Вентиляция тоннелей метрополитенов

Вентиляция предназначается для создания нормальных условий пребывания людей в тоннелях метрополитена. Вентиляционные устройства должны обеспечивать необходимый воздухообмен для поддержания требуемой чистоты, температуры и влажности воздуха, а также предусмотренные нормами скорости движения воздуха.
Объем воздуха, необходимого для вентиляции тоннелей метрополитенов, определяется по нормам, регламентирующим относительную влажность, температуру, содержание углекислоты и пыли в воздухе. При этом за расчетный объем принимается наибольшее количество воздуха, подсчитанное по одному из перечисленных факторов.
Расчет количества воздуха по теплоизбыткам. Теплоизбытки в тоннелях определяются как разность между тепловыделением и теплоуходом через обделку в окружающие тоннель породы.
За расчетную длину вентилируемого участка трассы принимается длина перегона (в км), т. е. расстояние между осями двух смежных станций l,
Одним из источников тепловыделения являются поезда метрополитена, которые выделяют следующее количество тепла (в ккал/ч):

Количество тепла (в ккал/ч), выделяемое людьми, составляет:

Значение q при относительной влажности воздуха в пределах 60—80% возможно принимать:

Количество тепла (в ккал/ч), выделяемое электроосвещением и оборудованием, составит:
а) в период движения поездов

б) в период прекращения движения

Суммарное часовое максимальное тепловыделение (в ккал/ч) на расчетном участке трассы составит:

То же минимальное при перерыве движения поездов

Суммарное среднечасовое тепловыделение за сутки (в ккал/ч)

Среднечасовой уход тепла (в ккал/ч) в окружающую тоннель породу на расчетном участке определяется по формуле

Коэффициент теплоотдачи k можно весьма ориентировочно принять: для тоннелей с обделкой из чугунных тюбингов 7 ккал/мг*ч*град; для тоннелей с обделкой из бетона и железобетона. 5 ккал/м2*ч*град.
Среднюю температуру воздуха в тоннеле можно принять как среднюю между температурой приточного воздуха tпр и вытяжного воздуха tвыт:

Среднюю температуру пород для расчета вентиляции тоннелей метрополитена инж. В.Я. Цодиков рекомендует принимать: в Москве + 9° С, Ленинграде + 12° С, Киеве + 13° С, Тбилиси + 17° С, Баку + 18° С, Харькове + 12° С.
Теплоизбытки на расчетном участке трассы для теплого периода года (который и следует принимать во внимание при расчете вентиляции по теплоизбыткам) составляет (в ккал/ч):

Воздухообмен в тоннелях метрополитена определяется количеством теплоизбытков, а также условиями движения воздуха в тоннелях и принятой схемой вентиляции.
Применительно к условиям расположения вытяжных шахт в конце расчетных участков необходимое количество наружного воздуха (в кг/ч), которое нужно подать в тоннели для вентиляции двух путей метрополитена, на всем расчетном участке в теплый период года будет:

Необходимый объем наружного воздуха Q1 (в м3/ч) для вентиляции расчетного участка

Расчет количества воздуха по влаговыделению. Определение потребного объема воздуха при расчете вентиляции тоннелей по условиям влаговыделения необходимо начать с установления количества влаги, поступающей в тоннель.
Источниками влаговыделения являются: водяные пары, выделяемые людьми и испаряющиеся с одежды пассажиров, а также влага, испаряющаяся с частично мокрых стенок тоннелей, если последние имеют плохую гидроизоляцию и проходят в водоносных породах.
Для примерного расчета вентиляции можно принять, что каждый человек выделяет влаги 75 г/ч, а испарение влаги с поверхности обделки из чугунных тюбингов с внутренним диаметром 5,6 м, расположенной в водоносных породах, можно считать в летнее время равным 40 г/ч на 1 пог. м тоннеля.
Необходимое количество воздуха Q2 (в м3/ч) по избытку влаги подсчитывают по формуле

Таким образом, знаменатель этой формулы представляет собой влагоемкость приточного воздуха.
Расчет количества воздуха по содержанию углекислоты. Определение потребного для вентиляции объема воздуха по углекислоте производится на основании подсчета количества углекислоты в тоннелях и существующих норм содержания углекислоты в приточном и вытяжном воздухе. Углекислый газ выдыхается главным образом людьми, находящимися в тоннелях, и частично выделяется из воды, проникающей через обделку тоннелей.
Необходимое количество воздуха (в м3/ч) определяется по формуле

При наличии углекислоты, выделяющейся из просачивающихся в тоннель подземных вод, это количество воздуха увеличивается на 20—40% в зависимости от интенсивности выделения газа.
Пыль, загрязняющая воздух в тоннелях метрополитена, возникает главным образом в процессе эксплуатации метрополитена. Эта производственная пыль, являющаяся наиболее вредной, появляется от износа тормозных колодок, колесных бандажей, путевых рельсов, от выветривания основания пути и бетонной обделки, а также значительную вредность представляют собой пыль и грязь, заносимые людьми, входящими в метрополитен.
Удаление пыли производится как пылесосными установками, главным образом на станциях, так и в процессе постоянного проветривания тоннелей. Кроме того, для борьбы с пылью тоннели метрополитена систематически в ночное время промывают водой.
Окончательное определение потребного количества воздуха для вентиляции тоннелей метрополитена обычно в летний период приходится производить по теплоизбыткам, поскольку этот фактор летом оказывается решающим. В зимний период потребное количество воз духа, определяемое по теплоизбыткам, примерно в 2—3 раза меньше, чем летом, и потому решающим фактором зимой обычно оказывается углекислота. Кроме того, следует иметь в виду, что количество свежего приточного вентиляционного воздуха на одного человека, находящегося в тоннелях метрополитена, должно быть не менее 40 м3/ч.
Следует также иметь в виду, что на основании опыта проектирования и эксплуатации отечественных метрополитенов минимальная кратность воздухообмена К по наружному воздуху на 1 пог. м трассы в двухпутном исчислении должна быть:

В соответствии со СНиП вентиляция подземных станций должна обеспечить температуру, влажность воздуха и содержание в нем углекислого газа не выше величин, указанных ниже:

Температура воздуха в зимнее время на подземных станциях должна быть, как правило, не ниже 5° С.