با توجه به گستردگی مطالب، در این بخش به نکات و موارد کلیدی تهویه در تونل و سیستم تهویه تونل می پردازیم. همچنین راجع به نکات مهم تهویه مترو نیز بحث خواهیم کرد.

برای مشاهده اطلاعات بروز شده در حوزه تهویه تونل، به ادامه مطلب مراجعه فرمائید. 

شرکت آرا کو- محمد قربانعلی بیک

طراحی سیستم تهویه تونل راه، راه آهن و مترو 

انجام پروژه شبیه سازی و تحلیل جریان هوا در تونل و مترو

تحلیل و شبیه سازی حریق و آتش سوزی در تونل

مشاوره خارجی در طراحی سیستم تهویه تونل شهری و بین شهری، راه آهن و تهویه مترو

مشاوره، شناسایی و ارزیابی تامین کنندگان در زمینه فروش جت فن و سیستم کنترلی

 09124780268

www.araco.ir

Info@araco.ir 

021-66561974 


 تهویه تونل چیست

در سالیان اخیر و با پیشرفت تکنولوژی، نگاه ویژه ای به زیر ساخت های حمل و نقل شده است. یکی از محورهای اصلی حمل و نقل، حمل و نقل جاده ای و ریلی می باشد. ویژگی بارز این روشها حمل و نقل، عمومیت آنهاست که نیازمند توجه ویژه ای به جزئیات احداث مسیر خواهد بود. اخیرا در کشور ما مباحث مربوط به تونل سازی از اهمیت ویژه ای برخوردار گشته و با احداث تونل رسالت در تهران اولین پروژه طراحی تهویه تونل با جت فن و سیستم کنترل آن صورت پذیرفت. 

در حقیقت تهویه تونل عبارت است از انتخاب و طراحی روشی مناسب برای خارج کردن گازهای آلاینده تولید شده توسط خودروها، لکوموتیو و تجهیزات از تونل و تامین میزان هوای بهداشتی مورد نیاز جهت تهویه در تونل.

باید توجه داشت که تهویه تونل با تهویه صنعتی از لحاظ روشهای اجرایی و نیز محاسبات تفاوت های عمده ای دارد.

در این وبلاگ سعی  می شود مطالبی در مورد تهویه تونل که بر اساس استانداردهای بروز دنیا و حاصل تجربه شخصی اینجانب می باشد به علاقمندان ارائه گردد. همچنین به روشهای مدلسازی سیالاتی تونل و آنالیز آن خواهیم پرداخت.

 

 

 

معرفی و بررسی سیستم ها و روشهای تهویه تونل

روش های اصلی  تهویه تونل را می توان به شرح زیرطبقه بندی کرد:

 الف ) تهویه طبیعی تونل

 ب ) تهویه ناشی از اثر پیستونی حرکت خودرو

 ج ) تهویه طولی 

 د ) تهویه عرضی و نیمه عرضی

 ه ) تهویه به کمک مواد شیمیایی

  در ادامه به معرفی اجمالی و بررسی معایب هر یک از این روش ها می پردازیم.

 

 تهویه طبیعی در تونل:

 سیستم تهویه طبیعی عبارتست از حرکت طبیعی هوا در تونل که در اثر اختلاف  فشار بین دو دهانه ورودی و خروجی تونل روی می دهد. این اختلاف فشار ناشی  از موارد ذیل می باشد:

-        اختلاف ارتفاع در دو دهانه

-        اختلاف دما در دو دهانه

-        اثر باد

 جریان طبیعی هوا در داخل تونل را می توان به صورت طولی یا از طریق کانال مرکزی انجام داد.

 مزایا   :

-         عدم نیاز به سرمایه گذاری اولیه

-         عدم وجود هزینه های بهره برداری

 معایب:

-         کارآیی این سیستم به شرایط جوی بستگی دارد.

-         عدم کارآیی در طول بیش از 170 متر

  

 تهویه ناشی از اثر پیستونی در تونل:

حرکت خودروها در داخل تونل با سرعتی متفاوت با سرعت هوا، موجب ایجاد اختلاف فشار در داخل تونل می گردد. بسته به یک طرفه یا دو طرفه بودن ترافیک  تونل و همچنین تعداد اتومبیل هایی که از داخل تونل می گذرند، امکان تهویه پیستونی در تونل وجود دارد. هر وسیله نقلیه که در داخل تونل حرکت می کند  اثری مشابه یک پیستون در اخل یک لوله بلند دارد. در اثر اختلاف فشار جلو و  عقب اتومیبل (فشار  زیاد در جلو و فشار کم در عقب) نیرویی ایجاد می شود که  هوای داخل تونل را به حرکت در می آورد.

