VJETR_RUD_Tuneli.pdf

Vjetrenje tunela i podzemnih prostorija Vjetrenje tunela

D. Vrkljan RGN-fakultet, Zagreb 2001. 1

VJETRENJE TUNELA

U vjetrenju tunela razlikujemo: separatno vjetrenje tijekom izgradnje (probijanja, iskopa, izrade) tunela

vjetrenje tunela tijekom eksploatacije (uporabe, po izgradnji)

Vjetrenje tunela tijekom eksploatacije bitno se razlikuje za cestovne tunele u odnosu na eljeznike i tunele podzemne eljeznice. Obzirom na znaaj i rairenost izloiti e se vjetrenje cestovnih tunela. Osnovna zadaa vjetrenja tunela je razreivanje otrovnih plinova ispod maksimalno dozvoljenih koncentracija. U cestovnom prometu prevladavaju vozila sa benzinskim motorima, pa je dominantni otrovni plin ugljini monoksid CO. Dizelski motori isputaju vie duinih oksida, pa se zahtjeva intenzivnije zraenje uslijed smanjene vidljivosti. Sekundarno, vjetrenje tunela, treba osigurati povoljne atmosferske uvjete za boravak i rad ljudi u tunelu (temperatura, vlaga, brzina zraka). VJETRENJE TUNELA U IZGRADNJI Tri osnovna sistema separatnog vjetrenja su tlano, sisajue i kombinirano. tlano, sisajue i kombinirano

Slika 1. Sistemi separatnog vjetrenja tunela a. tlano b. sisajue c. kombinirano



Osnovni nedostak tlanog vjetrenja je polagano vraanje oneiene zrane struje po profilu tunela (prostorije). Oplakivanje radilita svjeom zranom strujom je dobro. Pri sisajuem vjetrenju svjei zrak malom brzinom ulazi u prostoriju, dok istroeni zrak velikom brzinom izlazi u atmosferu. Oplakivanje radilita svjeim zrakom je slabo.

Slika 2. Izolinije brzina strujanja zraka

a. sisajue b. tlano Kombiniranim vjetrenjem otklanjaju se nedostaci tlanog i sisajueg vjetrenja. Udaljenost ventilatora od portala tunela mora onemoguiti mijeanje ulaznog i izlaznog zraka, to je ovisno o rui vjetrova. Separatno vjetrenje podzemnih prostorija provodi se do trenutka njihova ukljuivanja u protonu zranu struju. Separatno vjetrenje tunela provodi se do probijanja tunela, odnosno spoja tunela s vjetrenim oknom ili drugom podzemnom prostorijom povezanom sa atmosferom. Proraun separatnog vjetrenja Pri separatnom vjetrenju du zrakovoda dolazi do gubitaka zraka na spojevima cijevi odnosno na oteenim dijelovima. Iz tog razloga koliina zraka na izlazu iz zrakovoda manja je u odnosu na ulaznu koliinu koju daje ventilator. Za cijev promjera D i povrine poprenog presjeka A dolazi na duljini dx do pada tlaka za iznos dp i smanjenja brzine u iznosu dv (slika 3). Prema Darcy-Weisbachovoj jednadbi pad tlaka dp na duljini dx iznosi:

2

2 = vDdxdp (1)



Slika 3. Pad tlaka i brzine uzdu zrakovoda Promjena brzine dv na duljini dx ovisi o povrini otvora i brzini istjecanja v:

dxvDfdvD = 4

2

(2)

gdje je f*- stvarna povrina istjecanja Stvarna povrina istjecanja f* ovisi o f i koeficijentu lokalnog otpora pri istjecanju :

'*

1ff = + (3)

f- geometrijska povrina istjecanja po m2 oboda cijevi

Sreivanjem jednadbi (1) i (2) dobiju se jednadbe strujanja u cijevima:

2

2 = vDdx

dp (4)

vD

fdxdv =

*4 (5)

