两个地下综合管廊通风系统设计案例值得学习Word格式.docx
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GB50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第7.2.1条规定,“综合管廊宜采用自然进风和机械排风相结合的通风方式。
天然气管道舱和含有污水管道的舱室应采用机械进、排风的通风方式。
”根据该条规定,燃气管道舱采用机械进风、机械排风方式,其他舱室采用自然进风、机械排风方式。
4通风系统组成
管廊的每个舱室设置防火分区,每个防火分区设置独立的通风系统。
各通风系统包括通风孔、风道、风机(或风机箱)、防火阀。
5各舱室每个防火分区的通风量确定
5.1蒸汽管道舱通风量确定
①蒸汽管道散热损失计算
蒸汽管道以架空方式敷设在管廊内,假设管道保温层为单层,则蒸汽管道散热损失[1]计算公式为:
②排除余热所需的通风量计算
每个防火分区排除余热所需的通风量计算公式为[2]:
如果考虑舱室内的部分热量通过舱壁和底板传递给土壤,通风量可以减少。
则考虑土壤传热后的每个防火分区排除余热所需通风量计算公式[2]为:
通过公式
(2)计算得到的通风量较大,蒸汽管道的热量损失全部由通风系统排除。
公式(3)考虑蒸汽管道舱侧壁和底板向土壤传热,排除舱内余热的通风量相应减少。
③本工程蒸汽管道舱的通风量计算结果
根据当地供热部门提供的资料:
蒸汽管道运行压力为1.3MPa,运行温度为230℃,工作钢管公称管径为350mm,壁厚为8mm。
保温材料为玻璃棉,厚度为140mm。
则D0=377mm,D=657mm。
玻璃棉热导率为0.047W/(m·
K),表面传热系数为11.63W/(m2·
K)。
管廊夏季环境温度为35.5℃,进风温度为31.3℃,排风温度为40℃。
蒸汽管道舱每个防火分区与土壤的接触面积为1600m2,即管廊侧壁和底板向土壤的传热面积为1600m2。
管廊侧壁和底板接触的土壤温度最高为20.5℃,因此管廊和土壤的温差为15℃。
将上述相关参数代入公式
(1)~
(2),计算得到蒸汽管道散热损失为50.2W/m2,蒸汽管道舱每个防火分区的通风量为13122m3/h,此风量对应蒸汽管道舱通风换气次数为8.2次/h。
将上述相关参数代入公式
(1)、(3)和(4),得到蒸汽管道舱每个防火分区向土壤散热的热流量为6480W,考虑蒸汽管道舱每个防火分区向土壤传热后得到的通风量为11069m3/h,此风量对应蒸汽管道舱通风换气次数为6.9次/h。
综合考虑工程造价、运行费用等因素,蒸汽管道舱每个防火分区通风量选用11069m3/h。
此风量对应的换气次数满足GB50838—2015第7.2.2条的规定。
5.2水信舱通风量确定
水信舱通风量根据舱室断面尺寸、防火分区长度、事故通风换气次数(6次/h)确定。
计算得水信舱每个防火分区的最大通风量为27216m3/h。
5.3燃气管道舱通风量确定
燃气管道舱通风量根据舱室断面尺寸、防火分区长度、事故通风换气次数(12次/h)确定。
计算得燃气管道舱每个防火分区的最大通风量为9576m3/h。
5.4电力电缆舱通风量确定
①电力电缆舱散热量
根据当地电力部门资料,得知本工程电力电缆舱每个防火分区的电力电缆散热热流量为56000W。
②排除余热所需通风量计算
电力电缆舱每个防火分区的全面通风量计算公式[2]:
根据式(5)(式(5)中其他参数值同蒸汽管道舱)计算得到电力电缆舱每个防火分区的全面通风量为17744m3/h,此风量对应电力电缆舱通风换气次数为9次/h。
