城市綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)TOC\o"1-1"\h\uHYPERLINK\l""1

綜合管廊通通風(fēng)系統(tǒng)功能能綜合管廊內(nèi)空間間屬于地下封封閉空間，通通風(fēng)條件差。為為保證管廊內(nèi)內(nèi)各種市政管管線在適宜的的環(huán)境中正常常運(yùn)行，保證證進(jìn)入管廊巡巡視的維護(hù)人人員在安全衛(wèi)衛(wèi)生的環(huán)境中中工作，需要要對(duì)管廊進(jìn)行行通風(fēng)換氣，以以排除其內(nèi)部部廢氣、余熱熱。當(dāng)管廊內(nèi)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)能協(xié)助控控制火勢(shì)蔓延延。在火災(zāi)后后，通風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)排排除管廊內(nèi)積積聚的有毒煙煙氣。綜合管廊通風(fēng)系系統(tǒng)的主要功功能包括以下下幾個(gè)方面：：1)

保證及時(shí)時(shí)排出管廊內(nèi)內(nèi)各種管線的的余熱，控制制管廊內(nèi)的溫溫度最高不超超過40℃；2)控制燃?xì)馀撆搩?nèi)天然氣濃濃度在其爆炸炸下限濃度值值(體積分?jǐn)?shù))的20％以內(nèi)；3)控制污水艙艙內(nèi)H2S，CH4氣體濃度不不超過環(huán)境與與設(shè)備監(jiān)控系系統(tǒng)的設(shè)定值值；4)為檢修人員員提供適量的的新鮮空氣，保保證氧氣體積積分?jǐn)?shù)不低于于19.5％；5)發(fā)生事故時(shí)時(shí)能實(shí)現(xiàn)密閉閉滅火，并實(shí)實(shí)現(xiàn)滅火后的的強(qiáng)制通風(fēng)排排煙，為后續(xù)續(xù)工程搶修人人員提供符合合要求的內(nèi)部部空氣環(huán)境。2.1

通風(fēng)方方式選擇GB508338—2015《城市綜合合管廊工程技技術(shù)規(guī)范》第第7.2.1條規(guī)定：“綜合管廊宜宜采用自然進(jìn)進(jìn)風(fēng)和機(jī)械排排風(fēng)相結(jié)合的的通風(fēng)方式。天天然氣管道艙艙和含有污水水管道的艙室室應(yīng)采用機(jī)械械進(jìn)、排風(fēng)的的通風(fēng)方式”。因此，燃燃?xì)馀?、污水水艙采用“機(jī)械進(jìn)+機(jī)械排”的通風(fēng)方式式，其他艙室室可根據(jù)工程程的具體情況況確定通風(fēng)方方式，推薦采采用“自然進(jìn)+機(jī)械排”或“機(jī)械進(jìn)+機(jī)械排”的通風(fēng)方式式。2.2

