隧道内排烟系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种隧道内排烟系统及其方法，所述系统包括：排烟风道、监控装置，以及风机，所述排烟风道开设有多个排烟口，所述风机与所述排烟口纵向交错布置，全部所述风机均与所述监控装置进行控制连接。所述方法通过所述监控装置控制该管段上的各风机的输出风速和风向，降低该管段的自然风速，同时由邻近该处的排烟口将烟气吸入排烟风道内进行排出。本发明能够有效的降低隧道管段的自然风速，有利于将隧道内的烟气由排烟口进入排烟风道内进行排出，避免烟气过度多快扩散，保证隧道管段一定范围内烟气流动呈现一定规律，使隧道内的能见度、温度、有毒有害气体浓度等达到一种可控状态，为隧道消防救援和疏散提供安全、舒适的环境。
【专利说明】隧道内排烟系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及排烟系统设计的【技术领域】，尤其涉及一种隧道内排烟系统及其方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，长大隧道的建设越来越频繁，其带来的社会经济效益也日益显著。但同时，由于隧道结构自身的一些特点，诸如对外出口少，比较封闭，自然排烟困难等，使得其内部一旦发生火灾将对隧道结构以及其内乘行人员的生命安全造成极大的威胁，并且给疏散逃生救援工作带来极大的困难。已有灾害事故资料统计表明，诸如隧道类线性结构的封闭环境会造成的疏散困难、救援困难、排烟困难，使得其内部的一旦发生火灾，相对于地面建筑更具危险性；同时，这些地下结构内部构造复杂、人流量大，面临突发性灾害很难及时有效处置，容易导致人员群死群伤，造成巨大的财产损失和严重的社会影响。
[0003]由于在隧道中温度、烟雾和有毒气体都足以致命，许多学者对这个问题都进行过深入的探讨。已有研究表明，导致人员死亡的原因主要是逃生过程中吸入了烟气颗粒。烟气对人的危害主要有:吸入热气流灼伤呼吸道；烟气中含有有毒和麻醉性的气体；由于空气中氧的含量很低导致窒息；刺激眼睛及呼吸道、妨碍视线，不利于人们的疏散。因此，在长距离隧道中有效地排放烟气或者对烟气流进行合理的更换控制是相当重要的。
[0004]目前隧道排烟的设计基本上和通风方式相结合，在正常情况为通风功能，满足环保的要求，而在火灾情况下为排烟、控烟功能，其主要目的是为司乘车人员创造一个安全舒适的疏散环境，同时帮助救火人员快速方便到达火灾现场。排烟的方式可以归为两种:横向排烟方式和纵向排烟方式。所谓横向式是通过沿隧道的整个长度持续均匀的送风或排风来实现通风排烟的目的。纵向通风方式就是通过在隧道内产生纵向风流达到通风排烟目的。
[0005]国内外已建隧道救援疏散可以通过以下几种方式来实现:
[0006]①横向联络通道逃生
[0007]双管隧道沿隧道纵向，每隔一定间距设置横向联络通道将两隧道联通，实现火灾逃生及救援。
[0008]②纵向通道逃生
[0009]利用平行于隧道方向的独立隧道或在隧道内行车路面以下的空间建成纵向逃生通道，每隔一定间距设置紧急出口或滑行坡道与路面之下的逃生通道联通，以逃离火灾危险。
[0010]③纵-横通道结合逃生
[0011]沿隧道纵向每隔一定间距设置紧急出口或滑行坡道与路面之下的逃生通道联通，形成人员疏散通道；同时，每隔一定间距设置横向联络通道将两隧道联通，进行车辆疏散及消防救援。
[0012]已有的单一纵向救援疏散方式火灾情况下，受烟气蔓延的影响，车道层的能见度、温度、有毒有害气体的浓度分布规律具有很大随机性，不利于消防救援和人员疏散工作的展开。
[0013]因此，本 申请人:致力于开发一种能够对隧道内的烟气情况进行实时监控和自动快速有效排出的隧道内排烟系统及其方法。
【发明内容】
[0014]有鉴于现有技术的上述不足，本发明是提出一种能够对隧道内的烟气情况进行实时监控和自动快速有效排出的隧道内排烟系统及其方法。
[0015]为实现上述目的，本发明提供了一种隧道内排烟系统，其包括:沿隧道纵向延伸设置的排烟风道，用于确定隧道内火灾位置、火灾规模及空气流动特性的监控装置，以及用于改变隧道内气流方向和速度的风机。
[0016]所述排烟风道朝向所述隧道内部导通开设有多个排烟口，多组所述风机沿所述隧道纵向排列布置，所述风机与所述排烟口纵向交错布置，全部所述风机均与所述监控装置进行控制连接。