Vrijednosti i f* mogu se utvrditi na zrakovodima razliitih glatkoa i starosti. Mjerenjem je konstatirano da porastom vrijednosti raste f* u razmjeru

* 1,3f = (6)

f*=5-60 mm2/m2



Slika 4. Odreivanje veliina vjetrenja tunela

Pri proraunu separatnog vjetrenja cestovnih tunela odnos povrine profila tunela Ft i cijevi Fc iznosi izmeu 20 do 50. Pri dimenzioniranju ventilatora i zrakovoda potrebno je odrediti promjer zrakovoda D, snagu ventilatora Nv i depresiju ventilatora hv, te koliinu Qo na kraju zrakovoda. Otpori strujanju zraku u tunelskoj cijevi obzirom na male brzine su mali pa se u proraunu zanemaruju. Uvoenjem bezdimenzijskih brojeva , K i s u jednadbe (4) i (5) dobiju se izrazi:

= = QQ

uuo o

1 1

2

, K =p

u, s =

xL

1o2

dKds

LD

= 2 (7)

dds

fLD

K = 4 * (8)



Grafiko rjeenjem izraza (7) i (8) dobiju se vrijednosti i K za razne vrijednosti s, a time i odabiranje vrijednosti Q1, hv i v1. Snaga motora ventilatora Nv:

1 **

vukv

v m

Q hN = (9)

2

2

2)1(

21

1

21

1

21

11

=

=

+++=

vp

vp

vpph

gg

din

dinvuk

g- koeficijent gubitaka pri ulazu zraka u ventilator Tlak u vjetrenim cjevima ne smije prijei dozvoljeni tlak propisan od proizvoaa. Dozvoljeni statiki tlak za plastine cijevi iznosi oko 6000 Pa. Proraun e pokazati da postoji minimalni promjer sa kojim se duljina L uz koliinu Qo i depresiju hv moe vjetriti. U protivnom potrebno je ugraditi jo jedan ventilator. U tom sluaju proraun se provodi za I dionicu i zatim za II dionicu (slika 5).

Slika 5. Vjetrenje tunela sa dva ventilatora u seriji



VENTILATORI I VJETRENE CIJEVI Ventilatori imaju razliiti stupanj korisnog djelovanja unutar svog nominalnog ranga djelovanja. Stupanj korisnog djelovanja kree se izmeu 60 i 86%. Nii stupnjevi korisnog djelovanja odgovaraju niim pritiscima. Najvei stupanj korisnog djelovanja postie se kod 70% maksimalnog pritiska. Sastavni dijelovi tunelskog ventilatora prikazani su na slici 6.

Slika 6. Sastavni dijelovi tunelskog ventilatora

Broj okretaja kola ventilatora odnosno regulacija dobavne koliine zraka izvodi se u upravljakom ormariu promjenom frekvencije. Utikiva i priguiva slue za smanjenje buke i oscilacija. Pri separatnom vjetrenju rabe se najee cijevni ventilatori. Jednostepeni ventilatori postiu tlakove do 3500 Pa, a visokotlani sa protusmjernom vrtnjom i do 8000 Pa. Promjena radne karakteristike ventilatora, odnosno regulacija koliine i depresije, mogua je na vie naina. Proizvoai veih ventilatora ugrauju ureaj za promjenu kuta nagiba lopatica. Promjenom nagiba lopatica mogua je promjena koliina zraka i depresije u omjeru 1:2 do 1:3. Mijenjanjem broja okretaja kola ventilatora mogua je regulacija koliine u omjeru 1:2. Postoje nomogrami iz kojih se za zahtjevane koliine dobave zraka Q, m3/s i razliite promjere cijevi mogu odrediti veliine pada pritiska u Pa (mm H2O) za svakih 100 m cjevovoda te potrebnu snagu ventilatora u kW za svakih 100 m cjevovoda (slika 7). Za potrebnu dobavnu koliinu zraka (desna ordinata), odabere se promjer zrakovoda. Na gornjoj apcisi oita se pad pritiska za 100 m zrakovoda, a na lijevoj ordinati ili donjoj apcisi, povlaenjem dijagonalnog pravaca iz toke sjecita, potrebna snaga ventilatora za 100 m zrakovoda.