通風(fēng)區(qū)區(qū)間設(shè)置綜合管廊中2個(gè)個(gè)相鄰的通風(fēng)風(fēng)口之間形成成1個(gè)完整的通通風(fēng)區(qū)間。由由于綜合管廊廊長度一般在在數(shù)KM左右，作為為管廊通風(fēng)，不不可能只劃分分為1個(gè)通風(fēng)區(qū)間間。規(guī)范中對(duì)對(duì)綜合管廊通通風(fēng)區(qū)間的長長度未作具體體要求，但在在實(shí)際工程中中，通風(fēng)區(qū)間間的長度主要要受限于通風(fēng)風(fēng)口的位置，而而通風(fēng)口位置置又受限于地地面風(fēng)亭的位位置，需根據(jù)據(jù)項(xiàng)目情況具具體確定。此此外，通風(fēng)區(qū)區(qū)間越長，通通風(fēng)量越大，管管廊內(nèi)的斷面面風(fēng)速越大。過過大的斷面風(fēng)風(fēng)速不利于巡巡檢人員進(jìn)入入管廊內(nèi)進(jìn)行行巡視、檢修修等活動(dòng)，且且隨著斷面風(fēng)風(fēng)速的增大，通通風(fēng)系統(tǒng)的阻阻力也將增大大。出于安全全、節(jié)能的考考慮，并保證證通風(fēng)效果，通通風(fēng)區(qū)間不宜宜過長；有條條件時(shí)通風(fēng)區(qū)區(qū)間應(yīng)按防火火分區(qū)設(shè)置；；在地面風(fēng)亭亭的位置受限限嚴(yán)重時(shí)，也也可以將多個(gè)個(gè)防火分區(qū)合合并為1個(gè)通風(fēng)區(qū)間間設(shè)置通風(fēng)系系統(tǒng)。2.3通風(fēng)系系統(tǒng)組成綜合管廊的每個(gè)個(gè)艙室設(shè)置通通風(fēng)區(qū)間，每每個(gè)通風(fēng)區(qū)間間設(shè)置獨(dú)立的的通風(fēng)系統(tǒng)。各各通風(fēng)系統(tǒng)包包括通風(fēng)口、風(fēng)風(fēng)道、風(fēng)機(jī)、防防火閥等。GB508338—2015《城市綜合合管廊工程技技術(shù)規(guī)范》第第7.2.2條對(duì)綜合管管廊通風(fēng)量計(jì)計(jì)算進(jìn)行了規(guī)規(guī)定。此外，綜綜合管廊通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算還需需考慮排除管管廊內(nèi)各種管管線散發(fā)的余余熱，最終設(shè)設(shè)計(jì)風(fēng)量應(yīng)按按兩者中的較較大值確定。綜合管廊內(nèi)的余余熱量來源主主要有：電力電纜的發(fā)熱熱量；熱力管線(熱水水管、蒸汽管管)的發(fā)熱量；；3)

管廊內(nèi)的的燈具、水泵泵、風(fēng)機(jī)(只計(jì)算送風(fēng)風(fēng)機(jī))、配電柜等等設(shè)備的發(fā)熱熱量。在綜合管廊中，燈燈具、水泵、送送風(fēng)機(jī)、配電電柜等設(shè)備發(fā)發(fā)熱量一般較較小，且一般般均為間歇性性開啟，工程程設(shè)計(jì)時(shí)可以以忽略。因此此，應(yīng)主要考考慮電力電纜纜、熱力管線線的發(fā)熱量。3.1

