一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及隧道類，具體的講是涉及一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，尤其適用于隧道通風(fēng)區(qū)段較長、交通量較大，洞口溫度較高的工程。該結(jié)構(gòu)包括隧道間隔板，其特征在于所述隧道間隔板上設(shè)置有自然通風(fēng)孔。其優(yōu)點(diǎn)是，有效降低隧道出口空氣的溫度，顯著改善隧道出口周邊的熱環(huán)境，保證司乘人員與隧道檢修人員的正常通行與工作。此外，本實(shí)用新型施工簡單，可有效降低工程投資，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可大規(guī)模推廣。
【專利說明】一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道類，具體的講是涉及一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，尤其適用于隧道通風(fēng)區(qū)段較長、交通量較大，洞口溫度較高的工程。
【背景技術(shù)】
[0002]以通行汽車為主要交通功能的隧道，在隧道與地層進(jìn)行熱量交換的同時(shí)，汽車以及照明燈具等設(shè)備的散熱會(huì)使隧道內(nèi)空氣升溫，所以隧道內(nèi)空氣溫度除了與周邊地層溫度、隧道外空氣溫度有關(guān)外，還與隧道長度、交通量、隧道通風(fēng)方式、風(fēng)速等因素相關(guān)。一般的公路隧道交通量交小且汽車通過速度較快，隧道內(nèi)溫度主要受地層溫度控制，氣溫變化不大，對隧道正常運(yùn)營不會(huì)產(chǎn)生影響，所以《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D70-2004)未做相關(guān)的規(guī)定，國內(nèi)外相關(guān)的研究也極少見。但對城市道路隧道來說，隨著汽車通行量增大，隧道內(nèi)空氣溫度會(huì)明顯升高，如武漢長江隧道內(nèi)溫度進(jìn)行的一次實(shí)測表明，隧道入口外氣溫約40 °C，隧道出口氣溫達(dá)到53 °C，這已經(jīng)超出了司乘人員和隧道運(yùn)營養(yǎng)護(hù)工作人員可以承受的標(biāo)準(zhǔn)，可見隧道內(nèi)空氣溫度問題不容忽視。
[0003]隧道采用的降溫方式有通風(fēng)、送冷風(fēng)、敷設(shè)冷水管等方式，但公路隧道溫度高、風(fēng)量大、空氣清潔度差，采用普通的降溫技術(shù)代價(jià)高，工程可行性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，通過在合理位置設(shè)置自然通風(fēng)孔，利用出入口隧道在洞口附近隧道段的靜壓差，實(shí)現(xiàn)出口隧道氣流與入口隧道氣流的混合，達(dá)到降低出口隧道的溫度的目的。
[0005]本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在入口隧道和出口隧道之間的隧道間隔板，其特征在于所述隧道間隔板上設(shè)置有自然通風(fēng)孔。所述自然通風(fēng)孔凈面積不小于1.5倍的隧道凈橫斷面積。所述自然通風(fēng)孔高寬比介于
0.1與0.25之間。所述自然通風(fēng)孔內(nèi)設(shè)置有定向調(diào)節(jié)百葉。所述相鄰兩個(gè)自然通風(fēng)孔之間的凈間距不小于5m。所述入口隧道和出口隧道上方均設(shè)有若干組射流風(fēng)機(jī)，在沿隧道車行方向上，所述自然通風(fēng)孔設(shè)置在兩組射流風(fēng)機(jī)之間，且距射流風(fēng)機(jī)0.25d?0.75d的區(qū)域內(nèi)，d為射流風(fēng)機(jī)間距。
[0006]本實(shí)用新型通過在隧道間隔板的合理位置設(shè)置自然通風(fēng)孔，利用出入口隧道在洞口附近隧道段的靜壓差，實(shí)現(xiàn)出口隧道氣流與入口隧道氣流的混合，達(dá)到熱量交換的目的，使得出口隧道的氣流溫度得以降低3?5 0C0本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，有效降低隧道出口空氣的溫度，顯著改善隧道出口周邊的熱環(huán)境，保證司乘人員與隧道檢修人員的正常通行與工作。此外，本實(shí)用新型施工簡單，可有效降低工程投資，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可大規(guī)模推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)布置示意圖。
[0008]圖2隧道橫斷面圖A-A/B-B示意圖。
[0009]圖3隧道間隔板自然通風(fēng)孔縱斷面示意圖。
[0010]圖4隧道間隔板自然通風(fēng)孔平面大樣示意圖。
[0011]圖5隧道左線壓力分布圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速25m/s)。
[0012]圖6隧道右線壓力分布圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速25m/s)。
[0013]圖7隧道左右線壓差分布示意圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速25m/s)。 [0014]圖8隧道左線壓力分布圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速30m/s)。
[0015]圖9隧道右線壓力分布圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速30m/s)。
[0016]圖10隧道左右線壓差分布示意圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速30m/s)。
[0017]圖11隧道左線溫度分布圖。
[0018]圖12隧道右線溫度分布圖。
[0019]圖13隧道左右線溫度分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本實(shí)用新型及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解。
[0021]如圖1~4所示，標(biāo)號(hào)I~6分別表示:1.隧道車行空間，2.自然通風(fēng)孔，3.射流風(fēng)機(jī)，4.左右線隧道間隔板，5.氣流方向，6.定向調(diào)節(jié)百葉。