[0017]所述监控装置监控到所述隧道内的某管段需要进行排烟时，控制该管段上的各风机的输出风速和风向，降低该管段的自然风速，同时由邻近该处的排烟口将烟气吸入排烟风道内进行排出。
[0018]较佳的，纵向相邻的两个所述排烟口之间至少布置有一组所述风机。
[0019]较佳的，纵向相邻的两组所述风机之间至少布置有一个所述排烟口。
[0020]较佳的，所述风机为双向可逆可调速射流风机。
[0021]较佳的，所述排烟风道的两端口上均设置有排烟风机。
[0022]较佳的，在每一所述排烟口对应设置有一电动开关门，所述电动开关门与所述监控装置控制连接。
[0023]较佳的，相邻所述排烟口间隔100-200m。
[0024]本发明还提出一种隧道内排烟方法，采用上述的隧道内排烟系统进行排烟，包括以下步骤:首先通过所述监控装置快速探测到某段隧道内火灾的发生并进一步确定火灾位置、火灾规模及该段隧道内空气流动特性，在此基础上进行相应目标控制，自动和/或结合操作员手动的调节控制相应风机的转向和转速，使火灾区段的自然风速趋向于零，同时开启着火点范围内的排烟口，实现烟气快速通过对应排烟口被排烟风道吸入并排出，排烟过程中，监控装置保持对该段隧道内空气流动特性的动态监测，对风机运行状态进行实时调難
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[0025]本发明的隧道内排烟系统及其方法的有益效果如下:
[0026]本发明通过监控装置及其方法能够对隧道内的烟气情况进行实时监测，并通过操控各风机的输出风速和风向以及排烟道的工作状态，有效的降低隧道管段的自然风速，有利于将隧道内的烟气由排烟口进入排烟风道内进行排出，避免烟气过度过快扩散，保证隧道管段一定范围内烟气流动呈现一定规律，使隧道内的能见度、温度、有毒有害气体浓度等达到一种可控状态，为隧道消防救援和疏散提供安全、舒适的环境。
[0027]应用了本发明的隧道，在发生火灾的情况下，可对火灾情况下隧道内烟气流动进行控制，能够有效保护隧道衬砌结构免受火灾下的高温辐射，配合隧道消防救援以及疏散构造，一方面可以利用平行于隧道方向的独立隧道或在隧道内行车路面以下的空间建成纵向逃生通道展开；另一方面，由于火灾的发展能得到有效的控制，可以在沿车道层进行疏散后，消防救援通过车道层展开。将单一纵向救援疏散模式和重点排烟系统有机结合。在火灾发生第一时间，本发明可以通过监控装置确定火灾位置、火灾规模及隧道内空气流动特性，在此基础上，通过手动或自动地调节对应风机的转向和转速，使火灾区段的隧道管段的自然风速降低归零，同时开启着火点范围内的重点排烟口，进行排烟作业。
[0028]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为具体实施例隧道内排烟系统结构示意图。
[0030]图2为具体实施例隧道横截面的结构示意图。
[0031]图3为具体实施例的隧道内排烟方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0032]如图1和图2所示，本实施例的一种隧道内排烟系统，其包括:沿隧道100纵向延伸设置的排烟风道200，用于确定隧道内火灾位置、火灾规模及空气流动特性的监控装置300，以及用于改变隧道内气流方向和速度的风机400。
[0033]如图1所示，本实施例的排烟风道200朝向隧道I内部导通开设有多个排烟口210，多组风机400沿隧道I纵向排列布置，风机400与排烟口 210纵向交错布置，全部风机400均与监控装置300进行控制连接。示例性的，如图1所示，本实施例的纵向相邻的两个排烟口 210之间布置一组风机400，纵向相邻的两组风机400之间布置一个排烟口 210，在本实施例中一组风机400为设置在同一隧道横截面上的两个并排设置的风机，图1中未示出监控装置及隧道具体结构，仅主要示出了风机、排烟风道及其排烟口。
[0034]具体的，本实施例的监控装置300监控到隧道100内的某管段需要进行排烟时，控制该管段上的各风机400的输出风速和风向，降低该管段的自然风速，同时由邻近该处的排烟口 210将烟气吸入排烟风道200内进行排出。
[0035]示例性的，如图1所示，本实施例的风机400为双向可逆可调速射流风机，排烟风道200的两端口上均设置有排烟风机220，在每一排烟口 210对应设置有一电动开关门(图中未示出)，所述电动开关门与监控装置300控制连接，相邻排烟口 210间隔100-200m。