電力艙艙通風(fēng)量計(jì)算算3.1.1電電纜的散熱量量計(jì)算1條芯(不包括括不載流的中中性線和PE線)電纜的熱損損失功率為式中qR為1條條電纜的熱損損失功率，W/m；n為1條電纜的芯芯數(shù)；I為1條電纜的允允許持續(xù)載流流量，A；σ為電纜運(yùn)行行時(shí)平均溫度度為60℃時(shí)的電纜芯芯電阻率，對(duì)對(duì)于鋁芯電纜纜為3.3×110-8Ω·m，對(duì)于銅芯芯電纜為2.0×110-8Ω·m；A為電纜芯截截面積，m2。綜合管廊(電力力艙)內(nèi)N條n芯(不包括不載載流的中性線線和PE線)電纜的熱損損失功率為式中Q1為電纜纜的熱損失功功率，kW；K0為同時(shí)使用用系數(shù)，可取取0.60～0.95，當(dāng)艙內(nèi)電電纜較多時(shí)取取下限，艙內(nèi)內(nèi)電纜較少時(shí)時(shí)取上限；LL為電纜長度度，m；qRi為第i條電纜的熱熱損失功率，W/m。由于電流通過電電纜的損失基基本轉(zhuǎn)換為熱熱量散發(fā)到管管廊中，電纜纜的熱損失功功率可以看作作電纜的散熱熱量。需要注注意的是，在在實(shí)際運(yùn)行時(shí)時(shí)，電纜的允允許持續(xù)載流流量應(yīng)按照敷敷設(shè)條件、環(huán)環(huán)境溫度、排排列方式、電電纜間距、護(hù)護(hù)層接地方式式等因素進(jìn)行行修正，切不不可按照電氣氣相關(guān)手冊(cè)的的電纜允許載載流量作為計(jì)計(jì)算輸入條件件，有條件時(shí)時(shí)應(yīng)由電纜的的管線設(shè)計(jì)單單位提供電纜纜的載流量；；同時(shí)，考慮慮到電力電纜纜供電的區(qū)域域存在雙回路路供電、不同同供電區(qū)域的的用電高峰出出現(xiàn)的時(shí)間差差異等因素，某某個(gè)供電回路路出現(xiàn)滿載的的可能性非常常低，而電力力艙內(nèi)所有電電力電纜同時(shí)時(shí)出現(xiàn)滿載的的可能性更低低，因此必須須考慮一定的的同時(shí)使用系系數(shù)。3.1.2排排除余熱所需需的通風(fēng)量計(jì)計(jì)算式中G為所需通通風(fēng)量，m3/h；c為空氣比熱熱容，取1.01kJ/(kkg·℃)；ρ為空氣平均均密度，kg/m3；tp為排風(fēng)溫度度，排熱工況況取40℃，巡視工況況取35℃；tj為進(jìn)風(fēng)溫度度，℃，按當(dāng)?shù)叵南募臼彝馔L(fēng)風(fēng)計(jì)算干球溫溫度進(jìn)行取值值。如果考慮艙室內(nèi)內(nèi)的部分熱量量通過側(cè)壁和和底板(頂板)傳遞給土壤壤，通風(fēng)量可可以減少?？伎紤]土壤傳熱熱后，每個(gè)通通風(fēng)區(qū)間排除除余熱所需的的通風(fēng)量計(jì)算算公式為式中Q0為艙室室通過側(cè)壁和和底板(頂板)傳遞給土壤壤的熱量，kW。Q0精確的計(jì)算算方法可參照照GB500038—2005《人民防空空地下室設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》無恒恒溫要求的防防空地下室圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳傳熱量計(jì)算方方法，本文采采用下式簡化化計(jì)算：式中K為管廊側(cè)側(cè)壁和底板(頂板)向土壤的平平均傳熱系數(shù)數(shù)，W/(m2·K)，綜合管廊廊可取0.20W/(m22·K)；F為管廊側(cè)壁壁和底板(頂板)向土壤的傳傳熱面積，m2；Δt為管廊內(nèi)空空氣與側(cè)壁(底板)表面平均溫溫差，℃。通過式(3)計(jì)計(jì)算得到的通通風(fēng)量較大，電電纜的散熱量量全部由通風(fēng)風(fēng)系統(tǒng)排除；；式(4)考慮電力艙艙側(cè)壁和底板板(頂板)向土壤的傳傳熱，排除艙艙內(nèi)余熱的通通風(fēng)量相應(yīng)減減少。3.1.3

設(shè)設(shè)計(jì)通風(fēng)量的的確定電力艙通風(fēng)量除除了應(yīng)滿足排排除艙內(nèi)余熱熱的通風(fēng)量要要求之外，還還需符合規(guī)范范規(guī)定的正常常和事故通風(fēng)風(fēng)換氣次數(shù)，取取二者中較大大值作為設(shè)計(jì)計(jì)通風(fēng)量。3.2熱力艙艙通風(fēng)量計(jì)算算熱力艙(或含有有熱力管道的的艙室)中的熱力管管道主要包括括熱水管道、蒸蒸汽管道等。GB

550838—2015《城市綜合合管廊工程技技術(shù)規(guī)范》第第6.5.3條規(guī)定“管道及附件件保溫結(jié)構(gòu)的的表面溫度不不得超過50

℃”。該溫度低低于CJJ334—2010《城鎮(zhèn)供熱熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》第11.1..3條規(guī)定的60