 مزایا:

-         عدم نیاز به سرمایه گذاری اولیه

-         عدم وجود هزینه های بهره برداری

 معایب:

-         عدم کارایی مناسب در تونل های دو طرفه

-         عدم کارآیی در زمان بروز تصادفات و آتش سوزی

-         عدم کارآیی در صورت بروز ترافیک سنگین

 

  تهویه طولی در تونل

در این سیستم هوا درتونل به صورت اجباری (تهویه مکانیکی) جریان می یابد. شدت جریان هوای لازم به میزان آلودگی بستگی دارد و از این رو با افزایش طول تونل میزان آلاینده ها افزایش می یابد.  در این روش می توان با نصب بادزن های تقویتی در تونل به جریان هوا شتاب  داد.

 تهویه طولی را می توان به 3 روش زیر انجام داد:

 تهویه طولی با استفاده از بادزن اصلی:

در این روش با نصب فن دمنده و مکنده ابتدا و انتهای تونل، هوا را در طول تونل  به حرکت در می آوریم.

 این روش فقط در مورد تونل های یک طرفه کارآیی دارد و هوا از جهتی به تونل  دمیده می شود که اثر پیستونی و تهویه طبیعی به آن کمک کند . در این روش  سرعت هوا در تونل ثابت است و تمرکز آلودگی ها از صفر در دهانه تونل  ورودی تا حد ماکزیمم در دهانه خروجی تغییر می کند.

 

 تهویه طولی با استفاده از دویل:

در این شیوه یک کانال در مرکز تونل حفر شده و بادزن در آن نصب می شود. با مکش هوا از طریق این بادزن، هوا از دو طرف تونل وارد و از کانال خارج می  شود. در این روش جهت سرعت هوا در دو نیمه تونل مخالف هم است . به دلیل  کاربرد این روش در تونل های دو طرفه از توضیح پیرامون این روش پرهیز می  گردد.


  تهویه طولی با استفاده از جت فن Jet fan در تونل :

در این روش به کمک نصب جت فن jet fan  در سقف تونل، هوا را در محدوده  فوقانی مقطع هندسی تونل به جریان درآورده و تهویه طولی را انجام می  دهیم. روش تهویه طولی با استفاده از جت فن یکی از روش های بسیار متداول در زمینه تهویه تونل می  باشد.

 

 تهویه عرضی در تونل:

در این روش هوای تازه از طریق یک کانال سراسری در تمام طول تونل وارد  می شود وهوای برگشت از طریق شبکه هایی به داخل کانال برگشت مکیده می شود. مقطع کانالهای دمنده و مکنده در طول تونل تغییر می کند و هوا معمولاً از  کف تونل وارد شده و از نزدیک سقف خارج می گردد.

 اگر نقاط ورود وخروج هوا به صورت قطری نسبت به هم قرار گرفته باشند اصطلاحاً به آن تهویه عرضی جانبی (Literal  transverse ) گفته می شود.

  مزایا:

-         تمام طول تونل به صورت یکنواخت تهویه می شود.

-         ریسک انتشار دود و یا آتش و تمرکز آلودگی کمتر می شود.

-         فشار یکنواخت هوا در طول تونل

 معایب:

-         سرمایه گذاری اولیه خیلی زیاد

-         نیاز به زمان زیاد برای اجرا

 

تهویه نیمه عرضی در تونل:

سیستم تهویه نیمه عرضی، ترکیبی از روشهای طولی و عرضی است. در این  روش هوای تازه در تمام طول تونل وارد شده و هوای آلوده به درون مجرایی که در تمام طول تونل تعبیه شده است مکیده می شود و به خارج تونل فرستاده می  شود.

همچنین می توان هوای تازه را از طریق مجراهایی در تمام طول تونل دمیده و هوای آلوده از تونل خارج می شود.

