一種隧道強(qiáng)制通風(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強(qiáng)制通風(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設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的若干組上部結(jié)構(gòu)圓孔和下部結(jié)構(gòu)圓孔，上部結(jié)構(gòu)圓孔內(nèi)設(shè)置有上部軸流風(fēng)機(jī)，下部結(jié)構(gòu)圓孔內(nèi)設(shè)置有下部軸流風(fēng)機(jī)。該結(jié)構(gòu)尤其適用于隧道通風(fēng)區(qū)段長(zhǎng)、交通量大，洞口溫度高的工程。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(jiǎn)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】一種隧道強(qiáng)制通風(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強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，尤其適用于隧道通風(fēng)區(qū)段長(zhǎng)、交通量大，洞口溫度高的工程。
【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(zhǎng)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(duì)隧道正常運(yùn)營(yíng)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(duì)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(zhǎng)江隧道內(nèi)溫度進(jìn)行的一次實(shí)測(cè)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(yíng)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，提供一種隧道強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，通過出口隧道氣流與入口隧道氣流的混合，實(shí)現(xiàn)降低出口隧道溫度的目的。
[0005]本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:一種隧道強(qiáng)制通風(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設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的若干組上部結(jié)構(gòu)圓孔和下部結(jié)構(gòu)圓孔，上部結(jié)構(gòu)圓孔內(nèi)設(shè)置有上部軸流風(fēng)機(jī)，下部結(jié)構(gòu)圓孔內(nèi)設(shè)置有下部軸流風(fēng)機(jī)。上部軸流風(fēng)機(jī)的吸入口靠近出口隧道側(cè)，在上部結(jié)構(gòu)圓孔靠近出口隧道側(cè)還設(shè)置有格柵百葉。下部軸流風(fēng)機(jī)的吸入口靠近入口隧道側(cè)，在下部結(jié)構(gòu)圓孔靠近入口隧道側(cè)還設(shè)置有格柵百葉。
[0006]所述結(jié)構(gòu)圓孔直徑不小于1.5m，結(jié)構(gòu)圓孔沿線均勻、連續(xù)分布。
[0007]所述上部結(jié)構(gòu)圓孔和下部結(jié)構(gòu)圓孔的豎向凈間距不小于2m，相鄰兩個(gè)上部結(jié)構(gòu)圓孔的水平凈間距不小于10m。
[0008]本實(shí)用新型在隧道間隔板的合理位置設(shè)置強(qiáng)制通風(fēng)結(jié)構(gòu)圓孔，結(jié)構(gòu)圓孔內(nèi)設(shè)置有軸流風(fēng)機(jī)，利用軸流風(fēng)機(jī)抽吸作用產(chǎn)生的出入口隧道兩側(cè)風(fēng)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6?8 0C0該結(jié)構(gòu)尤其適用于隧道通風(fēng)區(qū)段長(zhǎng)、交通量大，洞口溫度高的工程。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效降低出口隧道的空氣溫度，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(jiǎn)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?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]圖1強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)布置示意圖。
[0010]圖2險(xiǎn)道橫斷面圖A-A/B-B不意圖。
[0011]圖3隧道間隔板結(jié)構(gòu)圓孔縱斷面示意圖。
[0012]圖4隧道左線壓力分布圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速25m/s)。
[0013]圖5隧道右線壓力分布圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速25m/s)。
[0014]圖6隧道左右線壓差分布示意圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速25m/s)。
[0015]圖7隧道左線壓力分布圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速30m/s)。
[0016]圖8隧道右線壓力分布圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速30m/s)。
[0017]圖9隧道左右線壓差分布示意圖(射流風(fēng)機(jī)風(fēng)速30m/s)。
[0018]圖10隧道左線溫度分布圖。
[0019]圖11隧道右線溫度分布圖。
[0020]圖12隧道左右線溫度分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)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。
[0022]如圖1?3所示，標(biāo)號(hào)分別表示:1.隧道間隔板，2.上部結(jié)構(gòu)圓孔，3.上部軸流風(fēng)機(jī)，4.上部格柵百葉，5.出口隧道，6.入口隧道，20.下部結(jié)構(gòu)圓孔，30.下部軸流風(fēng)機(jī)，40.下部格柵百葉。
[0023]通過對(duì)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4?5、附圖7?8所示，隧道左右線壓差分布示意圖如附圖6、附圖9所示。其中圖6和圖9中的①、②分別為隧道左右兩線的壓差。
[0024]采用一維穩(wěn)態(tài)模型對(duì)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10?12所示。
[0025]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