℃，在確定熱熱力管道的保保溫材料厚度度時(shí)需注意。3.2.1熱熱力管道的散散熱損失計(jì)算算熱力管道在管廊廊內(nèi)一般為架架空敷設(shè)，管管道表面單位位面積的散熱熱損失計(jì)算公公式為熱力管道的散熱熱損失為式(6)，(77)中

q為熱力管道道表面單位面面積的散熱損損失，W/m2；to為熱力管道道的外表面溫溫度，℃；ta為熱力管道道艙內(nèi)的環(huán)境境溫度，℃；λ為保溫材料料在平均使用用溫度下的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m··K)；D1為熱力管道道保溫層的外外徑(直徑)，m；D0為熱力管道道的外徑(直徑)，m；αs為保溫層外外表面的表面面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m2·K)；L1為熱力管道道的長度，m；Q2為熱力管道道的散熱損失失，kW。3.2.2排排除余熱所需需的通風(fēng)量計(jì)計(jì)算艙室內(nèi)余熱全部部由通風(fēng)排除除，通風(fēng)量計(jì)計(jì)算公式為如果考慮艙室內(nèi)內(nèi)的部分熱量量通過艙壁和和底板傳遞給給土壤，通風(fēng)風(fēng)量可以減少少，其通風(fēng)量量計(jì)算公式為為3.2.3設(shè)設(shè)計(jì)通風(fēng)量確確定熱力艙通風(fēng)量除除了應(yīng)滿足排排除艙內(nèi)余熱熱的通風(fēng)量要要求之外，還還需符合規(guī)范范規(guī)定的正常常和事故通風(fēng)風(fēng)換氣次數(shù)，取取二者中較大大值作為設(shè)計(jì)計(jì)通風(fēng)量。3.3污水艙艙、燃?xì)馀撏ㄍL(fēng)量計(jì)算污水艙、燃?xì)馀撆摰耐L(fēng)量應(yīng)應(yīng)根據(jù)艙室斷斷面尺寸、通通風(fēng)區(qū)間長度度、規(guī)范規(guī)定定的正常和事事故通風(fēng)換氣氣次數(shù)要求確確定。根據(jù)各艙室通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算結(jié)果果，進(jìn)行設(shè)備備選型，但應(yīng)應(yīng)注意以下幾幾點(diǎn)：1)考慮到電力力艙等艙室發(fā)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，密密閉滅火時(shí)自自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)機(jī)及閥門、火火災(zāi)后開啟風(fēng)風(fēng)機(jī)及風(fēng)閥排排煙的要求，上上述艙室的排排風(fēng)機(jī)應(yīng)采用用耐高溫排煙煙風(fēng)機(jī)，排風(fēng)風(fēng)機(jī)入口閥門門應(yīng)采用動(dòng)作作溫度為280℃的電動(dòng)排煙煙防火閥，送送風(fēng)機(jī)出口閥閥門應(yīng)采用動(dòng)動(dòng)作溫度為70℃的電動(dòng)防火火閥。2)考慮到燃?xì)鈿馀撌鹿释L(fēng)風(fēng)工況對(duì)風(fēng)機(jī)機(jī)、風(fēng)閥的要要求，送、排排風(fēng)風(fēng)機(jī)及防防火閥等附件件均應(yīng)采用防防爆型。3)為節(jié)省造價(jià)價(jià)，除燃?xì)馀撆撏?，各艙室室的通風(fēng)機(jī)可可以根據(jù)排除除余熱的通風(fēng)風(fēng)量、正常和和事故通風(fēng)量量中的較大值值進(jìn)行選型，實(shí)實(shí)際運(yùn)行中，正正常通風(fēng)時(shí)的的換氣次數(shù)2h-1可通過控控制通風(fēng)機(jī)的的運(yùn)行時(shí)間達(dá)達(dá)到設(shè)計(jì)要求求。4)燃?xì)馀撏L(fēng)風(fēng)機(jī)可選用2臺(tái)通風(fēng)機(jī)，正正常通風(fēng)時(shí)互互為備用，單單臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)風(fēng)量按換氣次次數(shù)6h-1確定；也也可選用1臺(tái)雙速風(fēng)機(jī)機(jī)，高擋風(fēng)量量按換氣次數(shù)數(shù)12h-11確定，低擋擋風(fēng)量滿足正正常通風(fēng)換氣氣次數(shù)6h-1要求。相鄰2個(gè)通風(fēng)區(qū)區(qū)間的通風(fēng)機(jī)機(jī)房宜集中布布置，管廊內(nèi)內(nèi)的風(fēng)口、逃逃生口等集中中布置在防火火墻兩側(cè)，配配電間在通風(fēng)風(fēng)機(jī)房的兩側(cè)側(cè)設(shè)置；通風(fēng)風(fēng)口在豎直方方向上一般設(shè)設(shè)置在管廊標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)段上方的的覆土內(nèi)，在在水平位置上上應(yīng)結(jié)合風(fēng)亭亭位置設(shè)置，一一般布置在道道路一側(cè)的綠綠化帶下方。風(fēng)亭百葉的面積積應(yīng)滿足通風(fēng)風(fēng)系統(tǒng)的要求求，計(jì)算式如如下：式中