  

 تهویه به کمک مواد شیمیایی

 روشهای مهم تصفیه هوا عبارتند از:

1-   احتراق کاتالیتی (مثلاً با هوپکالیت)

2-   جذب سطحی ( مثلاً با کربن فعال شده )

3-  جذب ( مثلاً جذب شیمیایی با استفاده از پرمنگنات پتاسیم KMnO4  واقع بر روی لایه ای از آلومینای فعال شده مثل پورافیل )

4-  انتقال رطوبت با ژل سیلیس ، تمیز کردن هوا با رطوبت و رسوب دادن الکتروستاتیک

 چنین سیستمی را می توان در تمام طول تونل به کاربرد، اما به دلیل هزینه بالا  کمتر مورد استفاده قرار میگیرد و معمولاً در موارد ویژه ای که تونل نزدیک مدرسه، مرکز خرید یا ناحیه مسکونی و دیگر اماکن شلوغ باشد مورد استفاده  قرار می گیرد.


طراحی و شبیه سازی تهویه تونل های جاده ای و ریلی

مشاوره در حوزه تهویه تونل و تهویه مترو

طراحی و شبیه سازی تهویه مترو

انجام پروژه های شبیه سازی جریان هوا، سیالات، انتقال حرارت و آئرودینامیک

شرکت آراکو- محمد قربانعلی بیک

Info@araco.ir

www.araco.ir

021-66561974

021-66595231

09124780268

 

 

 

مراحل اصلی محاسبات طراحی تهویه تونل

به منظور انجام پروژه های مطالعاتی محاسبات تهویه تونل، فرآیندهایی وجود دارد که باید به صورت منظم و با ترتیب خاصی انجام گیرد. به منظور آشنایی اولیه با مراحل و پروسه محاسبات تهویه تونل، فعالیت های اصلی این فرآیند، در ادامه ذکر خواهد شد. 

  • دریافت نقشه های فنی و موقعیت تونل
  • بررسی مشخصات پروژه
  • محاسبات تعیین هوای مورد نیاز جهت تهویه و حالت راهبندان و حریق
  • بررسی روشهای مختلف تهویه و انتخاب روش مناسب

شرکت آراکو- محمد قربانعلی بیک 

Info@araco.ir

www.araco.ir

021-66595231

09124780268

 

 

استانداردهای مورد استفاده در زمینه تهویه تونل

استاندارد پیارک : این استاندارد ،استاندارد معتبر مورد استفاده کشور های  اروپایی در زمینه تهویه تونل می باشد که هر ساله مورد بررسی و تجدید نظر  قرار می گیرد و به عنوان جامع ترین و معتبر ترین استاندارد تهویه تونل مورد  استناد قرار می گیرد.

همچین استاندارد کشورهای مطرح نظیر آمریکا، ژاپن ، سوئد و ... که هر یک از کشورهای صنعتی ذکر شده با توجه به شرایط جغرافیایی خاص و وضعیت حمل و نقل مختص آن منطقه اقدام به ارائه استانداردهایی در زمینه تهویه تونل کرده اند. شرح کامل و فرمولهای مورد استفاده در هر  یک از این استانداردها نیاز به تفصیلی بسیار گسترده و ذکر کامل مراحل  محاسباتی و فرمولها دارد که در مجال این وبلاگ نمی گنجد.

همچنین در حوزه طراحی ایمنی و خروجی های اضطراری در تونل های راه آهن و مترو نیز استاندارد NFPA در برخی موارد مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

آلاینده های تولید شده در تونل - گازهای آلاینده و مشخصات آنها 

دود و گاز ناشی از موتورهای درون سوز، یکی از مهمترین عوامل آلودگی هوای تونل ها در زمان بهره برداری است. پایش و کنترل سه آلاینده مونواکسید کربن، دی اکسید ازت، و دوده در تونل ها الزامی است. 


مونواکسید کربن(CO)

الف-مشخصات عمومی:

مونواکسید کربن گازی است بی رنگ ، بی بو، بی مزه، که چگالی آن نسبت به هوا 967/0 و بنابراین تقریباً هم وزن هوا است وجرم مولکولی آن 01/28 و چگالی آن در دمای 20 درجه سانتی گراد و فشا ر100 کیلو پاسکال 149/1 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.

ب- صنایع تولید کننده:

نورد فولاد، آتش نشانی ها، گاراژها، باراندازها، ایستگاههای برق و صنایع دیگر.

ج- اثرات فیزیولوژیکی:

مونواکسید کربن یک گاز بسیار سمی بوده و از آن به عنوان سم خفه کننده نیز یاد می شود زیرا این گاز خاصیت حمل اکسیژن توسط خون را کاهش می دهد. 