Slika 7. Nomogram za odreivanje pada pritiska i snage ventilatora (za odreenu dobavnu koliinu zraka i za svakih 100 m zrakovoda)

Primjer (prikazan na slici):

potrebna dobavna koliina zraka Q=10,8 m3/s, odabrani promjer zrakovoda D=1100 mm, pad pritiska na 100 m zrakovoda p100= 9,8 mm vodenog stupca, potrebna snaga ventilatora za 100 m zrakovoda N100=2 KS.



Vrijednosti u nomogramu pretpostavljaju zrakotijesno spajanje ventilacijskih cijevi bez gubitaka zraka uzdu zrakovoda.

Slika 8. Karakteristike ventilatora

Slikom 8. prikazane su razliite karakteristike ventilatora jednog proizvoaa.



Karakteristike ventilatora obuhvaaju:

dobavne koliine zraka izmeu 25 i 100 m3/s, padovi pritisaka (tlane visine) izmeu 1200 i 3000 Pa, promjere cijevi zrakovoda izmeu 900 i 1600 mm.

Ventilacijske cijevi

Kvaliteta ventilacijskih cijevi ovisi o mjestu i uvjetima koritenja. Promjeri cijevi kreu se od 200 do 3000 mm. Izraene su od negorivog materijala i presvuene su zatitnim plastinim omotaem sa vanjske i unutarnje strane cijevi. Ventilacijske cijevi za tunele i rudnike sa mogunou nastupanja eksplozije izrauju se antistatike. Specifina masa cijevi kree se ovisno o promjeru i vrsti (materijalu) izmeu 0,55 kg/m' (za promjer 200 mm) i 8,38 kg/m' (promjer cijevi 3000 mm). Postavljanje i montaa ventilacijskih cijevi Ventilacijske cijevi vjeaju se kukicama o nosee ue (sajlu) ovjeeno i uvreno u strop tunela (slika 9).

Slika 9. Postavljanje ventilacijskih cijevi u tunelu

Spajanje plastinih cijevi rjeeno je na razliite naine: na iak (soft couplings), patentnim zatvaraem (zip couplings), elinim spojkama (steel couplings). eline spojke koriste se za vee pritiske i velike promjere cjevovoda (slika 10).



Slika 10. Spajanje ventilacijskih cijevi pomou elinih spojki

Slika 11. Prijelazni dijelovi zrakovoda Na slici 11. prikazani su prijelazni dijelovi plastinih zrakovoda: za ravanje (odvajanje), suenje i skretanje zrakovoda pod razliitim kutem.



VJETRENJE TUNELA TIJEKOM EKSPLOATACIJE (PROMETA) Potrebna koliina zraka u tunelu Potrebna koliina zraka za vjetrenje tunela treba:

smanjiti koncentracije tetnih i opasnih plinova ispod maksimalno doputenih koncentracija, osigurati traenu vidljivost u tunelu Velik je broj vrlo tetnih i opasnih plinova koji se pojavljuju u tunelskim prostorima

kao posljedica rada benzinskih i dieselskih motora. Najei su ugljini monoksid, ugljini dioksid, duini oksidi, metan, sumporovodik, aldehidi i drugi. Ugljini monoksid je najkritiniji za cestovne tunele i prema njemu se rauna potrebna koliina svjeeg zraka u tunelu. Prije 40 godina raunalo se u SAD-e sa prosjenom emisijom od 2,1 m3/h ugljinog monoksida po osobnom automobilu, danas je ta koliina svedena na 0,6 m3/h, sa tendencijom daljnjeg smanjenja na 0,15 m3/h. Smanjenjem emisije ugljinog monoksida, ugljini oksidi postati e kritini plinovi za proraun potrebnih koliina zraka.