At為為風(fēng)亭百葉的的面積，m2；Gm為通過百葉葉的最大通風(fēng)風(fēng)量，m3/h；v為百葉風(fēng)速速，m/s，一般取5m/s；k為百葉的有有效面積系數(shù)數(shù)，取0.5。6.1控制策策略綜合管廊應(yīng)設(shè)置置環(huán)境與設(shè)備備監(jiān)控系統(tǒng)，并并對(duì)各艙室內(nèi)內(nèi)的溫度、濕濕度、含氧量量等參數(shù)進(jìn)行行檢測，燃?xì)鈿馀撨€要設(shè)置置燃?xì)庑孤﹫?bào)報(bào)警器，以便便控制通風(fēng)系系統(tǒng)的運(yùn)行，通通風(fēng)設(shè)備控制制方式宜采用用就地手動(dòng)、就就地自動(dòng)和遠(yuǎn)遠(yuǎn)程控制相結(jié)結(jié)合的方式。6.2運(yùn)行策策略1)

正常通風(fēng)風(fēng)工況：采用用間歇運(yùn)行的的方式，既滿滿足衛(wèi)生要求求又節(jié)能。2)

巡視檢修修工況：為了了安全考慮，在在巡檢人員進(jìn)進(jìn)入綜合管廊廊前，需提前前啟動(dòng)通風(fēng)系系統(tǒng)，以保證證管廊內(nèi)溫度度、濕度、含含氧量達(dá)到衛(wèi)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。3)

高溫報(bào)警警工況：當(dāng)艙艙室內(nèi)任一通通風(fēng)區(qū)間的空空氣溫度超過過設(shè)定值(40℃)時(shí)，溫度報(bào)報(bào)警控制器發(fā)發(fā)出報(bào)警信號(hào)號(hào)，同時(shí)立即即聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)該該通風(fēng)區(qū)間的的通風(fēng)設(shè)備進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)制換氣氣降溫。4)

事故通風(fēng)風(fēng)工況：燃?xì)鈿馀搩?nèi)設(shè)有可可燃?xì)怏w探測測報(bào)警系統(tǒng)，且且與燃?xì)馀撌率鹿释L(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)連鎖。當(dāng)艙艙室內(nèi)任一通通風(fēng)區(qū)間的天天然氣濃度大大于其爆炸下下限濃度值(體積分?jǐn)?shù))的20%時(shí)，可燃?xì)鈿怏w報(bào)警控制制器發(fā)出報(bào)警警信號(hào)，同時(shí)時(shí)立即聯(lián)動(dòng)啟啟用事故段分分區(qū)及其相鄰鄰分區(qū)的事故故通風(fēng)設(shè)備進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)制換氣氣。5)

