестирование коммуникационной инфраструктуры и подтверждение сценариев автоматизации.
Кроме того, пожарные сценарии тестируются с определенной периодичностью, проверяется работа вентиляторов в пожарном режиме, а также подтверждается соответствие системы требованиям NFPA 502 и стандартам EN. Благодаря регулярному техническому обслуживанию снижается энергопотребление, продлевается срок службы оборудования и надежность системы повышается до максимального уровня.
