一种基于季风的隧道竖井通风排烟装置的制作方法

本实用新型涉及隧道通风排烟领域，具体的是一种基于季风的竖井通风排烟装置。

背景技术：

近年来，随着中国经济的快速发展，在山岭重丘区隧道也被广泛采用，特长隧道也不断增多。隧道是一种修建在地下或水下铺设铁路并供机动车辆通行的建筑物。而隧道是一个半封闭空间，在隧道的日常运营中，车辆排放出如CO、NOx等有害废气和烟尘，当排放的有害废气和烟尘超过一定浓度时会严重损害隧道内驾驶员与乘客的身体健康，且一旦隧道内发生难以扑救的火灾，隧道内的温度和烟气都会迅速累积，因此必须对隧道进行通风。

利用定向射流风机等进行隧道纵向机械排烟是当下一种比较成熟的通风方式，但是这种机械排烟方式会造成较大的能耗。为了节省能源和优化排烟效果，国内外近几年来十分关注适宜于隧道的竖井自然排烟方式，它是指在隧道顶部每间隔一定距离与外界大气相连通的通风竖井，在日常运营中使得隧道内的废气与烟尘与外界新鲜空气进行交换；当隧道内发生火灾时，可利用烟气在竖井中的烟囱效应进行自然排烟。自然排烟方式在运行过程中无需消耗电能，因此大大节省了隧道运营成本，具有非常明显的经济性。

然而，使用竖井自然排烟时，竖井的通风能力与竖井内气流的强度与方向、竖井内外温差密切相关。一般来说，竖井内气流强度越大，方向为正向时，竖井的通风能力越好。但是，由于日常隧道和竖井内风速大小及方向的不确定性导致竖井通风日常排气及火灾时排烟效果难以保证。如何保证此类隧道及竖井内的气流强度与方向就成了棘手的问题。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于季风的隧道竖井通风排烟装置，以期能加快排烟道及竖井内气流向上传输速率从而能提升隧道排烟效率。

为实现上述目的，本实用新型采用技术方案如下：

一种基于季风的隧道竖井通风排烟装置，在隧道顶部或侧上方设有与竖井相连通的排烟道，竖井与外界连通，所述排烟道内设有防火安全阀，两隧道排烟道通过一横向互通风道连接，所述防火安全阀均位于横向互通风道下方；在竖井合适位置连接有进口为喇叭形的竖井送风道送风道，所述竖井送风道送风道与竖井通过上送风口与下送风口连通，且上送风口与下送风口内均设置了控制阀门；所述竖井送风道内设有空气压缩机与风轮，所述空气压缩机与设置在喇叭形风口处风轮相连接；竖井内沿竖井竖向均匀分布设有蓄热装置。

其中，所述排烟道、竖井、竖井送风道送风道、上送风口、下送风口均由钢筋混凝土搭建。

其中，所述上送风口与下送风口均沿竖井以一定倾角向上或向下。

其中，所述排烟道与竖井交口、排烟道与横向互通风道、上送风口与竖井交口、下送风口与竖井交口均为圆弧形。

其中，所述竖井内设有发热装置，所述发热装置由沿竖井竖向均匀分布的正方形热电阻丝组成，且竖井内壁涂有绝热材料。

其中，所述上送风口、下送风口、竖井送风道送风道均设置在山体外，且位置为该地方季风风向正对位置；喇叭形风口可以有多个对应不同方向连接同一竖井送风道；上送风口、下送风口均与竖井为山体外连通。

其中，所述上送风口、下送风口、竖井送风道送风道整体底部设有承重柱。

其中，所述排烟道沿隧道全长或隧道中部每间隔一定距离纵向布设。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：相比较现有隧道自然通风排烟方式，注意到，在季风比较频繁的区域尤其在中国新疆、陕西等地区隧道较多且常年风力较大，在这种情况下本实用新型通过在竖井合适位置处，在竖井合适位置连接有进口为喇叭形的竖井送风道，所述竖井送风道与竖井通过上送风口与下送风口连通，且上送风口与下送风口内均设置了控制阀门；所述竖井送风道内设有空气压缩机与风轮，所述空气压缩机与设置在喇叭形风口处风轮相连通；自然风通过风口进入到喇叭口风轮处带动风轮转动，从而带动空气式压缩机工作，使风力急剧进入竖井送风道从而进入竖井内，同时，通过在竖井内沿竖井向上均匀设置热电阻丝的方法，加热竖井内的空气，驱动竖井内空气向上流动，两者相辅相成从而能提升隧道内自然通风方式下的通风排烟效率，减少烟气在隧道中纵向蔓延长度，可有效排除隧道日常运营时隧道内积聚的废气且可在隧道发生火灾时快速排烟。适用于各种断面的单、双向隧道。

在排烟道内设有防火安全阀，可保证在一侧隧道内发生火灾时，烟气不会蔓延至另一个隧道。两隧道排烟道通过一横向互通风道连接的设置，可使得在隧道发生火灾时气流并行、热压增倍，更有利于两个排烟道通风能力的相互补充和提升；在竖井送风道内设有风速控制阀，可控制排进竖井内的风力流速，将上送风口与下送风口分别设置，可很好的满足日常运营时隧道内的换气需求以及隧道发生火灾时通风排烟需求。将排烟道送风口设置为一定倾角，可提高竖井内气流运动速率。

在竖井内设有正方形热电阻丝发热装置，可加热竖井内空气，使竖井内外产生密度差完成热压到风压的转换，驱动竖井内空气向上流动。竖井内壁涂有绝热材料，降低了竖井内气体热量散失，有助于加快竖井内气体温度的上升。

