徐 誠，姜 超，吳靖云

（1.中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056；2.武漢深為工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430056）

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，各大中型城市為集約利用地下空間、增強(qiáng)管線運(yùn)行安全及可靠性，規(guī)劃及建設(shè)了大量的綜合管廊工程。由于綜合管廊為地下空間，合理的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置對保障巡檢人員及管線運(yùn)營安全起著至關(guān)重要的作用。目前，綜合管廊相關(guān)技術(shù)規(guī)范及規(guī)程主要針對綜合管廊土建及廊內(nèi)管線布置等方面，對廊內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)要求不夠具體全面。為此，文章結(jié)合工程實(shí)例對通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中部分要點(diǎn)進(jìn)行探討。

1 設(shè)計(jì)風(fēng)量及風(fēng)壓的探討

1.1 設(shè)計(jì)通風(fēng)量的確定

目前，綜合管廊規(guī)范中對設(shè)計(jì)通風(fēng)量僅從正常通風(fēng)換氣和事故排氣排煙兩方面要求，但實(shí)際運(yùn)營中廊內(nèi)發(fā)熱量也是不可忽略的一方面。綜合管廊內(nèi)熱量主要來源于電力等管線、燈具以及配電柜等設(shè)備運(yùn)營時所產(chǎn)生的熱量，由于廊內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生的發(fā)熱量較小且為間歇性運(yùn)行，因此工程設(shè)計(jì)時主要考慮管線所帶來的發(fā)熱量。

以某綜合管廊工程綜合艙為例進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算。該艙室寬5.3m、高4m，容納有給水、再生水、污水、24回10kV電力、通信等管線，通風(fēng)分區(qū)與防火分區(qū)保持一致，以200m劃分計(jì)算，采用防火分區(qū)兩端一進(jìn)一出的通風(fēng)方式。正常和事故通風(fēng)按每小時換氣次數(shù)分別不小于2次和6次計(jì)算，對應(yīng)通風(fēng)量為8480m3/h和25440m3/h。

為排出綜合艙內(nèi)10kV電纜發(fā)熱量，其所需通風(fēng)量Q散計(jì)算公式：

式中：Q散為散熱通風(fēng)量，m3/h；P發(fā)為綜合管廊通風(fēng)分區(qū)內(nèi)電纜的發(fā)熱量，W；P損為綜合管廊的土壤傳熱，可按電纜發(fā)熱量的30%～40%估算，取P損=0.35P發(fā)；Tj為通風(fēng)進(jìn)風(fēng)溫度，取Tj=33℃；Tp為通風(fēng)排風(fēng)溫度，取Tp=40℃；c為空氣比熱，取c=1.01kJ/kg；ρ為空氣密度，取1.27kg/m3。

當(dāng)廊內(nèi)多回路電纜共同敷設(shè)時，上式中電纜的發(fā)熱量P發(fā)計(jì)算公式：

式中：P發(fā)為電力電纜發(fā)熱量，W；K為電流參差系數(shù)，取K=0.85；n為電纜回路數(shù)，取N=24回；n為電纜芯數(shù)，取n=3；I為電纜的計(jì)算負(fù)荷電流，取I=400A；Pt為電纜運(yùn)行時平均溫度為60℃時的電纜芯電阻率，銅芯為0.020Ω·mm2/m；L為通風(fēng)分區(qū)的長度，取L=200m；S為電纜芯截面積，取S=400mm2。

通過公式（1）和公式（2）可得，Q散=25316m3/h，對應(yīng)通風(fēng)次數(shù)為6次/h。工程實(shí)例中散熱所需通風(fēng)量略低于事故風(fēng)量，遠(yuǎn)高于正常通風(fēng)量。為保證廊內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)滿足各種工況需求，設(shè)計(jì)通風(fēng)量按事故通風(fēng)量即Q=25440m3/h確定。