考虑舱室侧壁和底板向土壤传热(计算方法同蒸汽管道舱),电力电缆舱每个防火分区的通风量为15473m3/h,此风量对应电力电缆舱通风换气次数为8次/h。
综合考虑工程造价、运行费用等因素,电力电缆舱每个防火分区的通风量选用15473m3/h。
此风量对应换气次数满足GB50838—2015第7.2.2条的规定。
6风机的选择与安装
①风机的选择
各舱室每个防火分区的风机选择见表2。
表2各舱室每个防火分区的风机选择
②风机安装
以水信舱、燃气管道舱的通风孔剖面为例,管廊轴流风机、风机箱的安装分别见图2、3。
图2水信舱通风孔剖面
图3燃气管道舱通风孔剖面
7通风口面积计算
根据舱室每个防火分区的通风量及规范要求的最大允许风速,计算得到各舱室的最小通风口面积,见表3。
表3各舱室的最小通风口面积
8通风系统方面的其他注意事项
①当管廊内部发生火灾时,采用隔氧灭火控制火灾蔓延,为此通过电动方式关闭通风口处的防火阀。
待火熄灭,通过电动方式开启防火阀、风机(箱)排烟。
②燃气管道舱选用防爆型风机箱、防火阀。
③通风系统兼顾排烟,风机选择耐高温消防风机,可以选择双速风机。
9综合管廊通风系统运行
综合管廊内每个舱室设置温度、湿度、含氧量等检测装置,燃气管道舱还要设置燃气泄漏报警器,以便控制通风系统的运行。
GB50838—2015第7.2.2条规定,“正常通风换气次数不应小于2次/h,事故通风换气次数不应小于6次/h;
天然气管道舱正常通风换气次数不应小于6次/h,事故通风换气次数不应小于12次/h;
舱室内天然气浓度大于其爆炸下限浓度值(体积分数)20%时,应启动事故段分区及其相邻分区的事故通风设备。
①正常通风工况:
按照GB50838—2015第7.2.2条规定执行。
②巡视工况:
为了安全考虑,巡视维护人员进入管廊前,应该保证管廊内温度、湿度、含氧量达到卫生标准。
③事故通风工况:
当管廊内的检测装置报警时,开启相应通风区间的通风设备。
④发生火灾及灾后排烟工况:
当管廊某个防火分区内发生火灾,自动关闭该防火分区和相连防火分区的防火阀和风机,相应防火分区处于密闭缺氧状态,以利于灭火。
待确认火熄灭后,开启相应防火分区的防火阀和风机,进行排烟。
10结论和建议
①结论
合理计算散热管线的热量损失,决定风机的选型和通风系统的造价及运行成本。
②建议
a.合理选择综合管廊内蒸汽管道的保温材料及厚度,控制蒸汽管道保温层外表面温度,减少蒸汽管道向管廊内的散热量,以便减小风机通风量,降低工程造价和运行费用。
b.蒸汽管道舱、电力电缆舱的余热尽量由通风机排出管廊,减少管廊向土壤的散热,以保持土壤温度平衡。
包头地下综合管廊
包头市某综合管廊工程全长约12.15km,取其中某段长度为1.60km的管廊作分析,其标准段断面见图1,拟容纳的管线包括110kV高压电缆(8回)、10kV电力(12回)、信息(22孔)、热力(2×
DN700)、给水(DN600)、中水(DN600)、污水(DN1200)、燃气(DN315)等管线,拟布置于道路红线外南侧绿化带中。
各舱室通风区间参数见表1。
1通风量计算
1.1计算条件
1)热水管道运行温度为110℃,钢管外径为DN720×
8(共2根),保温材料为离心玻璃棉,厚度为140mm,相关参数为:
ta=40℃,D0=720mm,D1=1000mm,λ=0.0446W/(m·
K),αs=11.63W/(m2·
K);
舱室内夏季的环境温度为35.5℃,进风温度取当地夏季室外通风计算干球温度27.4℃,排风温度为40℃。
