Reklama
Reklama
 
 
 
Reklama
Systemy wentylacji pożarowej tuneli drogowych
Ocena użytkowników: / 2
SłabyŚwietny 
Data dodania: 27.05.2015

Ciągły rozwój infrastruktury komunikacyjnej, jaki obserwujemy od wielu lat, związany jest z rosnącym zapotrzebowaniem na zapewnienie szybkiego i bezkolizyjnego przemieszczania się ludzi oraz transportu towarów w obrębie aglomeracji miejskich i poza nimi. Jednym z kluczowych obiektów komunikacyjnych, wpływających pozytywnie na szybki transport ludzi w miastach, są sieci metra i pre-metra.

W Polsce takie rozwiązania zostały zastosowane w Warszawie (I i II linia metra), Krakowie (Krakowski Szybki Tramwaj) oraz w Poznaniu (Poznański Szybki Tramwaj). Również w innych miastach rozważana jest budowa systemu szybkiej komunikacji miejskiej, m.in. Szczeciński Szybki Tramwaj. Inną metodą zapewnienia płynnego ruchu pojazdów w obrębie aglomeracji miejskich jak i poza nimi jest budowa nowych dróg oraz przebudowa i rozbudowa istniejących układów komunikacyjnych. Częstym elementem owych układów komunikacyjnych są tunele drogowe. Z uwagi na charakter tego obiektu, bardzo ważne jest zapewnienie wymaganego poziomu bezpieczeństwa użytkowania, jak i bezpieczeństwa pożarowego.

 

Punkt 9 Dyrektywy 2004/54/WE Parlamentu Europejskiego i Rady [1] z dnia 29 kwietnia 2004 r. w sprawie minimalnych wymagań bezpieczeństwa dla tuneli w transeuropejskiej sieci drogowej stanowi, że bezpieczeństwo w tunelach wymaga licznych środków, dotyczących między innymi geometrii tunelu i jego projektu, urządzeń bezpieczeństwa, obejmujących znaki drogowe, zarządzanie ruchem, szkolenie służb ratunkowych, zarządzanie zdarzeniami, zapewnienie informacji dla użytkowników, jak najlepiej zachowywać się w tunelach i zapewnienie łączności między odpowiedzialnymi władzami i służbami ratunkowymi, takimi jak policja, straż pożarna i grupy ratownicze.

 

W aspekcie bezpieczeństwa ważną pozycję stanowią również systemy wentylacji, zarówno bytowej jak i pożarowej. 

 

System wentylacji w warunkach normalnej eksploatacji ma za zadanie obniżenie stężenia zanieczyszczeń gazowych i pyłowych oraz zapewnienie wymaganego zasięgu widzialności. W warunkach pożaru system wentylacji odpowiedzialny jest za skuteczne odprowadzanie dymu i ciepła gwarantujące możliwość ewakuacji osób znajdujących się w tunelu oraz wspomaganie prowadzenia działań ratowniczo-gaśniczych. Spełnienie tych wymagań uzyskuje się przez zapewnienie właściwego, pod względem prędkości i kierunku, przepływu powietrza w tunelu.

 

 

System wentylacji naturalnej

 

 

W tunelach wentylowanych naturalnie ruch powietrza wzdłuż tunelu wywołany jest przez czynniki atmosferyczne oraz poruszające się pojazdy. Kierunek przepływu zależy od panujących w danym momencie warunków meteorologicznych, a także od natężenia ruchu pojazdów. Wpływ przemieszczających się w tunelu pojazdów na przepływ powietrza jest uzależniony od rodzaju ruchu, prędkości pojazdów oraz wymiarów geometrycznych tunelu. W tunelach, w których ruch odbywa się w obu kierunkach (o ile kierunki ruchu nie są oddzielone), obserwuje się znacząco mniejszą skalę tzw. efektu tłoka niż w tunelach o dopuszczonym ruchu tylko w jednym kierunku, ze względu na oddziaływanie na siebie dwóch mas powietrza płynących w przeciwnych kierunkach. Prędkość przemieszczających się pojazdów decyduje o prędkości poruszającego się powietrza. W przypadku tunelu, w którym występuje zator drogowy lub pojazdy poruszają się z niewielką prędkością, wielkość efektu tłoka jest pomijalna.

