- Месторасположение, основные черты, охрана вш
- Описание изобретения к патенту
- § 137. вентиляция линии метрополитенов ч.3. вентиляционные установки на перегонах
- Вентиляционная шахта (вш)
- Вентиляционные вытяжки
- Вентиляция метрополитена — энциклопедия нашего транспорта
- Используемые вентиляторы для системы вентиляции метро
- Как работает вентиляционная система метрополитена
- Требования санитарии
- Формула изобретения
Месторасположение, основные черты, охрана вш
Шахты метрополитена располагаются рядом с зелеными насаждениями, находящимися поблизости станций метро: обычно это парковые зоны. Такое размещение ВШ предупреждает излишнее попадание в помещения вредных газов.
Шахты должны соответствовать определенным критериям:
- До 300-от м от них должен проходить туннель.
- Дверь вентиляционного киоска должна быть с соответствующей маркировкой – ВШ, номер – 3-4 цифры, индекс из букв.
Устройство вентиляции в метро предполагает охрану каждого объекта: сеть датчиков, реагирующих при перемене внутреннего объема, лучевых пересечений. Если срабатывает сигнализация, пульт управления ВШ получает сигнал «тревога», на который мгновенно реагирует дежурный УВД метрополитена.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области горного дела и строительства и может быть использовано при сооружении киосков, устанавливаемых над вентиляционными шахтами метрополитена.
Вентиляционные киоски метрополитена размещают, как правило, в местах плотной жилищной застройки и в условиях скопления людей и автотранспортных средств. В связи с этим к подобным сооружениям предъявляются жесткие требования в отношении уровня шума, исходящего из шахты от мощных вентиляционных агрегатов вместе с воздушным потоком через вентиляционный киоск, а также в отношении защитных (антивандальных) и эстетических характеристик.
Известен вентиляционный киоск метрополитена, включающий надшахтное строение с воздухопропускающими окнами, снабженными жалюзийными решетками, и внешнее кольцеобразное ограждение с вертикальными стенками, облицованными изнутри шумопоглощающей обделкой значительной толщины, не доходящей до верха стенок ограждения (RU 2286459 С1).
Основным недостатком такого киоска является то, что даже весьма большая толщина его ограждения с обделкой не обеспечивает полную звукоизоляцию на уровне нижних этажей жилых строений. Это связано с проникновением части звуковых колебаний через ограждение в горизонтальном направлении.
Известен также вентиляционный киоск метрополитена, включающий надшахтное строение с воздухопропускающими окнами и внешнее кольцеобразное ограждение с кожухом, выполненным в виде расширяющейся кверху воронки со звукоотражающей внутренней поверхностью и установленным с зазором относительно надшахтного строения, при этом кожух выполнен из единого стального листа (RU 2319079 С1).
Основным недостатком последнего из указанных выше вентиляционных киосков метрополитена является недостаточная эффективность его функционирования в отношении шумоглушения в связи с тем, что низкочастотная составляющая звуковых колебаний, проявляющаяся иногда в гудении, практически не может быть подавлена до требуемых значений кожухом из листового металла, а в случае вхождения в резонанс с конструкцией кожуха даже может привести к разрушению элементов конструкции вентиляционного киоска.
Задачей предлагаемого решения является создание вентиляционного киоска метрополитена, конструкция которого лишена вышеперечисленных недостатков известных киосков.
Поставленная задача решается тем, что в вентиляционном киоске метрополитена, включающем надшахтное строение с воздухопропускающими окнами и внешнее кольцеобразное ограждение с кожухом, выполненным в виде расширяющейся кверху воронки со звукоотражающей внутренней поверхностью и установленным с зазором относительно надшахтного строения, кожух ограждения выполнен из аморфного материала и облицован по внутренней поверхности защитным покрытием.
В результате решения поставленной задачи получен новый технический результат. Этот результат заключается в повышении эффективности шумоглушения конструкцией киоска за счет максимального подавления низкочастотной составляющей звуковых волн материалом кожуха.
Сущность предлагаемого изобретения, а также его преимущества по сравнению с известными техническими решениями станут более понятными и очевидными из нижеследующего описания конкретного примера его осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж.
На чертеже схематично представлен вид в вертикальном разрезе предлагаемого вентиляционного киоска метрополитена.
В рассматриваемом примере вентиляционный киоск метрополитена сооружен на верхней опорной поверхности 1 шахтного ствола 2. Вентиляционный киоск содержит:
а) надшахтное строение с крышей 3, в вертикальных стенах 4 которого выполнены воздухопроникающие окна 5, снабженные жалюзийными решетками 6.
б) ограждение с кожухом 7, закрепленным на вертикальных стенах 4 надшахтного строения 3 посредством несущего каркаса 8 за внешним контуром надшахтного строения 3. Между опорной поверхностью 1 шахтного ствола 2 и нижней кромкой кожуха 7 образован зазор «а».
Кожух 7 выполнен в виде расширяющейся кверху воронки из аморфного материала. В качестве такого материала в нашем примере применено листовое, бесцветное, прозрачное, натрий-кальций-силикатное, незакаленное и без какой-либо дополнительной обработки поверхностей стекло толщиной 10 мм.
Внутренняя поверхность кожуха 7 облицована защитным (антивандальным) покрытием 9, свободная поверхность которого обладает звукоотражающим свойством. В качестве такого покрытия в нашем примере применена безопасная прозрачная/ тонированная полистирольная пленка типа GLASS-GARD толщиной 700 мкм.