I ± ClOO-1SOk (其中L為隧道長(zhǎng)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
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)顯著的差別。
[0026]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。
在隧道中部，即I 土 (100?150)m (其中L為隧道長(zhǎng)度)范圍內(nèi)，出口隧道與入口隧道的溫度接
近，兩側(cè)溫差較小。
[0027]一種隧道強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，包括隧道間隔板1、上部軸流風(fēng)機(jī)3、上部結(jié)構(gòu)圓孔2、上部格柵百葉4、下部軸流風(fēng)機(jī)30、下部結(jié)構(gòu)圓孔20、下部格柵百葉40、出口隧道5、入口隧道6，其特征在于所述隧道間隔板I上設(shè)置有上、下結(jié)構(gòu)圓孔2、20。上部結(jié)構(gòu)圓孔2內(nèi)設(shè)置有上部軸流風(fēng)機(jī)3。所述上部軸流風(fēng)機(jī)3的吸入口側(cè)，即靠近出口隧道5側(cè)，在上部結(jié)構(gòu)圓孔2上設(shè)置有上部格柵百葉4。下部結(jié)構(gòu)圓孔20內(nèi)設(shè)置有下部軸流風(fēng)機(jī)30。所述下部軸流風(fēng)機(jī)30的吸入口側(cè)，即靠近入口隧道6側(cè)，在下部結(jié)構(gòu)圓孔20上設(shè)置有下部格柵百葉40。
[0028]所述隧道強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，出口隧道5的高溫氣流在上部軸流風(fēng)機(jī)3作用下流經(jīng)上部結(jié)構(gòu)圓孔2進(jìn)入入口隧道，入口隧道6的低溫氣流在下部軸流風(fēng)機(jī)30作用下流經(jīng)下部結(jié)構(gòu)圓孔20進(jìn)入出口隧道。通過對(duì)隧道流體仿真結(jié)果的分析，所述軸流風(fēng)機(jī)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)，便于利用隧道射流風(fēng)機(jī)形成的空氣靜壓差。在隧道中部，出口隧道與入口隧道的溫度接近，兩側(cè)溫差較小，因此避免將軸流風(fēng)機(jī)布置在隧道中部的兩組射流風(fēng)機(jī)之間，減少不必要的工程投資。
[0029]所述隧道強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)上、下部圓孔2、20直徑不小于1.5m，便于安裝軸流風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)圓孔沿線均勻、連續(xù)分布，以便形成均勻的隧道流場(chǎng)，不致影響隧道的正常車行以及人員檢修。結(jié)構(gòu)圓孔的水平凈間距不小于10m、豎向凈間距不小于2m，以強(qiáng)化隧道下部冷氣流與上部熱氣流的對(duì)流換熱。
[0030]在具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)隧道出口溫度超過限定值時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)上、下部軸流風(fēng)機(jī)3、30，對(duì)于出口隧道5而言，其熱空氣不斷在隧道上部空間積聚，熱空氣在上部軸流風(fēng)機(jī)3的高速抽吸作用下，熱氣流由上部結(jié)構(gòu)圓孔2流進(jìn)入口隧道6，并與入口隧道的空氣混合，進(jìn)行熱量交換。對(duì)于入口隧道6而言，隧道內(nèi)的氣流溫度較低，溫度相對(duì)較低的空氣在隧道的下部空間累積，低溫空氣在下部軸流風(fēng)機(jī)30的誘導(dǎo)抽吸作用下，由下部結(jié)構(gòu)圓孔20進(jìn)入出口隧道5，對(duì)出口隧道的熱空氣進(jìn)行降溫。
[0031 ] 在具體實(shí)施時(shí)，為了避免出口隧道5的熱空氣流進(jìn)入口隧道6后，尚未與溫度較低的空氣完成熱量交換就由下部結(jié)構(gòu)圓孔20流回出口隧道5，需要對(duì)上、下部結(jié)構(gòu)圓孔的水平與豎向間距進(jìn)行限制，通過流體流動(dòng)分析，上、下部結(jié)構(gòu)圓孔的水平凈間距以不小于IOm為宜，豎向凈間距不宜小于2m。此外，為了強(qiáng)化出入口隧道5、6間熱冷氣流的混合與熱量交換，上、下部軸流風(fēng)機(jī)3、30宜采用低噪聲、節(jié)能型混流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)的尺寸選型應(yīng)滿足或者接近結(jié)構(gòu)圓孔直徑不小于1.5m的要求，同時(shí)結(jié)構(gòu)圓孔沿線宜均勻、連續(xù)布置。
[0032]在本實(shí)用新型中，所謂的出口隧道指的是機(jī)動(dòng)車駛離隧道的那個(gè)隧道，入口隧道指的是機(jī)動(dòng)車駛進(jìn)隧道的那個(gè)隧道，因此，對(duì)于圖1的左側(cè)洞口而言，隧道右線的機(jī)動(dòng)車是駛離隧道的，且距離隧道出口近，因此它就是出口隧道，對(duì)于圖1的右側(cè)洞口而言，隧道右線的機(jī)動(dòng)車是駛進(jìn)隧道的，且距離隧道入口近，因此它就是入口隧道。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道強(qiáng)制通風(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設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的若干組上部結(jié)構(gòu)圓孔和下部結(jié)構(gòu)圓孔，上部結(jié)構(gòu)圓孔內(nèi)設(shè)置有上部軸流風(fēng)機(jī)，下部結(jié)構(gòu)圓孔內(nèi)設(shè)置有下部軸流風(fēng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于上部軸流風(fēng)機(jī)的吸入口靠近出口隧道側(cè)，在上部結(jié)構(gòu)圓孔靠近出口隧道側(cè)還設(shè)置有格柵百葉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于下部軸流風(fēng)機(jī)的吸入口靠近入口隧道側(cè)，在下部結(jié)構(gòu)圓孔靠近入口隧道側(cè)還設(shè)置有格柵百葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)圓孔直徑不小于1.5m，結(jié)構(gòu)圓孔沿線均勻、連續(xù)分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道強(qiáng)制通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上部結(jié)構(gòu)圓孔和下部結(jié)構(gòu)圓孔的豎向凈間距不小于2m，相鄰兩個(gè)上部結(jié)構(gòu)圓孔的水平凈間距不小于IOm0
【文檔編號(hào)】E21F1/00GK203452825SQ201320525364
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司