Ugljini monoksid otrovni je plin gustoe 1,25 kg/m3, priblino kao i zrak. Intenzitet tetnog djelovanja ugljinog monoksida na organizam ovjeka ovisi o koncentraciji plina u zraku, vremenu ekspozicije i aktivnosti ovjeka. Ugljini monoksid ima vei afinitet prema hemoglobinu u krvi od kisika i pri vrlo malim koncentracijama. U Europi se pri projektiranju tunela rauna emisija ugljinog monoksida osobnih vozila sa benzinskim motorima qCO=0,017 m3/tkm (Izvjee vicarskih eksperata), pri brzini vonje 40 do 60 km/h, na nadmorskoj visini 400 m, uzimajui u obzir brutto masu vozila. Pri radu motora u mirovanju emisija se uzima qCO=0,0076 m3/tkm. Maksimalno doputene koncentracije tetnih plinova Maksimalno doputene koncentracije (MDK) opasnih i tetnih plinova u vicarskim cestovnim tunelima u ppm (part per milion) i mg/m3: ppm mg/m3 ppm mg/m3 ugljini dioksid 5000 9000 uglj. monoksid 50 55 nitrozni plinovi duini oksid, NO 25 30 ostali du. oksidi NyOx 5 9

aldehidi formaldehidi, H.CHO 1 1,2 acetadehid CH3.CHO 100 180 akrolein,CH2CH.CHO 0,1 0,25 sump. dioksid, SO2 5 13 sumporovodik, H2S 10 15



Ukupna koliina svjeeg zraka Q obzirom na benzinske motore iznosi:

,3600106

rdfhCO ffff

MDKqGMQ = m3/s/ km

gdje je M broj automobila na sat G prosjena brutto masa automobila, fh korekcijski faktor za nadmorsku visinu ff - korekcijski faktor za brzinu vonje fd - korekcijski faktor za dizel motore fr - korekcijski faktor za rezervu Maksimalno doputene koncentracije opasnih i tetnih plinova u tunelima propisane su za svaku zemlju. Za vicarsku vrijede: Gradski tuneli ppm Promet bez zastoja 75 Usporeni promet 150 Promet sa zastojima 250

Tuneli izvan gradova

Promet bez zastoja 150 Promet sa zastojima 250 Tuneli s uzdunim vjetrenjem Maksimum na izlazu 300 Za vrijeme servisiranja tunela 50

Osobni automobili i kamioni sa dizelskim motorima zagauju zrak dimom i ai i smanjuju vidljivost. Koliinu zraka potrebnog za odravanje potrebne vidljivosti u tunelu utvrujemo optikim i masenim postupkom prorauna.

Potrebna koliina zraka za odranje vidljivosti optiki postupak

nidoz

o ffMKK

VQ = , m3/ km /h V volumen ispunih plinova kamiona s dizelskim motorom, m3/km Ko- koeficijent ekstinkcije (slabljenje intenziteta svjetlosti) mjeren na ispuhu kamiona Kdoz- doputena vrijednost koeficijenta ekstinkcije M broj kamiona u satu



Fh, fi korekcijski faktori za nadmorsku visinu i uzduni nagib ceste

Maseni postupak prorauna temelji se na utvrivanju vrstih estica u zraku mg/m3. Potrebna koliina zraka utvruje se prema izrazu:

hidoz

ffMGqqQ = , m3/ km h

q koliina dimnih estica u ispuhu, mg/kmt q doz doputena koliina dimnih estica u zraku, mg/kmt G masa kamiona na dizel pogon, tona M broj kamiona u satu

Fh, fi korekcijski faktori za nadmorsku visinu i uzduni nagib ceste



SISTEMI VJETRENJE CESTOVNIH TUNELA (u eksploataciji)

