Вентиляция тоннелей мелкого и глубокого заложения

При рассмотрении схем вентиляции тоннелей следует иметь в виду, что движение воздуха в тоннелях происходит при движении поездов от их поршневого действия, работы вентиляторов и в результате действия гравитационных сил.

При остановке поездов движение воздуха в тоннелях происходит в системах вентиляции с естественным побуждением по действием гравитационных сил, а в системах вентиляции с искусственным побуждением — в результате работы вентиляторов и действия гравитационных сил.

В каждом из двух параллельно расположенных изолированных друг от друга перегонных тоннелях при большой частоте движения поездов (36−50 пар) воздух движется в сторону направления движения поездов. При небольшой частоте движения поездов (до 20 пар) в момент наибольшего удаления поезда от рассматриваемого сечения тоннеля могут наблюдаться отдельные случаи изменения направления движения воздуха в сторону, обратную движению поездов.

В связи с незначительным напором (около 10−15 кг/кв.м), возникающим от поршневого действия поездов и наличия гравитационных сил, схемы вентиляции с естественным побуждением могут применяться только в тоннелях мелкого заложения, имея при этом ограниченный радиус действия, требующий близкого между собой расположения вентиляционных шахт от тоннеля и от земной поверхности. В противном случае сопротивление движению проветривающего тоннель воздуха будет превышать напор, вследствие чего необходимое количество вентиляционного воздуха уменьшится.

В этих схемах вентиляционные шахты располагают по всей длине перегона между станциями.

Наиболее рациональное расположение вентиляционных шахт — с примыканием к каждому (их двух параллельных) путевому тоннелю в шахматном порядке. Условия поверхности не всегда позволяют так располагать шахты, что приводит к необходимости их расположения вдоль «красной» линии улиц с одной стороны какого-либо тоннеля или в зеленой зоне вдоль шоссе в средней его части.

В этом случае допускается разделение параллельных путевых тоннелей колоннами или средней перегородкой, имеющей проемы площадью не менее 60% площади перегородки.

В зависимости от положения поезда на перегоне вентиляционные шахты или работают на приток, или на вытяжку. Станции в этих системах оборудуются искусственной реверсивной системой вентиляции, подающей или удаляющей воздух в количестве, необходимом только для станции.

Естественное проветривание станций через входы и выходы возможно только при их коротком (без поворотов) соединении с поверхностью, что, как правило, невозможно выполнить. Однако даже в случае возможности направленного естественного пропуска воздушных потоков через входы и выходы станции они значительно затрудняют движение пассажиров, а также вызывают самопроизвольное открывание дверей, которое может привести к травмам пассажиров. Кроме того, в климатических районах со средней температурой самого холодного месяца меньше 0 градусов в холодный период года через входы и выходы будут интенсивно врываться холодные потоки воздуха и охлаждать станцию.

Эти неблагоприятные явления не могут быть ликвидированы отдельной станционной вентиляционной шахтой даже очень большого сечения. Поэтому реверсивная система вентиляции станции с искусственным побуждением, работающая в холодное время на вытяжку, а в теплое время на приток, в значительной степени улучшает эксплуатационные условия.

Для предотвращения охлаждения станции в холодное время в климатических районах со средней температурой самого холодного месяца меньше 0 градусов перегонные вентиляционные шахты, расположенные ближе чем на 1/3 длины перегона от оси станции или на ј от торцов станции, должны перекрываться клапанами.

Для снижения амплитуды колебания давления воздуха на станциях, чтобы уменьшить дутья (сквозняки), через их входы и выходы за 20−50м от каждого торца станции в перегонных тоннелях, не имеющих между собой сплошных соединений (проемов), следует предусматривать соединение их между собой циркуляционными сбойками сечением около 70−120 кв.м.

При наличии этих сбоек значительная часть воздуха выталкивается проходящими поездами не на станцию, а в расположенный рядом перегонный тоннель, снижая объемы воздуха, поступающего на станцию и вытягиваемого из нее поршневым действием движущихся поездов, в связи с чем уменьшается амплитуда колебания давления воздуха на станции и вследствие этого снижается дутье во входах и выходах.

Схемы вентиляции с искусственным побуждением разделяются на реверсивные и нереверсивные, применяемые в тоннелях мелкого и глубокого заложения.

В реверсивных схемах наружный воздух для вентиляции тоннелей в теплый период года подается с поверхности на станции через станционные вентиляционные шахты или через вентиляционные отсеки эскалаторных наклонных тоннелей.

Отработанный воздух вытягивается в перегонных тоннелях через перегонные вентиляционные шахты или заменяющие их шахты, расположенные у станций (схемы 4,5,6).

В холодный период года система вентиляции реверсируется, и наружный воздух подается на перегон, а вытягивается через станции. Это обеспечивает поддержание на станциях в теплое время года наиболее низких температур, а в холодное время подачу теплого подогретого на перегоне наружного воздуха.

В нереверсивной схеме № 3 наружный воздух подается для вентиляции с поверхности на одной станции, а вытягивается с другой (без применения перегонных шахт) через станционные вентиляционные шахты или эскалаторные наклонные тоннели. Данная схема может применяться в метрополитенах, строящихся только в климатических районах со средней температурой самого холодного месяца больше или равной 0 градусов.

В нереверсивных схемах № 7 и 8 наружный воздух для вентиляции подается и отсасывается на перегонах через перегонные вентиляционные шахты, в связи с чем эти схемы могут применяться в любых климатических районах.

В схемах № 3 и 4 подаваемы в тоннель наружный воздух непосредственно полностью проветривает только часть длины тоннелей и, не полностью использованный, выбрасывается наружу, что снижает эффективность вентиляции.

Остальные тоннели проветриваются внутренним циркуляционным (за счет поршневого действия поездов) воздухом, несколько очищенным и охлажденным вследствии предварительного его перемешивания с наружным воздухом до его выхода на поверхность. Поэтому в этих тоннелях температура держится значительно выше, чем в тоннелях, проветриваемых наружным воздухом.