[0036]具体的，如图2所示，本实施例的监控装置300包括检测元件310、摄像头320、显示器330和PLC控制器340，将多个检测元件310和摄像头320设置在隧道100内，并与PLC控制器340保持控制连接，通过检测元件310和摄像头320对隧道内的情况进行实时检测和监视，检测元件310可对隧道100内的烟气浓度和流动速度等参数进行检测并反馈到PLC控制器340上，通过摄像头320和显示器330可对隧道内的实时情况进行有效了解，并通过PLC控制器340控制相应风机400的风速和风向，弓丨导隧道100内的气流通过邻近的排烟口210进行快速有效的排放。
[0037]当然了，在其他具体实施例中，监控装置可以根据实际需要采用其他外购件进行组装使用，如采用计算机配合各类传感器进行监控使用等，风机和排烟风机的具体型号和设置数量也可以根据需要进行选购和设置，如纵向相邻的两个所述排烟口之间还可以布置有多组所述风机，纵向相邻的两组所述风机之间还可以布置有多个所述排烟口，此处不再赘述。
[0038]示例性的，利用本实施例的隧道内排烟系统进行排烟的隧道内排烟方法具体如下:
[0039]如图3所示，在应用了本实施例隧道内排烟系统的隧道内，如果隧道内的某处发生火灾，通过监控装置300可以快速探测到火灾的发生并进一步确定火灾位置、火灾规模及该段隧道内空气流动特性，并建立空气特性预测模型，在此基础上进行相应目标控制，自动和/或结合操作员手动的调节控制相应风机400的转向和转速，使火灾区段的自然风速趋向于零(无限接近于零或等于零)，将烟气压制在火灾区段内，同时开启着火点范围内的排烟口 210，使得该火灾区段的烟气不再扩散，实现烟气快速通过对应排烟口 210被排烟风道200及时吸入并排出，排烟过程中，监控装置300保持对该段隧道内空气流动特性的动态监测，实时调整空气特性预测模型，对风机400运行状态进行实时调整，使得一定时间隧道内的车道层一定高度范围内(2m)的能见度、温度、有毒有害气体的浓度能够控制到一定的程度和范围，满足消防救援及疏通逃生的要求。
[0040]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种隧道内排烟系统，包括沿隧道纵向延伸设置的排烟风道，所述排烟风道朝向所述隧道内部导通开设有多个排烟口，其特征在于:所述隧道内排烟系统还包括: 用于确定隧道内火灾位置、火灾规模及空气流动特性的监控装置，以及用于改变隧道内气流方向和速度的风机； 多组所述风机沿所述隧道纵向排列布置，所述风机与所述排烟口纵向交错布置，全部所述风机均与所述监控装置进行控制连接； 所述监控装置监控到所述隧道内的某管段需要进行排烟时，控制该管段上的各风机的输出风速和风向，降低该管段的自然风速，同时由邻近该处的排烟口将烟气吸入排烟风道内进行排出。
2.如权利要求1所述的隧道内排烟系统，其特征在于:纵向相邻的两个所述排烟口之间至少布置有一组所述风机。
3.如权利要求1或2所述的隧道内排烟系统，其特征在于:纵向相邻的两组所述风机之间至少布置有一个所述排烟口。
4.如权利要求1所述的隧道内排烟系统，其特征在于:所述风机为双向可逆可调速射流风机。
5.如权利要求1所述的隧道内排烟系统，其特征在于:所述排烟风道的两端口上均设置有排烟风机。
6.如权利要求1所述的隧道内排烟系统，其特征在于:在每一所述排烟口对应设置有一电动开关门，所述电动开关门与所述监控装置控制连接。
7.如权利要求1所述的隧道内排烟系统，其特征在于:相邻所述排烟口间隔100-200m。
8.—种隧道内排烟方法，其特征在于:采用权利要求1-7任一项所述的隧道内排烟系统进行排烟，包括以下步骤: 首先通过所述监控装置快速探测到某段隧道内火灾的发生并进一步确定火灾位置、火灾规模及该段隧道内空气流动特性，在此基础上进行相应目标控制，自动和/或结合操作员手动的调节控制相应风机的转向和转速，使火灾区段的自然风速趋向于零，同时开启着火点范围内的排烟口，实现烟气快速通过对应排烟口被排烟风道吸入并排出，排烟过程中，监控装置保持对该段隧道内空气流动特性的动态监测，对风机运行状态进行实时调整。
【文档编号】E21F1/00GK104153805SQ201410373141
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】宁佐利, 顾金龙, 王莉, 胡波, 胡峥, 王晓波, 刘涛, 宋飞 申请人:上海市城市建设设计研究总院