Pri vjetrenju cestovnih tunela tijekom njihove eksploatacije razlikujemo vjetrenje prema izvoru depresije, tj. obzirom na izvor energije za pokretanje zraka te prema pravcu strujanja zraka. Sistemi vjetrenja tunela obzirom na pogon:

prirodno vjetrenje vjetrenje izazvano prometom vjetrenje primjenom ventilatora

Prirodno vjetrenje tunela uzrokovano je klimatskim imbenicima: tlakom, temperaturom, vjetrom, gustoom zraka. Ovisno o zemljopisnom poloaju tunela tlak i temperatura zraka znatno se razlikuju na portalima tunela. Na temperaturu zraka na portalima tunela moe uticati zagrijavanje sunca to potie visinsko strujanje zraka i promjene tlakova. Temperatura tunelskog zraka razlikuje se od atmosferskog zraka, pa kod tunela pod nagibom stvara znatne razlike pritisaka i strujanje zraka (efekt dimnjaka). Dinamika sila vjetra, ovisno o podudaranju smjera puhanja sa smjerom tunela, moe uzrokovati strujanje zraka u tunelu. Vjetrenje izazvano prometom, kretanjem vozila kroz tunel, (efekt klipa) dovodi do stvaranja razlike tlakova, ako se brzina vozila razlikuje od brzine zraka. Pri tome naroiti znaaj ima brzina i oblik vozila, odnos povrine poprenog presjeka vozila i tunela te gustoa i smjer prometa. Pri jednosmjernom prometu u tunelima znatne duljine, uslijed ovog efekta postie se dobro vjetrenje. Pri dvosmjernom prometu vozila u tunelu, ovaj efekt je znatno manji. Vjetrenje tunela primjenom ventilatora uvodi se kad prirodno vjetrenje i vjetrenje uzrokovano prometom vozila ne daje zadovoljavajue rezultate. Pri tome, promet vozila u tunelu i prirodno vjetrenje imaju utjecaja na parametre vjetrenje tunela. Obzirom na smjer strujanja zraka u tunelu razlikujemo: uzduno ili longitudinalno vjetrenje

polupreno vjetrenje popreno ili transverzalno vjetrenje

UZDUNO ILI LONGITUDINALNO VJETRENJE

Pri uzdunom vjetrenju tunela zrak struji itavim profilom tunela od ulaznog do izlaznog portala tunela. Takav sustav primjenjuje se u rudarstvu za vjetrenje podzemnih rudarskih prostorija. Zrak pri tome struji (slika 12):

od ulaznog do izlaznog portala tunela (slika 12a)



od ulaznog/izlaznog portala do vjetrenog okna (slika 12b) od vjetrenog okna prema ulaznom i izlaznom portalu (slika 12c)

Slika 12. Uzduno vjetrenje tunela

Koji e se od naina uzdunog vjetrenja tunela primijeniti ovisi o mogunostima odravanja koncentracije tetnih plinova ispod maksimalno doputenih koncentracija (MDK) i odravanja gustoe krutih lebdeih estica u zraku ispod razine traene vrijednosti. Koliina zraka u tunelu ograniena je maksimalno doputenom brzinom ( u veini europskih zemalja vmax=10 m/s). Instalacije uzdunog vjetrenja znatno su jeftinije u odnosu na druge sisteme vjetrenja, pa se u mnogim zemljama sve vie koriste unato oiglednim nedostacima glede poarne sigurnosti. Energija pokretanja uzdunog strujanja zraka je od prirodne depresije, dinamike depresije inducirane prometom, umjetne depresije ventilatora. Izvori depresije mogu se primjenjivati samostalno ili u meusobnim kombinacijama. Utjecajne veliine su duljina tunela, potrebna koliina zraka i karakter prometa.