 

 

2015 05 79 2

 

 

Innym czynnikiem również decydującym o prędkości przepływu powietrza jest stosunek pola przekroju zajmowanego przez poruszające się pojazdy do pola przekroju tunelu, tzw. współczynnik wypełnienia przekroju. Im wartość współczynnika wypełnienia przekroju jest bliższa jedności, tym wielkość efektu tłoka staje się większa.

 

W przypadku pożaru, ze względu na zatrzymany ruch pojazdów, efekt tłoka nie występuje. Jedynym czynnikiem wywołującym ruch powietrza są warunki atmosferyczne, różnica ciśnienia między głowicami tunelu i oddziałujący wiatr oraz zjawisko konwekcji naturalnej spowodowane rozwojem pożaru.

 

 

2015 05 80 1

 

 

Duża zmienność prędkości przepływu powietrza oraz kierunku przepływu w tunelu w warunkach pożaru jest zjawiskiem szczególnie niepożądanym. Może ona powodować zaburzenie zakładanego rozdziału warstwy dymu od warstwy chłodnego powietrza [2, 3].

 

Dopuszczalna długość tunelu wyposażonego w system wentylacji naturalnej jest zróżnicowana w poszczególnych krajach i wynika z obowiązujących w nich uregulowań prawnych (tab. 1.). Przykładowo w Niemczech [4] wynosi ona 600 m w odniesieniu do tuneli, w których ruch odbywa się w jednym kierunku oraz 400 m przy dopuszczonym ruchu pojazdów w dwóch kierunkach. We Francji [5] dopuszczalna długość tunelu wentylowanego naturalnie zależy od jego lokalizacji – w odniesieniu do tuneli w obszarze miejskim wynosi ona 300 m, zaś w obszarze podmiejskim – 500 m. W przypadku, kiedy natężenie ruchu nie przekracza 2000 pojazdów na dzień na pas ruchu, tunel wentylowany naturalnie we Francji może mieć długość nawet 1000 m. W Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej wentylacja naturalna może być stosowana w tunelach o długości nieprzekraczającej 240 m. W Polsce, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej [6, 7] wentylowane naturalnie mogą być tunele jednokierunkowe, niezagłębione, o małym natężeniu ruchu, o długości do 600 m i zagłębione o długości do 400 m. W przypadku tuneli o dużym natężeniu ruchu, z zatorami, dopuszczalną długość tunelu z wentylacją naturalną w Polsce ogranicza się do 200 m.

 

 

2015 05 79 1

 

 

W dyrektywie 2004/54/WE [1] dotyczącej tuneli w sieci transeuropejskiej nie podano informacji o dopuszczalnej długości tuneli wentylowanych naturalnie. Na podstawie wymogu stosowania wentylacji mechanicznej w odniesieniu do tuneli o długości powyżej 1000 m i natężeniu ruchu powyżej 2000 pojazdów na dzień, licząc na jeden pas ruchu, można wnioskować, że tunele krótsze mogą być wentylowane naturalnie. 

 

Z doświadczeń badawczych autorów [8, 9] wynika, że w przypadku uwzględniania w procesie wymiarowania tunelu systemów wentylacji zakres stosowania wentylacji naturalnej jest uzależniony od usytuowania tunelu oraz prędkości i kierunku oddziałującego wiatru. Nawet w odniesieniu do tuneli o długości nieprzekraczającej 200 m może wystąpić konieczność stosowania systemu wentylacji mechanicznej.

 

 

System wentylacji mechanicznej

 

(...)

 

System wentylacji mechanicznej wzdłużnej

 

(...)

 

System wentylacji mechanicznej poprzecznej

 

(...)

 

System wentylacji mechanicznej półpoprzecznej

 

(...)

