城市综合管廊通风系统设计

城市综合管廊通风系统设计

1 综合管廊通风系统功能 (1)

2 综合管廊通风设计原则 (1)

3 各舱室通风量计算 (2)

4 通风设备选型 (5)

5 通风口布置 (6)

6 控制与运行策略 (6)

7 工程实例分析 (7)

1 综合管廊通风系统功能

综合管廊内空间属于地下封闭空间，通风条件差。为保证管廊内各种市政管线在适宜的环境中正常运行，保证进入管廊巡视的维护人员在安全卫生的环境中工作，需要对管廊进行通风换气，以排除其内部废气、余热。当管廊内发生火灾时，通风系统应能协助控制火势蔓延。在火灾后，通风系统应能及时排除管廊内积聚的有毒烟气。

综合管廊通风系统的主要功能包括以下几个方面：

1) 保证及时排出管廊内各种管线的余热，控制管廊内的温度最高不超过40℃；

2)控制燃气舱内天然气浓度在其爆炸下限浓度值(体积分数)的20％以内；

3)控制污水舱内H2S，CH4气体浓度不超过环境与设备监控系统的设定值；

4)为检修人员提供适量的新鲜空气，保证氧气体积分数不低于19.5％；

5)发生事故时能实现密闭灭火，并实现灭火后的强制通风排烟，为后续工程抢修人员提供符合要求的内部空气环境。

2 综合管廊通风设计原则

2.1通风方式选择

GB 50838—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”。因此，燃气舱、污水舱采用“机械进+机械排”的通风方式，其他舱室可根据工程的具体情况确定通风方式，推荐采用“自然进+机械排”或“机械进+机械排”的通风方式。

2.2 通风区间设置

综合管廊中2个相邻的通风口之间形成1个完整的通风区间。由于综合管廊长度一般在数KM左右，作为管廊通风，不可能只划分为1个通风区间。规范中对综合管廊通风区间的长度未作具体要求，但在实际工程中，通风区间的长度主要受限于通风口的位置，而通风口位置又受限于地面风亭的位置，需根据项目情况具体确定。此外，通风区间越长，通风量越大，管廊内

的断面风速越大。过大的断面风速不利于巡检人员进入管廊内进行巡视、检修等活动，且随着断面风速的增大，通风系统的阻力也将增大。出于安全、节能的考虑，并保证通风效果，通风区间不宜过长；有条件时通风区间应按防火分区设置；在地面风亭的位置受限严重时，也可以将多个防火分区合并为1个通风区间设置通风系统。

2.3 通风系统组成

综合管廊的每个舱室设置通风区间，每个通风区间设置独立的通风系统。各通风系统包括通风口、风道、风机、防火阀等。

3 各舱室通风量计算

GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第7.2.2条对综合管廊通风量计算进行了规定。此外，综合管廊通风量计算还需考虑排除管廊内各种管线散发的余热，最终设计风量应按两者中的较大值确定。

综合管廊内的余热量来源主要有：

1)电力电缆的发热量；

2)热力管线(热水管、蒸汽管)的发热量；

3) 管廊内的灯具、水泵、风机(只计算送风机)、配电柜等设备的发热

量。

在综合管廊中，灯具、水泵、送风机、配电柜等设备发热量一般较小，且一般均为间歇性开启，工程设计时可以忽略。因此，应主要考虑电力电缆、热力管线的发热量。

3.1电力舱通风量计算

3.1.1 电缆的散热量计算

1条芯(不包括不载流的中性线和PE线)电缆的热损失功率为

式中qR为1条电缆的热损失功率，W/m；n为1条电缆的芯数；I为1条电缆的允许持续载流量，A；σ为电缆运行时平均温度为60℃时的电缆芯电阻率，对于铝芯电缆为3.3×10-8Ω·m，对于铜芯电缆为2.0×10-8Ω·m；A为电缆芯截面积，m2。

综合管廊(电力舱)内N条n芯(不包括不载流的中性线和PE线)电缆的热损失功率为

式中Q1为电缆的热损失功率，kW；K0为同时使用系数，可取0.60～0.95，当舱内电缆较多时取下限，舱内电缆较少时取上限；L为电缆长度，m；qR i 为第i条电缆的热损失功率，W/m。

由于电流通过电缆的损失基本转换为热量散发到管廊中，电缆的热损失功率可以看作电缆的散热量。需要注意的是，在实际运行时，电缆的允许持续载流量应按照敷设条件、环境温度、排列方式、电缆间距、护层接地方式等因素进行修正，切不可按照电气相关手册的电缆允许载流量作为计算输入条件，有条件时应由电缆的管线设计单位提供电缆的载流量；同时，考虑到电力电缆供电的区域存在双回路供电、不同供电区域的用电高峰出现的时间差异等因素，某个供电回路出现满载的可能性非常低，而电力舱内所有电力电缆同时出现满载的可能性更低，因此必须考虑一定的同时使用系数。

3.1.2 排除余热所需的通风量计算

式中G为所需通风量，m3/h；c为空气比热容，取1.01 kJ/(kg·℃)；ρ为空气平均密度，kg/m3；t

为排风温度，排热工况取40℃，巡视工况取

p

35℃；t j为进风温度，℃，按当地夏季室外通风计算干球温度进行取值。

如果考虑舱室内的部分热量通过侧壁和底板(顶板)传递给土壤，通风量可以减少。考虑土壤传热后，每个通风区间排除余热所需的通风量计算公式为

式中Q0为舱室通过侧壁和底板(顶板)传递给土壤的热量，kW。

Q

精确的计算方法可参照GB 50038—2005《人民防空地下室设计规范》0

无恒温要求的防空地下室围护结构的传热量计算方法，本文采用下式简化计

算：

式中K为管廊侧壁和底板(顶板)向土壤的平均传热系数，W/(m2·K)，综

合管廊可取0.20 W/(m2·K)；F为管廊侧壁和底板(顶板)向土壤的传热面积，

m2；Δt为管廊内空气与侧壁(底板)表面平均温差，℃。

通过式(3)计算得到的通风量较大，电缆的散热量全部由通风系统排除；

式(4)考虑电力舱侧壁和底板(顶板)向土壤的传热，排除舱内余热的通风量

相应减少。

3.1.3 设计通风量的确定

电力舱通风量除了应满足排除舱内余热的通风量要求之外，还需符合规

范规定的正常和事故通风换气次数，取二者中较大值作为设计通风量。

3.2 热力舱通风量计算

热力舱(或含有热力管道的舱室)中的热力管道主要包括热水管道、蒸汽

管道等。GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第6.5.3条规定

“管道及附件保温结构的表面温度不得超过50 ℃”。该温度低于CJJ 34

—2010《城镇供热管网设计规范》第11.1.3条规定的60 ℃，在确定热力

管道的保温材料厚度时需注意。

3.2.1 热力管道的散热损失计算

热力管道在管廊内一般为架空敷设，管道表面单位面积的散热损失计算

公式为

热力管道的散热损失为