Slika 13. Povrinske sile na dijelu tunela dx

Prirodno strujanje i strujanje zraka inducirano prometom mogu se dionici tunela dx izraziti jednadbom (slika 13):

FpAvApAvA dxxTdxxTxTxT +=+ ++ )(2 )()(2 )(

FppAvvA dxxxTxdxxT += ++ )()( )(2 )(2 )( gdje je gustoa zraka, kg/m3 v brzina zraka, m/s p tlak zraka, Pa AT- povrina poprenog presjeka tunela, m2

F- sile ovisne o: trenju o stijenke tunela, gubicima na portalima tunela, vjetru, temperaturi, efektu klipa i razlici tlakova na portalima

Zrak se uzima kao nestiljivi fluid to je prihvatljivo glede brzina strujanja u tunelima. Utjecaj trenja na stijenkama tunela:

DAdxv

F T2

2

1=

gdje je koeficijent trenja D hidrauliki promjer tunela, m

OA

D T4= , m - hidrauliki promjer tunela za poprene presjeke koji nisu okrugli

Uslijed kretanja vozila javlja se efekt klipa:

dxvwSCA

F xC 2

2 )(2=



Ac popreni presjek vozila, m2 S razmak vozila, m C koeficijent trenja vozila w brzina kretanja vozila, m/s Oznaavanjem brzine strujanja zraka u bilo kojem presjeku tunela sa vx a brzine zraka na ulazu tunela sa vo te uvrtavanjem vrijednosti za F1 i F2 dobije se:

+= xo

x

oxTx

CxoToxT dxvAD

dxvwCs

AppAvvA 2 )(

2)()(

2)(

2)( 2

)(2

)()( Gubitak tlaka hul na ulazu tunela izraziti emo postavljanjem Bernoullijeve jednadbe u presjeku neposredno prije ulaza (Po, Zo, Vo=0) i neposredno iza ulaza (po, zo, vo).

Kako je Zo=zo +== 2222oo

ooulvvpPh

)1(2

2 +== oooul vpPh

Gdje je koeficijent lokalnog otpora na portalu (ulazu) tunela. Analogno tome, na izlaznoj strani tunela gubitak depresije hiz izraavamo postavljanjem Bernoullijeve jednadbe u presjeku na izlaznoj strani izvan tunela (PL, ZL, VL=0) i neposredno ispred izlaza (pL, zL, vL).

Kako je ZL=zL cvvpPh LLLLiz == 22

22

)1(2

2 cvpP LLL = Gdje je c koeficijent lokalnog otpora na portalu (ulazu) tunela.

Za cijeli tunel x=L uz uvrtavanje izraza za po i pL dobijemo:

++= Lo

TLTo

L

oxTx

CToL cAvAvdxvAD

dxvwCS

AAPP )1(

2)1(

22)(

2)( 222 )(

2

Pri prirodnom vjetrenju brzina se u tunelu ne mijenja vo=vx=v pa izraz nakon integriranja poprima oblik:

)(2

)(2

)(2

2 cD

LAvvwLCS

AAPP TCToL ++=



Izraz definira brzinu strujanja uz poznate podatke koeficijenta otpora (, , C, c), elemente tunela (L, AT, D), gustoe zraka te tlakova na kraju tunela. Na razliku tlaka P na portalima tunela utie vjetar (pv), razlika kota (pz) te razlika temperature unutar i izvan tunela (pt).

2

2 vvvp =

zgpz =

t

vtnt T

TTtp

=

gdje je

vv brzina vjetra, m/s

z razlika kota portala tunela, m

t razlika temperatura na portalima, oC

n gustoa zraka nieg portala, kg/m3

Tt prosjena temperatura u tunelu, oC

Tv prosjena vanjska temperatura, oC

Ventilatori se pri uzdunom vjetrenju tunela primjenjuju kod kraih tunela intenzivnog prometa, tamo gdje se oekuju zastoji u prometu te kod vjetrenja duljih tunela.

Ventilatori se rasporeuju na ulazu i izlazu iz tunela (sistem Saccardo), ili se razmjetaju uzdu trase tunela kod primjene cijevnih ventilatora. Ventilatori proizvode depresiju na mjestu njihova rada.