به طور کلی می توان گفت که اگر درصد گاز مونوکسید کربن از 0.1 درصد کمتر باشد ،در مدت زمان کوتاه خطر جانی ندارد در عیار 0.1 درصد باعث سردرد و مسمومیتهای جزئی می شود ،اما عیار 0.15 تا 0.2 درصد این گاز ممکن است مسمومیت خطرناک تولید کند. مدت 20 تا 30 دقیقه تنفس در هوایی که درصد مونوکسید کربن آن حدود0.5% باشد به مرگ منتهی می شود و بالاخره اگر عیار آن به یک درصد برسد مرگ فوری را سبب خواهد شد.

د- حدود استاندارد:

طبق استاندارد OSHA-PEL/TWA : 50 ppm

طبق استاندارد ACGIH-STEL: 400PPM برای مدت 15 دقیقه

طبق استاندارد OSHA-IDLH :1500PPM برای مدت 30دقیقه

همچنین بر اساس مقررات کشور روسیه، عیار مجاز گاز مونوکسید کربن در فضاهای زیر زمینی 16ppm بوده و مقررات ایالات متحده امریکا حد مجاز آن را 100ppm تعیین کرده است.

 

دی اکسید نیتروژن(NO2)

الف - مشخصات عمومی:

دی اکسید نیتروژن گازی با رنگ زرد –قهوه ای با بویی تند، زننده ومشخص می باشد. دی اکسید نیتروژن در آب حل شده و اسید نیتریک تولید می نماید. این گاز در صنایعی که از سوخت گازوئیل استفاده می نمایند یافت شده و سمی ترین ترکیب حاصل از احتراق گازوئیل است.

گاز دی اکسید نیتروژن در دوزهای کم باعث تحریک چشمها و گلو، سردرد، حالت تهوع و کاهش تدریجی توان شخص می گردد. مقادیر زیاد این گاز منجر به تورم ریوی (جمع شدن آب در ریه ها) و مرگ می شود.

ب - صنایع تولید کننده:

عبارتند از معادنی که از ماشین های دیزل استفاده می کنند، گاراژها، کارخانه های مواد شیمیایی.

ج - حدود استاندارد:

البته عیار مجاز این گاز در فضاهای زیر زمینی طبق مقررات ایالات متحده امریکا، 5ppm در نظر گرفته می گردد. یادآور می شود جرم مولکولی گاز دی اکسید ازت 01/46 ،چگالی آن نسبت به هوا 588/1 و چگالی آن در شرایط متعارفی 888/1 کیلوگرم بر متر مکعب است.

 

 اکسید نیتروژن(NO)

الف - مشخصات عمومی:

اکسید نیتروژن گازی بی رنگ و سمی است. این گاز عمدتاً بوسیله چهار مولد (سیاه قلم روی فلزات، انفجار، جوشکاری، احتراق دیزل) بوجود می آید. هر کجا که اسید نیتریک در تماس با مواد ارگانیک از قبیل چوب، خاک اره و یا فضولات قرار گیرد، بخار NO تولید خواهد شد. همچنین با حرارت دادن به اسید نیتریک هنگام سوختن ترکیبات نیترو ارگانیک مثل دینامیت، این گاز تولید می شود. در جوشکاری در دمای بالا (اکسی استیلن یا قوس الکتریکی) نیتروژن و اکسیژن موجود در هوا با هم ترکیب شده و اکسیدهای ازت بوجود می آیند.

اکسید نیترژن در آب حل می شود و بوسیله استنشاق در بدن تولید اسید نیتریک می نماید وتولید اسید باعث ایجاد مختصر سوزش در مخاط قسمت فوقانی دستگاه تنفسی می گردد.با افرایش استنشاق از غلظت های زیاد نیتریک اکسید، تورم ریوی و مرگ محتمل الوقوع خواهند بود.

ب - حدود استاندارد:

طبق استاندارد OSHA-PEL/TWA : 25 ppm

طبق استاندارد OSHA-IDLH :100 PPM برای مدت 30 دقیقه

 

 

 

 تحلیل سیالاتی تهویه تونل

در این پست به خلاصه گزارش تحلیل سیالاتی تونل تنگ سعادت شهر می  پردازیم. فعالیت انجام شده در این پروژه پس از محاسبات شدت جریان هوای مورد  نیاز برای تهویه بهداشتی، مدلسازی تونل و قرار دادن جت فنهای انتخابی درون  تونل بوده و سپس مدل ساده ای از وسایل نقلیه در تونل قرار داده شد و کل تونل به  عنوان حجم معیار برای تحلیل جریان هوای داخل تونل در نظر گرفته شد. خلاصه  فعالیت در این پروژه به شرح ذیل می باشد.