1.2 設(shè)計(jì)風(fēng)壓的確定

風(fēng)量和風(fēng)壓是風(fēng)機(jī)選型依據(jù)的最主要參數(shù)。目前，國內(nèi)綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要對風(fēng)量進(jìn)行科學(xué)計(jì)算且依靠經(jīng)驗(yàn)或粗略估算風(fēng)壓，但實(shí)際上選擇過大的風(fēng)壓易造成風(fēng)機(jī)的過量運(yùn)行，損壞電機(jī)，產(chǎn)生過大噪聲；選擇過小的風(fēng)壓易造成風(fēng)機(jī)的風(fēng)量不足，達(dá)不到需求的通風(fēng)效果。因此，設(shè)計(jì)風(fēng)壓的計(jì)算是綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)中重要的一環(huán)。

綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)的壓力損失由沿程壓力損失（摩擦壓力損失）及局部壓力損失兩部分構(gòu)成。

（1）沿程壓力損失。綜合管廊一般利用本體作為通風(fēng)通道，沿程壓力損失計(jì)算時可將其簡化為相同截面的混凝土風(fēng)道。由于廊內(nèi)風(fēng)速一般不大，該工程實(shí)例ΔP沿程=0.093Pa，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中一般可忽略不計(jì)。

（2）局部壓力損失。局部壓力損失主要集中在進(jìn)排風(fēng)口風(fēng)亭、防火閥、風(fēng)道突然漸縮漸擴(kuò)處，具體應(yīng)結(jié)合通風(fēng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置分析，工程實(shí)例的簡化通風(fēng)計(jì)算系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 綜合管廊簡化通風(fēng)計(jì)算系統(tǒng)圖

局部壓力損失可按下列公式計(jì)算：

式中：Z為局部壓力損失，Pa；ζ為局部阻力系數(shù)，可參考《綜合管廊通風(fēng)設(shè)施設(shè)計(jì)與施工》（17GL701）及《簡明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》；v為空氣流速，m/s，以局部壓力損失所在位置的風(fēng)速計(jì)算；P為空氣密度，1.27kg/m3。

由上述簡化通風(fēng)計(jì)算系統(tǒng)圖及公式（3）可得，工程實(shí)例的局部損失壓力Z=443.61Pa，則理論總壓力損失為443.7Pa。考慮到廊內(nèi)實(shí)際情況較簡化計(jì)算系統(tǒng)復(fù)雜得多，理論總壓力損失較實(shí)際損失值偏小，為保證通風(fēng)效果一般取20%的富余量，則設(shè)計(jì)風(fēng)壓應(yīng)不小于533Pa。

2 單雙速風(fēng)機(jī)選型的探討

綜合管廊風(fēng)機(jī)選型時常對選用單速或雙速風(fēng)機(jī)有一定爭議。工程實(shí)例中由于電纜散熱所需通風(fēng)量與事故風(fēng)量接近，綜合管廊正常運(yùn)行時所需通風(fēng)量已經(jīng)較高，雙速風(fēng)機(jī)的低速工況不再適用，因此選用單速風(fēng)機(jī)。

對于艙室內(nèi)散熱所需通風(fēng)量較低或無的情況，風(fēng)機(jī)選型時僅需滿足正常和事故工況，文章仍以工程實(shí)例中正常通風(fēng)量和事故通風(fēng)量為例進(jìn)行探討，選用單雙速風(fēng)機(jī)型號對比如表1所示。

表1 綜合管廊風(fēng)機(jī)型號對比

單速風(fēng)機(jī)可通過控制開啟時間滿足綜合管廊正常通風(fēng)需求，且通過自控系統(tǒng)易實(shí)現(xiàn)上述操作。從能耗上看，單速風(fēng)機(jī)除啟停頻繁對風(fēng)機(jī)及電氣系統(tǒng)有影響外，其能耗與雙速風(fēng)機(jī)接近；從通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行需求上看，由于綜合管廊平時為無人狀態(tài)，風(fēng)機(jī)無需時刻開啟，一般僅在人員進(jìn)入檢修前或有毒有害氣體指標(biāo)過高時開啟通風(fēng)，而單速風(fēng)機(jī)風(fēng)量大、獲得同樣通風(fēng)效果所需時間較雙速風(fēng)機(jī)更為快捷，因此更適用于綜合管廊運(yùn)行需求。

