城市綜合管廊通風系統設計芻議

蔡 昊

(合肥市市政設計院有限公司，安徽 合肥 230041)

·水·暖·電·

城市綜合管廊通風系統設計芻議

蔡 昊

(合肥市市政設計院有限公司，安徽 合肥 230041)

介紹了城市綜合管廊的幾種通風方式，重點分析和討論了綜合管廊通風系統設計中的幾個問題，提出了其通風系統設計應與消防設計相匹配的觀點，對綜合管廊通風系統的科學設計有一定參考意義。

綜合管廊，通風系統，通風量，消防設計

綜合管廊是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物，隨著城市地下空間開發程度的提高，各種直埋地下管線造成的土地資源浪費現象越來越值得關注，綜合管廊將各種工程管線集于一體，有節約土地、便于檢修養護、壁面道路頻繁開挖等優點，因此在很多城市建設中的應用越來越多[1]。

綜合管廊本體完全位于地下，壁面與土壤接觸會產生凝結水造成內部濕度較高，管廊內的熱濕空氣體會導致內部空氣環境的急劇惡化，不利于管養維護人員的巡視與檢修，同時管廊內敷設的電力電纜、供熱管道和污水管道等，也會散發熱量和惡臭[2]。因此需要設置行之有效的通風系統，在正常工況下排除管廊內的余熱余濕，在檢修工況時，為人員提供安全衛生的空氣環境。

1 綜合管廊通風方式

綜合管廊通風系統，主要有自然通風、誘導式通風和風井式機械通風三種方式，其中風井機械通風一般以自然進風、機械排風為主。自然通風方式要求進、排風口面積和高差達到計算理論要求，利用熱壓通風把管廊內的余熱排除[3]。但這種方式往往把排風井建得很高或結合地上構筑物進行設置，實際應用限制因素多，對于比較長的需要劃分多個區段的綜合管廊并不適合。

實際中應用較廣的是自然進風、機械排風相結合的機械通風方式，將排風機安裝在排風井內，利用負壓排除余熱和有害氣體。在局部困難的條件下可以輔以無管誘導通風。而對于含有天然氣管道和污水管道的艙室，由于存在泄漏的可能，需及時將泄漏氣體排出，還應采用機械進風、機械排風的強制通風方式。

2 綜合管廊通風量的確定

2.1 傳統熱平衡方程計算公式[4]

(1)

其中，G為該段通風分區的通風量，m3/s ；L為該段通風分區的長度，m；q為每米長管廊內的電纜發熱量，kJ/m；Tj為進風溫度，℃；Tp為排風溫度，℃。

2.2 綜合管廊通風量計算

根據日本《共同溝設計指針》，綜合管廊通風量可根據以下計算公式確定：

1)土壤熱阻公式[5]：

(2)

其中，Re為土壤的熱阻，℃·cm/W；g為土壤的固有熱阻，℃·cm/W；l為綜合管廊深度，m；D為綜合管廊的水力直徑，m。

2)共同溝內的風速公式：

(3)

其中，V為管廊內的斷面風速，m/s；q為空氣的定壓比熱，W·s/(cm3·℃)；A為管廊的有效斷面積，cm2；Re為土壤的熱阻，℃·cm/W；ΔT為出入口空氣溫度差，℃；W為線纜發熱量，W/cm；L為管廊長度，m；T0為土壤的基底溫度，℃；Tf為吸入側入口的溫度，℃。

3)共同溝的通風量公式：

Q=V·A

(4)

其中，Q為綜合管廊通風量，m3/s；A為管廊有效斷面，m2。

以上兩種通風量計算方法，前者是根據熱平衡方程進行計算，即電纜及熱力管道產生的熱量等于管廊進排風的焓差。而后者綜合考慮土壤的“熱庫”效應，管廊內的發熱量一部分被環境土壤吸收，管廊通風系統只是帶走剩余的熱量。在實際工程中，兩者的計算結果相差并不大。

通過以上計算，可求得管廊的通風量，且還應滿足以下條件[6]：

1)正常通風換氣次數不應小于2次/h，事故通風換氣次數不應小于6次/h。2)天然氣管道艙正常通風換氣次數不應小于6次/h，事故通風換氣次數不應小于12次/h。3)艙室內天然氣濃度大于其爆炸下限濃度值(體積分數)20%時，應啟動事故段分區及相鄰分區的事故通風設備。

3 綜合管廊通風設計中應注意的問題

3.1 通風系統火災工況的控制模式[7]