 مدلسازی نرم افزاری

به منظور مدلسازی و اطمینان از صحت نتایج حاصله از محاسبات دستی تونل  تنگ سعادت شهر به کمک نرم افزار مدل شد و با در نظر  گرفتن شرایط مرزی ، مشخصات جت فنها ، مشخصات تولید حرارت اتوموبیلها  و سایر شرایط دخیل در این مدلسازی ، تحلیل نهایی به انجام شد که برای دو  حالت جت فن نتایج محاسبات پیوست شده است. 

 مشخصات مدل 

 طول مدل           : 1022

 شیب                 : 2 %

 گرانش               : فعال

 تعداد جت فن ها   :24 عدد (12 زوج )

 سیال تحلیل         : هوا

 تعداد سلول مش اصلی سیال   : 36457 سلول

 تعداد سلول مش متمرکز           : 83126 سلول

 تعداد محاسبات Iteration جهت رسیدن به جواب : 240 سری محاسبه کامل  کلیه مشها

 خواسته محاسبات                : محاسبه سرعت ، فشار ، دما و نرخ توزیع آنها در  کل طول تونل

 

 حالت اول (condition one )

Trust = 656 N

Exit velocity = 37 m/s

Air flow = 14.5 m^3/s

Fan inlet diameter = 700 mm

Fan out let diameter = 900 mm

 حالت دوم (condition two )

Trust = 685 N

Exit velocity = 31 m/s

Air flow = 20 m^3/s

Fan inlet diameter = 900 mm

در نمودارها  ذیل بخش کوچکی از نتایج  از محاسبات انجام شده در این پروژه  محاسبات به صورت  نمودارهای خروجی نرم افزار برای حالت دوم جت فنها  نمایش داده شده است.

 پلات طولی سرعت جریان هوا در تونل (بخش 1 از 3  - متراژ 0 الی  340 متر )


 

سرعت جریان هوا در طول تونل در امتداد خط طولی  تقارن تونل با ارتفاع 6 و نیم متر از سقف

شرکت آرا کو- محمد قربانعلی بیک

طراحی و شبیه سازی تهویه تونلهای جاده ای، راه آهن و مترو

انجام پروژه های شبیه سازی سیالات و انتقال حرارت

Info@araco.ir

www.araco.ir

021-66595231

09124780268

 

 

طراحی تهویه تونل راه آهن و مترو

طراحی سیستم تهویه تونل های راه آهن، از جهاتی به طراحی تهویه تونل های راه شباهت دارد، لیکن با توجه به ویژگی های خاص حمل و نقل ریلی و راه آهن، برای طراحی تهویه تونل در این پروژه ها باید با مفاهیم اصلی و برخی جزئیات آشنایی داشت.
همچنین باید توجه کرد که به دلیل استفاده از لکوموتیوهای دیزلی، طراحی تهویه تونل های راه آهن با طراحی تهویه تونل های مترو کاملا متفاوت می باشد.
در این حالت با توجه به اطلاعات استخراج شده در وضعیت ناوگان و لکوموتیوها، باید میزان گازهای خروجی از لکوموتیو با توجه به سرعت طرح و بهره برداری مسیر و تعداد لکوموتیوهای هر قطار و نیز شبیه سازی حرکتی انجام شده در آن مسیر، انجام پذیرد.

در طراحی تهویه تونلهای راه آهن، در صورت عدم آشنایی شرکت مشاور با اطلاعات و جزئیات ویژه راه آهن و لکوموتیوهای دیزلی و یا با مبنا قرار دادن سیستم تهویه مترو که به دلیل برقی بودن قطارها، آلاینده چندانی تولید نمی کند، میزان هوای محاسبه شده جهت تهویه کافی نبوده و موجب بروز مشکلات و خسارات جبران ناپذیری در زمان ساخت و بهره برداری می گردد.

شرکت آراکو با سابقه مناسب در حوزه تهویه تونل و نیز آشنایی کامل با صنعت راه آهن و حمل و نقل ریلی آمادگی خود را جهت انجام پروژه های طراحی و شبیه سازی تهویه تونل های راه، راه آهن و مترو اعلام میدارد.

شرکت آرا کو- محمد قربانعلی بیک

طراحی و شبیه سازی تهویه تونلهای جاده ای، راه آهن و مترو

انجام پروژه های شبیه سازی سیالات و انتقال حرارت

Info@araco.ir

www.araco.ir

021-66595231

09124780268