Proizvedenu depresiju u tunelu moemo uvrstiti u izraz za proraun razlike tlaka na portalima tunela, te uz istovremeno zanemarivanje ove razlike tlakova na portalima, dobijamo izraz koji se esto rabi za proraun depresije ventilatora hv:

)(2

)(2

22 c

DLAvvwLC

SA

h TCv ++=

Stupanj korisnog djelovanja ventilatora ovisi o vrsti ventilatora i primjenjenom sistemu vjetrenja:

vNN= , kW



gdje je N korisna snaga, kW

Nv snaga ventilatora, kW

N=AT*v*h=Q*h, kW

Nv=Av*vv*hv=Qv*hv, kW

Indeks v odnosi se na ventilator.

Saccardo je koncem prolog stoljea predloio sistem koji je naao primjenu u eljeznikim tunelima (slika 14). Koeficijent korisnog djelovanja sistema je vrlo nizak.

Slika 14. Saccardo sistem vjetrenja tunela Cijevni ventilatori montiraju se du trase tunela. Princip rada idealnog cijevnog ventilatora prikazan je dijagramom na slici 15.

Slika 15. Depresija cijevnog ventilatora



Ukupna depresija tunela dijeli se na vei broj ventilatora koji su pojedinano ili u grupama objeeni u kaloti tunela.

Djelovanje ventilatora, pri jednosmjernom kretanju prometa u tunelu, takoer je u

smjeru kretanja vozila, kako bi se iskoristilo kretanje prometa na kretanje zrane struje. Pri dvosmjernom prometu ugrauju se ventilatori promjenjivog smjera djelovanja. Na taj nain moe se smjer djelovanja ventilatora prilagoditi smjeru djelovanja prirodne depresije, odnosno smjeru intenzivnijeg prometa.

Poar u tunelu jednosmjernog prometa manjeg je rizika nego u tunelu s dvosmjernim

prometom. U tunelu s jednosmjernim prometom dim i tetni plinovi produkti poara ire se u dio tunela koji naputaju vozila. Ugroene su meutim osobe koje se nalaze u tom dijelu tunela. U tunelu s dvosmjernim prometom ugroeni su sudionici u prometu koji se protusmjerno strujanju zraka kreu prema mjestu poaru.

U tunelima i jednosmjernog i dvosmjernog prometa grade se, iz sigurnosnih razloga, spojni hodnici za prolaz ljudi, na svakih 200 do 300 m, prema susjednom paralelnom tunelu, ukoliko postoji ili do povrine terena ako je to izvedivo. Ako nije izvediva gradnja sigurnosnih komora s dovodom svjeeg zraka, tuneli se dijele oknima na krae dionice radi smanjenja rizika u sluaju nastanka poara. Popreno i polupreno vjetrenje tunela Popreno vjetrenje tunela prvi put je primjenjeno pri izgradnji 3 km dugog Holland tunela ispod rijeke Hudson u New Yorku 1920. godine.

Slika 16. Izvedbe dovoda i odvoda zraka u tunelima



U tu svrhu, Bureau of Mines proveo je opsene pokuse u tunelu naputenog rudnika. Pokusima su utvrivani rasporedi vjetrenih kanala, gustoa otvora u vjetrenim kanalima za vezu s prometnim dijelom tunela te stabilnost cijelog vjetrenog sistema. Kod poprenog vjetrenja svjei zrak se dovodi a istroeni zrak odvodi vjetrenim kanalima (slika 16). Svjei zrak dovodi se vjetrenim kanalima smjetenim pri podu boka tunela a odvodi kanalima smjetenim u stropu tunela. Sistem je pogodan za dulje tunele, koji se dijele u vie zasebnih vjetrenih cjelina (jedinica). Primjer podjele tunela na vie vjetrenih jedinica je tunel St. Gotthard (slika 17) koji je podijeljen u 9 zasebnih vjetrenih jedinica. Tunel duljine 16322 m, ima 4 okna i 6 vjetrenih stanica. Svaka vjetrena jedinica ima komunikaciju sa vanjskom atmosferom putem vjetrenih okana (sredinje 4 jedinice) ili putem vjetrenih kanala (2 portalne jedinice). Vjetrena okna podijeljena su u dvije klijetke. Jednom klijetkom se dovodi svjea zrana struja. Svjea zrana struja se od vjetrenog okna vodi lijevo i desno uzdu tunela vjetrenim kanalom. Istroena (oneiena) zrana struja usisava se kroz otvore u vjetreni kanal. Dovodni i odvodni otvori za zrak smjeteni su na suprotnim stranama tunela. Vjetreni kanali za svjeu i oneienu zranu struju smjeteni su u kaloti (stropu) tunela.