綜上所述，為保證綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)的高效節(jié)能，無論是否需考慮散熱工況，均建議選用單速風(fēng)機(jī)，風(fēng)量以正常、事故、散熱三種工況所需通風(fēng)量大致確定。

3 通風(fēng)節(jié)點(diǎn)形式的探討

綜合管廊通風(fēng)節(jié)點(diǎn)通常有地下式及地上式兩大類，地下式即通過控制綜合管廊覆土在3m以上，設(shè)置通風(fēng)夾層將風(fēng)機(jī)等設(shè)備安裝在地下的方式；地上式即通過直上直下的土建風(fēng)道將風(fēng)機(jī)安裝在地面以上的方式。地上式與地下式綜合管廊通風(fēng)節(jié)點(diǎn)對比如表2所示。

表2 地上式與地下式綜合管廊通風(fēng)節(jié)點(diǎn)對比

工程實(shí)例綜合管廊布置于道路東側(cè)20m景觀綠化帶下，由于總體對綜合管廊縱斷無特別要求而道路周邊景觀要求較高，因此選用地下式通風(fēng)節(jié)點(diǎn)。

表3 綜合管廊實(shí)測數(shù)據(jù)

4 工程實(shí)際測量參數(shù)

工程實(shí)例中綜合管廊目前已進(jìn)入運(yùn)營狀態(tài)，因此選取一組通風(fēng)分區(qū)，通過風(fēng)速儀、分貝儀等設(shè)備對實(shí)際通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測量，具體測量數(shù)據(jù)如表3所示。

通過理論計(jì)算，進(jìn)、排風(fēng)口處風(fēng)速為4m/s，實(shí)測為1.5m/s。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，綜合艙與電力艙進(jìn)風(fēng)口風(fēng)井在實(shí)施過程中未采取有效分隔措施，導(dǎo)致存在漏風(fēng)竄風(fēng)情況，實(shí)際通風(fēng)面積增大、風(fēng)速減小。目前該工程周邊地塊開發(fā)、施工車輛較多，導(dǎo)致現(xiàn)場噪聲較大（約70dB），由于風(fēng)口位于緊鄰道路紅線的綠化帶內(nèi)，因此，實(shí)測數(shù)據(jù)受現(xiàn)場情況影響較正常運(yùn)行時數(shù)值偏大。

綜上所述，現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)雖然個別與理論數(shù)值有所偏差，但經(jīng)調(diào)研及數(shù)據(jù)修正，基本與設(shè)計(jì)理論值吻合，即上述計(jì)算方法及設(shè)計(jì)方案基本合理可行。

5 結(jié)論

文章通過對綜合管廊風(fēng)量及風(fēng)壓的探討，提出了簡單、可行的設(shè)計(jì)風(fēng)量及風(fēng)壓的計(jì)算方法。綜合管廊通風(fēng)一般存在風(fēng)量大、風(fēng)壓小（不超過1000Pa）的特點(diǎn)，建議選用噪聲小、安裝簡便的軸流或混流式風(fēng)機(jī)。同時，風(fēng)機(jī)的選型應(yīng)以高效適用節(jié)能為原則，考慮到綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)的特殊性，建議選用單速風(fēng)機(jī)。在綜合管廊艙室較多或通風(fēng)節(jié)點(diǎn)口部設(shè)置受限的情況下，建議選用地下式通風(fēng)節(jié)點(diǎn)設(shè)置形式；在艙室較少或易對風(fēng)亭進(jìn)行景觀遮蔽的情況下，建議選用地上式通風(fēng)節(jié)點(diǎn)設(shè)置形式。結(jié)合工程實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所選風(fēng)機(jī)參數(shù)基本合理，風(fēng)機(jī)置于地下對噪聲有明顯削弱效果，但廊內(nèi)噪聲明顯，還需進(jìn)一步采取降噪隔音措施。因此，在類似工程中除采取風(fēng)機(jī)本體的減震降噪等措施外，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況配置風(fēng)機(jī)消聲器或片式消聲器等設(shè)施。