将两排烟道与横向互通风道、两排烟道与竖井交口、竖井送风口与竖井交口均设为圆弧形，有助于减少风能量损耗，提升隧道排烟效率。

将上送风口、下送风口、竖井送风道、风力储存仓均设置在山体外，且位置为该地方季风风向正对位置；喇叭形风口可以有多个对应不同方向连接同一竖井送风道，有助于最大程度利用隧道所在地区自然风。上送风口、下送风口均与竖井为山体外连通，有助于减少施工难度，降低施工成本。

排烟道可以沿隧道全长或隧道中部每间隔一定距离纵向布设，只在隧道中部设置时，在隧道口两端不设排烟风道的路段长度应小于或等于规范值。

附图说明

图1为一种基于季风的隧道竖井通风排烟装置横断面示意图；

图2为未火灾时系统运行图；

图3为发生火灾时系统运行图；

图4为竖井横断面示意图；

图中：1为隧道，2为排烟道，3为防火安全阀，4为竖井，5为上送风口，6为下送风口，7为竖井送风道，8为横向互通风道，9为空气压缩机，10为风轮，11为承重柱，12为山体，13为控制阀门，14为风，15为烟气，16为热电阻丝。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本实用新型。

如图1所示为一种基于季风的隧道竖井通风排烟装置横断面示意图，同样适用斜井。在隧道1侧上方设有与竖井4相连通的排烟道2，排烟道2一端连接隧道1侧上方设置的排烟风口，另一端连接竖井4竖井与外界连通，所述隧道1侧上方排烟风口其直径大小由隧道1日常运营稀释及排除隧道1废气以及火灾发生时为满足快速排烟所需求的风量、设计风速决定。所述排烟道2可以沿隧道1全长或隧道1中部每间隔一定距离纵向布设，只在隧道1中部设置时，在隧道1口两端不设排烟风道的路段长度应小于或等于规范值。所述排烟道2内设有防火安全阀3，可保证在一侧隧道1内发生火灾时，烟气不会蔓延至另一个隧道1。两隧道1排烟道2通过一横向互通风道8连接的设置，可使得在隧道发生火灾时气流并行、热压增倍，更有利于两个排烟道通风能力的相互补充和提升；在竖井4合适位置连接有进口为喇叭形的竖井送风道7，所述竖井送风道7与竖井4通过上送风口5与下送风口6连通，且上送风口5与下送风口6内均设置了控制阀门13；竖井送风道7内设有空气压缩机9与风轮10，所述空气压缩机9与设置在喇叭形风口处风轮10相连通，自然风14通过风口进入到喇叭口风轮处带动风轮10转动，从而带动空气式压缩机9工作，使风力急剧由竖井送风道7进入竖井内，从而加速竖井4内气流向上运动。竖井4内沿竖井竖向均匀分布设有发热装置，发热装置由沿竖井4竖向均匀分布的正方形热电阻丝16组成，发热装置的设置可加热竖井4内空气，使竖井4内外产生密度差完成热压到风压的转换，驱动竖井4内空气向上流动。发热装置与竖井4送风口风力的组合，两者相辅相成加快了排烟道2以及竖井4的气体向上运动速率，从而提升隧道1内自然通风方式下的通风排烟效率。内壁涂有绝热材料，可减少竖井内气体热量散失，有助于加快竖井内气体温度的上升。

为减少气流在该排烟装置中的损失，提高竖井4内气流运动速率，所述两排烟道2在竖井交汇处都沿竖井4以圆弧按照一定倾角向上与竖井4连接，所述两排烟道2在横向互通风道8交汇处以圆弧按照一定倾角与横向互通风道8连接，所述上送风口5、下送风口6分别以圆弧按照一定倾角向上或向下与竖井4连接，上述圆弧转弯半径不下于10m。排烟道2与竖井4交口、排烟道2与横向互通风道8、上送风口5与竖井4交口、下送风口6与竖井4交口均为圆弧形，有助于减少风能量损耗，提升隧道1排烟效率。上送风口5、下送风口6、竖井送风道7均设置在山体外，且位置为该地方季风风向正对位置；喇叭形风口可以有多个对应不同方向连接同一竖井4送风道，有助于最大程度利用隧道1所在地区自然风。上送风口5、下送风口6均与竖井为山体12外连通，这种设置方式有助于减少施工难度，降低施工成本。

本实用新型工作原理如下：

正常工作时，如图2所示为未火灾时系统运行图，此时排烟道防火安全阀3为关闭正常通风状态，此时自然风14由喇叭形风口风轮处带动风轮10转动，从而带动空气式压缩机9工作，上送风口5控制阀门打开，上送风口5控制阀门13关闭，风力由自然连通道由下送风口6进入竖井4内，从而经由排烟道2从隧道1排烟风口吹入隧道1内，以达到稀释隧道1内由日常运营产生的废气目的，加速隧道1内废气由隧道两端出口排出，保证正常情况下隧道1内换气通风。

当隧道1内发生火灾时，如图3所示：此时未火灾隧道1排烟道2内防火安全阀3打开，火灾隧道1内烟气由隧道1侧上方设置的排烟风口进入排烟道2从而由竖井4排出，此时自然风由喇叭形风口风轮处带动风轮10转动，从而带动空气式压缩机9工作，关闭下送风口6控制阀门13，使风力急剧由竖井送风道7通过上送风口5进入竖井4内从而提升隧道内烟气15排出速率。同时竖井4内加热装置打开，热电阻丝16工作发热，从而提高竖井4内温度加速排烟道2及竖井4内气体向上流动，从而带动隧道1内烟气排出速率，以起到快速排烟的效果。