 

Podsumowanie

 

 

Dobór odpowiedniego systemu wentylacji stanowi o stanie środowiska w tunelu w warunkach normalnej eksploatacji oraz w warunkach pożaru. Dokonując wyboru systemu wentylacji, należy zwrócić szczególną uwagę na zakres jego stosowania oraz wymagania, jakie należy spełnić, aby system mógł skutecznie funkcjonować. Obecnie w naszym kraju jedynym kryterium wyboru systemu wentylacji tunelu jest jego długość. Prowadzone badania wskazują na konieczność uwzględnia dodatkowych czynników, takich jak: lokalizacja tunelu, natężenie ruchu, rodzaj pojazdów, jakie będą się poruszały w tunelu, wpływu wiatru i innych. Po wyborze rodzaju systemu wentylacji zespoły projektowe muszą zmierzyć się z określeniem mocy pożaru, w odniesieniu do której zaprojektowany system wentylacji ma funkcjonować skutecznie. Zagadnienie to wraz z metodyką obliczeń systemu wentylacji wzdłużnej zostanie omówione w drugiej części artykułu.

 

 

mgr inż. Ewa SZTARBAŁA
doradztwo w zakresie projektowania
i symulacji systemów wentylacji pożarowej
w obiektach budowlanych oraz
bezpieczeństwa pożarowego, firma ARDOR

dr inż. Grzegorz SZTARBAŁA
Adiunkt w Katedrze Fizyki Budowli
i Materiałów Budowlanych Politechniki
Łódzkiej, ekspert w zakresie wentylacji
pożarowej i ochrony pożarowej budynków
oraz symulacji komputerowych dotyczących
przepływów

 

 

LITERATURA:

[1] Dyrektywa 2004/54/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 kwietnia 2014 r., w sprawie minimalnych wymagań bezpieczeństwa dla tuneli w transeuropejskiej sieci drogowej.

[2] HAERTER: Fire test in the Ofenegg Tunnel in 1965. Proceedings of the International Conferences on Fire in Tunnels. Boras. Sweden. 1994.

[3] D. LACROIX: New French recommendations for fi re ventilation in road tunnels. 9th International Conference on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels. Aosta. Italy. 1997.

[4] RABT: Richtlinien fur die ausstattung und den betrieb von strassentunnelenForschunsgessellschaft fur Strassen- und Verkehrswesen. Cologne. Germany. 1994.

[5] D. LACROIX: New French recommendations for fi re ventilation in road tunnels. 9th International Conference on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels. Aosta. Italy. 1997. 

[6] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja, w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty inżynierskie i ich ustyuowanie. 2000.

[7] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 29 maja 2012, zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie. 2012.

[8] G. SZTARBAŁA: Oddziaływanie wiatru na przepływ powietrza w tunelu w warunkach pożaru. Warszawa. 2012, rozprawa doktorska.

[9] G. SZTARBAŁA: Oddziaływanie wiatru na przepływ powietrza w tunelach drogowych wentylowanych naturalnie. Budownictwo i Architektura nr 12/2013. 2013.

[10] F. TARADA i R. BRANDT: Impulse Ventilation for Tunnels – A State of the Art Review. 13th International Symposium on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels. New Brunswick. New Jersey. USA. 2009.

[11] World Road Association (PIARC), Road Tunnels: Vehicule Emmisions and Air Demand for Ventilation. Paris. France. PIARC. 2012.

[12] W. D. KENNEDY, J. A. GONZALES i J. G. SANCHEZ: Deriviation and application of the SES critical velocity equations. ASHREA Trans: Research. nr 102(2). 40-4. 1996.

[13] P. BAKKE i S. J. LEACH: Methan roof layers. Safety in Mines Research Establishment. Buxton. UK. 1960.

[14] C. LEE, R. CHAIKEN i J. SINGER: Interaction between duct fires and ventilation flow: an experimental study. Combustion Science & Technology. nr 20 (1-2). pp. 59-72. 1979.

 

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

  • Pompy ciepła 2018

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.