有害氣體體報(bào)警工況：：含有污水管管道的艙室內(nèi)內(nèi)設(shè)有H2S，CH4氣體探測報(bào)報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)當(dāng)艙室內(nèi)任一一通風(fēng)區(qū)間的的H2S，CH4濃度超過設(shè)設(shè)定值時(shí)，氣氣體報(bào)警控制制器發(fā)出報(bào)警警信號(hào)，同時(shí)時(shí)立即聯(lián)動(dòng)啟啟動(dòng)該通風(fēng)區(qū)區(qū)間的通風(fēng)設(shè)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制制換氣。6)

火災(zāi)后通通風(fēng)工況：當(dāng)當(dāng)艙室內(nèi)任一一防火區(qū)段發(fā)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消消防聯(lián)動(dòng)控制制器立即聯(lián)動(dòng)動(dòng)關(guān)閉發(fā)生火火災(zāi)的防火區(qū)區(qū)段及其相鄰鄰分區(qū)的通風(fēng)風(fēng)設(shè)備及電動(dòng)動(dòng)防火閥，以以確保該防火火區(qū)段的密閉閉；待確認(rèn)火火災(zāi)熄滅并冷冷卻后，重新新打開該防火火區(qū)段的電動(dòng)動(dòng)防火閥及通通風(fēng)設(shè)備，進(jìn)進(jìn)行火災(zāi)后通通風(fēng)，排除火火災(zāi)后殘余的的有毒煙氣，以以便工作人員員火災(zāi)后進(jìn)入入管廊進(jìn)行清清理工作。包頭市某綜合管管廊工程全長長約12.155km，取其中某某段長度為1.60km的管廊作分分析，其標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)段斷面見圖圖1，擬容納的的管線包括110kkV高壓電纜(8回)、10kV電力(12回)、信息(22孔)、熱力(2×DNN700)、給水(DN6000)、中水(DN6000)、污水(DN12200)、燃?xì)?DN3115)等管線，擬擬布置于道路路紅線外南側(cè)側(cè)綠化帶中。各各艙室通風(fēng)區(qū)區(qū)間參數(shù)見表表1。7.1

通風(fēng)量量計(jì)算7.1.1

計(jì)計(jì)算條件1)熱水管道運(yùn)運(yùn)行溫度為110℃，鋼管外徑徑為DN7200×8(共2根)，保溫材料料為離心玻璃璃棉，厚度為為140mmm，相關(guān)參數(shù)數(shù)為：ta=40℃，D0=720mm，D1=10000mm，λ=0.04446W//(m·K))，αs=11.663W/((m2·K)；艙室內(nèi)夏夏季的環(huán)境溫溫度為35.5℃，進(jìn)風(fēng)溫度度取當(dāng)?shù)叵募炯臼彝馔L(fēng)計(jì)計(jì)算干球溫度度27.4℃，排風(fēng)溫度度為40℃。2)10kVV電纜(12回)采用三芯電電纜(銅芯)，允許持續(xù)續(xù)載流量為350A，電纜的截截面積為300mmm2；110kkV電纜(8回)采用三根單單芯電纜呈品品字形配置(銅芯)，允許持續(xù)續(xù)載流量為420A，電纜的截截面積為630mmm2。3)采用簡化計(jì)計(jì)算方法、考考慮夏季艙室室通過艙壁和和底板(頂板)傳遞給土壤壤的熱量時(shí)，需需要確定與土土壤直接接觸觸的艙室側(cè)壁壁和底板(頂板)的表面平均均溫度，根據(jù)據(jù)以往工程經(jīng)經(jīng)驗(yàn)取21.5℃，Δt=14℃。7.1.2計(jì)算算結(jié)果將上述參數(shù)代入入式(1)～(9)，計(jì)算得到到單根DN700熱水管道的的散熱損失為為19.8W/m2，綜合艙(含熱力管道)艙壁和底板板傳遞給土壤壤的