Slika 17. Popreno vjetrenje cestovnog tunela St. Gotthard (vicarska) Raspored vjetrenih kanala, voenje svjee i oneiene zrane struje te poloaj ventilatora u vjetrenim stanicama tunela St. Gotthard prikazan je slikom 18. Paralelno uz tunel Sv. Gotthard izraen je sigurnosni prolaz (tunel) koji je povezan sa tunelom za promet vozila na svakih 200 do 300 m i kroz koji je mogua evakuacija ljudi. Ventilatori su ugraeni na poetku i kraju odvodnog kanala svake vjetrene jedinice. Promjenom brzine vrtnje i promjenom nagiba lopatica ventilatori mogu raditi u vie reima, odnosno mijenjati koliine zraka i razvijenu depresiju u irokom rasponu. Ukoliko je koliina zraka u dovodnom kanalu razliita od koliine zraka u odvodnom tunelu dolazi do strujanja uzdu prometnog dijela tunela, pa govorimo o poluprenom sistemu vjetrenja tunela.



isto polupreno vjetrenje tunela je kada se zrak dovodi u tunel posebnim vjetrenim kanalima, a odvodi uzdunim strujanjem prometnom cijevi tunela. U tom sluaju, ventilatori su konstrukcijski izvedeni tako da se brzo moe promijeniti smjer njihova djelovanja kod pojave poara u tunelu. Duljine i presjeci vjetrenih kanala odabrani su tako da su graevinski i pogonski trokovi to manji. Pri konstantnim poprenim presjecima vjetrenih kanala, promjenjive su brzine strujanja zraka, i obratno. Maksimalne brzine strujanja zraka u vjetrenim kanalima kreu se izmeu 25 i 40 m/s. Otvori za ulazak svjeeg zraka iz vjetrenog dovodnog kanala u prometni dio tunela izgrauju se u donjem dijelu poprenog presjeka tunela na razmaku 10 do 20 m. Razmak izmeu otvora moe biti i vei (do 200 m) ukoliko se osigura dobro mijeanje tetnih plinova i svjeeg zraka, to ovisi o brzini istjecanja zraka te brzini i gustoi vozila. Otvori za odvod zraka iz prometne cijevi tunela u pravilu se rade u gornjem dijelu poprenog presjeka.

Slika 18. Vjetrena stanica u tunelu Sv. Gotthard

Poarna opasnost i rizici kod tunela sa poprenim ili polupoprenim sistemom vjetrenja znatno su manji u odnosu na uzduno vjetrenje tunela, to je i osnovna prednost ovakovog sistema vjetrenja. U vie drava simulirani su u tunelima poari raznih intenziteta, od poara nekoliko litara benzina do cijele cisterne s gorivom. Prikupljeni su podaci o koliinama dima, temperaturi, brzini irenja poara, mogunostima gaenja i spaavanja u sluaju poara u tunelu. Dobro



dimenzionirano popreno vjetrenje tunela s automatskom regulacijom omoguava u sluaju nastanka poara zaustavljanje uzdunog strujanja te brzo i intenzivno usisavanje dima i tetnih plinova iz prometne cijevi tunela u odvodne vjetrene kanale. Literatura

1. Lftung in Untergebau Richtlinien fr die Bemessung und und Betrieb von Baulftungen, SIA, Zrich, (1976).

2. Tunnel und Stollenlftung, Projektierung, Bau und Betrieb, SIA Documentation 14, Zrich, (1976).

3. International Symposium on the Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, 2nd, Cambridge, BHRA, 1976.

Documents

VJETR_RUD_Tuneli.pdf