[0022]通過對全射流縱向通風(fēng)隧道左右線進(jìn)行仿真模擬，可以得到隧道從入口到出口的壓力分布圖。部分仿真模擬結(jié)果如附圖5~6、附圖8~9所示，隧道左右線壓差分布示意圖如附圖7、附圖10所示。其中圖7和圖10中的①、②分別為隧道兩端左右兩線的壓差。
[0023]采用一維穩(wěn)態(tài)模型對全射流縱向通風(fēng)進(jìn)行溫升計(jì)算，得到隧道沿線的溫度分布圖，計(jì)算結(jié)果如附圖11~13所示。
[0024]通過仿真模擬得到，當(dāng)射流風(fēng)機(jī)間距在150~250m范圍內(nèi)，沿隧道方向均勻布置，且出口射流風(fēng)速在25~40m/s范圍內(nèi)時(shí)，在隧道
^ 土 (100~150)m (其中L為隧道長度)范圍內(nèi)以及靠近隧道洞口與射流風(fēng)機(jī)的區(qū)域，隧道左右
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線壓力大小較為接近或者兩側(cè)壓差不顯著；在其余隧道段，左右線隧道壓力呈現(xiàn)顯著的差另O。根據(jù)自然通風(fēng)原理，當(dāng)孔道兩側(cè)存在壓力差△ P，就會(huì)有空氣流過該孔道，空氣流過孔
道時(shí)的阻力為:ΔΡ = ic^-(其中ζ為孔道的局部阻力系數(shù)，V為空氣流過孔道時(shí)的流速，
P是空氣密度)。通過仿真模擬得到，當(dāng)自然通風(fēng)口兩側(cè)壓差大于20Pa時(shí)，隧道空氣在靜壓差作用下由壓力較高的一側(cè)隧道凈流向壓力較低的一側(cè)隧道。
[0025]通過隧道溫升計(jì)算，沿著隧道車行方向，隧道內(nèi)溫度逐漸升高，這是由于當(dāng)車輛在隧道內(nèi)行駛時(shí)，汽油或柴油燃燒后，向隧道內(nèi)排出廢氣的同時(shí)亦向周圍排出大量的廢熱，一般國產(chǎn)轎車排氣溫度約550 °C ;進(jìn)口轎車排氣溫度約500 °C，排熱量能使洞內(nèi)溫度升高。
[0026]一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，出口隧道高溫氣流在壓差作用下流經(jīng)自然通風(fēng)孔2進(jìn)入入口隧道，要求自然通風(fēng)孔2設(shè)置在出口隧道靜壓大于入口隧道靜壓至少20Pa的隧道段的間隔板4上。所述自然通風(fēng)孔2宜設(shè)置在沿隧道車行方向，以射流風(fēng)機(jī)的位置為參考基準(zhǔn)，0.25d~0.75d (d為射流風(fēng)機(jī)間距)的區(qū)域內(nèi)，且避免布置在隧道中部的兩組射流風(fēng)機(jī)之間。如圖1所示的自然通風(fēng)孔2，出口隧道的高溫氣流在靜壓差作用下進(jìn)入入口隧道，與其低溫氣流混合，使得高溫氣流的溫度得以降低。
[0027]一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，包括隧道間隔板4，其特征在于所述隧道間隔板4上設(shè)置有自然通風(fēng)孔2，如圖1~2所示。為了確保出口隧道的高溫氣流與入口隧道低溫氣流的混合，自然通風(fēng)孔開孔凈面積不小于1.5倍的隧道凈橫斷面積。
[0028]通過對出入口隧道氣流流場的分析，如圖3~4所示，當(dāng)自然通風(fēng)孔2高寬比介于
0.1與0.25之間，即0.1≤W/H (高寬比)(0.25，在出口隧道高溫氣流側(cè)，熱氣流經(jīng)自然通風(fēng)孔2的前部高速流進(jìn)入口隧道，此時(shí)自然通風(fēng)孔2后部的局部靜壓相對低于入口隧道靜壓，使得入口隧道側(cè)的氣流在壓差作用下，經(jīng)自然通風(fēng)孔2的后部進(jìn)入出口隧道，實(shí)現(xiàn)了兩側(cè)隧道氣流的熱交換。自然通風(fēng)孔高寬比設(shè)置在0.1~0.25的范圍，其目的是確保形成通風(fēng)孔前后部的靜壓差，促使氣流流動(dòng)，加強(qiáng)熱交換。
[0029]如圖3所示，由于隧道氣流縱向流速較高，垂直于隧道間隔板4的橫向氣流流速相對較小，通過設(shè)置定向調(diào)節(jié)百葉6，誘導(dǎo)出口隧道氣流進(jìn)入入口隧道，更好地實(shí)現(xiàn)出入口隧道氣流熱交換。
[0030]為達(dá)到強(qiáng)化自然通風(fēng)降溫的效果，自然通風(fēng)口 2之間的間距不應(yīng)小于5m，實(shí)際施工過程中，自然通風(fēng)孔2的距離選擇應(yīng)根據(jù)具體工況，首先保證自然通風(fēng)孔2的高寬比，之后在保證自然通風(fēng)孔2間距不`小于5m的情況下，盡可能使風(fēng)孔均勻連續(xù)分布。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在入口隧道和出口隧道之間的隧道間隔板，其特征在于所述隧道間隔板上設(shè)置有自然通風(fēng)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于所述入口隧道和出口隧道上方均設(shè)有若干組射流風(fēng)機(jī)，在沿隧道車行方向上，所述自然通風(fēng)孔設(shè)置在兩組射流風(fēng)機(jī)之間，且距射流風(fēng)機(jī)0.25d?0.75d的區(qū)域內(nèi)，d為射流風(fēng)機(jī)間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于所述自然通風(fēng)孔凈面積不小于1.5倍的隧道凈橫斷面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于所述自然通風(fēng)孔高寬比介于0.1與0.25之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于所述自然通風(fēng)孔內(nèi)設(shè)置有定向調(diào)節(jié)百葉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于所述自然通風(fēng)孔的凈間距不小于5m。
【文檔編號(hào)】E21F3/00GK203452830SQ201320525156
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】施孝增 申請人:上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司