2)10kV电缆(12回)采用三芯电缆(铜芯),允许持续载流量为350A,电缆的截面积为300mm2;
110kV电缆(8回)采用三根单芯电缆呈品字形配置(铜芯),允许持续载流量为420A,电缆的截面积为630mm2。
3)采用简化计算方法、考虑夏季舱室通过舱壁和底板(顶板)传递给土壤的热量时,需要确定与土壤直接接触的舱室侧壁和底板(顶板)的表面平均温度,根据以往工程经验取21.5℃,Δt=14℃。
1.2计算结果
将上述参数代入式
(1)~(9),计算得到单根DN700热水管道的散热损失为19.8W/m2,综合舱(含热力管道)舱壁和底板传递给土壤的热量为8512W,排除余热所需通风量为9003m3/h,校核换气次数要求,可得到设计通风量为33744m3/h。
对于电力舱,按电缆的允许持续载流量计算,则10kV三芯电缆单位长度的热损失功率为24.5W/m,110kV单芯电缆单位长度的热损失功率为5.6W/m,同时使用系数取0.70,电力舱单个通风区间内的电缆总发热量为119.95kW,通过舱壁和底板传递给土壤的热量为5.82kW。
各舱室的通风量计算结果见表2。
2设备选型
该工程采用机械进风+机械排风的通风方式,各舱室通风机选型见表3。
3风亭百叶面积计算
表4中列出了各舱室单个通风区间的风亭最小百叶面积,当多个通风区间的风亭百叶合并设置时,风亭最小百叶面积需相应累加。
通风口剖面
以综合舱、电力舱为例,通风口剖面图如图2所示。
构成通风系统的要素
1.机械风机
为了保持综合管廊内的通风情况良好,一般设计时非燃气仓会在防火分区的一端设置自然进风口,另一端设置机械排风口,机械排风口安装机械排风机。
天然气舱在防火分区的一端设置机械进风口,另一端设置机械排风口。
风机应选择节能型,低噪声,双速风机。
以便在平时节能低速运行,事故排烟时高速运行。
2.防暴风机
然气舱的风机要采用防爆风机。
风机模型图
3.电动风阀
电动风阀:
通俗来说就是风道上的电动阀门,用来控制风道内气体的流量和风道的开关。
a.安装在进风口上方
b.安装在排风口下方
c.控制方式可以手动控制也可以远程控制开启
平时常开,非燃气舱发生火灾时关闭,灭火后开启
d.易燃气舱可燃气体超过爆炸下限20%时,电动风阀开启。
模型图
4.自然进风口
综合管廊的每个舱室应设置人员出入口、逃生口、吊装口、进风口、排风口、管缘分支口等。
然气管道舱室的排风口与其他舱室排风口、进风口、人员出入口以及周边建筑物口部距离不应小于10米。
天然气管道舱室的各类孔口不得与其他舱室连通,并应设置明显的安全警示标识。
自然进风口截面图
自然进风口上视图
自然进风口效果图
a.尺寸:
自然进风口地上带百叶窗的通风室一般长10米多起点从管廊顶部开始到地上部分高3.5米到4米按照管廊覆土2.5米算,地面高度1.5米左右。
管廊顶部的通风口2米X1米左右,雨污舱1米X1米左右。
b.位置
自然进风口一般设置在防火分区的两端,与设备间和逃生口结合设计。
其中综合舱、雨污舱、电力舱结合设计共用一个进风口。
按照一个防火分区200米为例,自然进风口的设计一般为两个防火分区合在一起建设。
如下图
天然气舱的进风口和其他舱室的进风口分开设置,间隔30米以上,而且天然气舱的一般为机械进风口。
外部实景:
外部实景
内部实景
5.机械排风口
自然排风的话效率极低难以保证空气的有效流通,所以每个舱的防火分区端部(或中部)会设置机械排风口,用
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