綜合管廊設計為無人值守區，其消防設計僅考慮其內部所敷設線纜的安全，而不考慮火災時的排煙，因此當管廊火災時，通風系統立即停止，所有風機前的防煙防火閥應立即關閉，配合消防滅火系統使管廊內火災迅速自熄，減少其他電纜的損失。如果使用氣體滅火還要同步關閉進風口的風閥，形成密閉空間。等到確認火災熄滅后，才重新打開防火閥，啟動風機排除廢氣。

需要注意的是，管廊通風系統中使用的防煙防火閥應是280度的，否則事故后無法正常排除高溫煙氣，而關閉通風系統應由消控中心采集探測信號來執行，而不是使用防煙防火閥的熔斷信號。

3.2 設備噪聲的處理

綜合管廊為節約空間，通常將風機安裝在地面風井內，風機運行噪聲對周邊環境的影響也不容忽視。《聲環境質量標準》明確了各種區域的噪聲限值，見表1[8]。

綜合管廊通風口一般在道路下，屬于4類區域即交通干線道路兩側區域。當然，在通風系統的設計中，也應選用低噪聲風機。如有管廊位于噪聲標準要求較高區域時，可外接消聲器或利用消聲小室進行消聲減噪。

3.3 風井與地面景觀的結合

近年來的多項工程設計實踐中，城市管理者普遍對綜合管廊眾多通風口對景觀的破壞表示關注，因此針對通風口進行景觀化設計也尤為重要，景觀設計的處理手法[9]大致有兩種基本方式：

第一種是將道路上出地面的通風口設計成獨立式景觀。當道路上的地面通風口較少，可將單個的通風口做成獨立的主題景觀，例如，將地面風口做成文化雕塑、廣告牌，帶百葉座椅等，這些方式都可以很好的隱藏綜合管廊的地面通風口。

第二種是通過植物來隱藏室外通風口。在綜合管廊設計中，應盡量將通風口布置在道路的分隔綠化帶或者道路綠線內，通過一些綠色灌木來進行遮擋，也可以通過種植攀爬類植物給通風口穿上環保外衣，從而形成立體、綠色的視覺效果。

4 結語

1)綜合管廊通風方式的確定應綜合考慮土建、設備投資、運行費用及噪聲等多方面因素。筆者認為綜合考慮各種因素,選擇自然通風、機械排風是一種較為理想的方式。2)綜合管廊的通風系統設計應結合消防設計統一考慮，如采用氣體滅火系統，則應根據氣滅系統的要求，設置進風口關斷風閥或設置自控開閉的百葉，形成密閉空間，使得氣體滅火系統能夠有效工作。3)綜合管廊通風設計還應注意噪聲的控制，在敏感地區的排風機房應做好合理的消聲設計。4)綜合管廊的通風口應做好和城市景觀的和諧統一，通過景觀化設計，使其在保有其基本功能的前提下，達到美觀和諧的視覺效果。

[1] 王恒棟，薛偉辰.綜合管廊工程理論與實踐[M].北京:中國建筑工業出版社，2013：1-18．

[2] 李德強.綜合管溝設計與施工[M].北京:中國建筑工業出版社，2009：10-21．

[3] 許 鳳，陳玉英.自然通風的應用形式及節能與舒適性探討[J].制冷與空調(四川)，2008，22(4)：53-56.

[4] 孫一堅.工業通風[M]．北京：中國建筑工業出版社，1989：60-63．

[5] 共同溝設計指針[Z].

[6] GB 50838—2015，城市綜合管廊工程技術規范[S].

[7] 李湛初.電纜隧道的通風設計[J].制冷，2001(4)：76-77.

[8] GB 3096—2008，聲環境質量標準[S].

[9] 鄭亞軍， 吳 婷.淺談地下建筑通風井出地面的處理方式[J].工程經濟，2015(1):72-77.

Abstract: This paper introduced several ventilation methods of urban utility tunnel， focuses on the analysis and discusses several problems in the design of ventilation system， the view point that the ventilation system design should match with the fire design is put forward, it has certain reference significance to the scientific design of the ventilation system in urban utility tunnel engineering.

Key words： urban utility tunnel， ventilation system， air volume， fire protection design

Discussion on ventilation system design in urban utility tunnel

Cai Hao

(HefeiMunicipalDesignInstituteCo.,Ltd,Hefei230041,China)

2016-03-19

蔡 昊(1982- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2016)15-0116-02

TU834

A