Аналогичное покрытие может быть нанесено на наружную поверхность кожуха 7.
Благодаря описанному взаиморасположению конструктивных элементов предлагаемого устройства между кожухом 7 и вертикальными стенами 4 образован увеличивающийся кверху сквозной зазор, сообщающийся с подземным пространством и с окружающей атмосферой.
Форма воронки в данном примере представляет собой усеченный конус. В другом варианте она может быть выполнена, например, в виде усеченной пирамиды,
в) дверной проем 10, расположенный под кожухом 7 и служащий для входа внутрь вентиляционного киоска в целях его осмотра и обслуживания или выполнения ремонтных работ.
г) линейные светильники 11, размещенные вдоль верхней и нижней кромок стеклянного кожуха 7. Светильники изготовлены на основе светодиодов серии XR-Е.
Функционирование вентиляционного киоска, выполненного с использованием предлагаемого изобретения, осуществляется следующим образом.
Работа мощных вентиляционных агрегатов в подземном пространстве метрополитена сопровождается возникновением звуковых волн различной частоты, проявляющихся в шумовом эффекте на выходе из шахтного ствола 2.
В случае с вытяжной подземной вентиляцией звуковые волны вместе с потоком воздуха из шахтного ствола 2 проникают через жалюзийные решетки 6 воздухопроникающих окон 5 в расширяющийся кверху сквозной зазор между кожухом 7 ограждения и стенами 4 надшахтного строения 3.
Низкочастотная составляющая звуковых волн оказывает пульсирующее воздействие с той же частотой непосредственно на защитное покрытие 9 кожуха 7 в направлении под острым углом к горизонтали и далее встречает вязкое сопротивление аморфного материала кожуха, каковым является стекло.
В аморфной массе стекла энергия низкочастотных звуковых колебаний практически полностью превращается в тепловую энергию. В результате этого явления кожух 7, не связанный с опорной поверхностью 1 шахтного ствола 2, не производит колебаний в горизонтальном направлении и, следовательно, не распространяет вокруг себя низкочастотные звуковые волны, действуя в качестве высокоэффективного резонатора акустических колебаний.
Высокочастотная составляющая звуковых волн ослабляется вначале в результате отражения кверху от наклонной звукоотражающей поверхности 9 защитного покрытия 9 кожуха 7. В верхней части кожуха 7 эти волны еще более теряют способность к распространению при пониженном атмосферном давлении.
Благодаря вышеописанным конструктивным особенностям изобретения звуковые волны эффективно гасятся до необходимого уровня, не оказывая вредного воздействия на людей вокруг вентиляционной шахты метрополитена.
Создание внутри нижней части кожуха 7 зоны повышенного давления воздуха препятствует подсосу в подземное пространство наиболее загрязненного воздуха из поверхностного слоя атмосферы.
Из иных положительных свойств предлагаемого изобретения следует отметить яркую эстетичность архитектурного оформления вентиляционного киоска метрополитена, сооруженного на основе данного изобретения, благодаря наличию стеклянного кожуха 7 с размещенными вдоль его верхней и нижней кромок светодиодными светильниками 11.
В изложенной далее формуле изобретения перечислены существенные признаки, необходимые и достаточные для решения поставленной задачи.
Как видно из вышеизложенного, совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения обеспечивает решение поставленной задачи, а именно создание нового вентиляционного киоска метрополитена, выполняющего функцию высокоэффективного глушителя шума подземной выработки с разделением звуковых волн по частоте и двухступенчатым подавлением акустических колебаний.
§ 137. вентиляция линии метрополитенов ч.3. вентиляционные установки на перегонах
Вентиляционные установки на перегонах состоят из киоска для забора и выброса воздуха, канала, соединяющего киоск с вентиляционной камерой (для мелко заложенной линии) или со стволом шахты (для глубоко заложенной линии), вентиляционной камеры, канала, соединяющего камеру вентиляторов с перегонным тоннелем (для мелко заложенной линии) (рис. 507), и вентиляционного тоннеля, соединяющего ствол шахты с вентиляционной камерой и камеру с перегонными тоннелями (для глубоко заложенной линии) (рис. 508).
Рис. 507. Вентиляционная установка на перегоне мелко заложенной линии:
1 — перегонный тоннель; 2 — шумоглушительные перегородки; 3 — монтажные балки; 4 — вентиляторы; 5 — вентиляционный киоск
Рис. 508. Вентиляционная установка на перегоне глубоко заложенной линии:
1 — перегонный тоннель; 2 — шумоглушительные перегородки; 3 — монтажные балки; 4 — вентиляторы; 5 — вентиляционный киоск
Все внутренние углы поворота в вентиляционном канале, тоннеле и стволе шахты должны быть скошены под 45°. Это значительно снижает сопротивление движению воздуха в этих местах.
В каналах, тоннелях и стволе шахты устанавливают шумоглушительные перегородки, собираемые из бетонных блоков специального изготовления. Каждая перегородка обычно состоит из двух стенок δ = 18 см с воздушным, пространством между ними, равным также 18 см.
Вентиляционный киоск для забора воздуха представляет собой в плане сооружение шестигранной, восьмигранной или прямоугольной формы; размеры его зависят от объема воздуха, требуемого для вентиляции участка линии метрополитена.
Конструкция отдельно стоящего вентиляционного киоска для линий метрополитена Москвы показана на рис. 509.
Рис. 509. Вентиляционный киоск
Вентиляционный киоск может быть встроенным в наземный вестибюле станции метрополитена или в какое-либо вновь сооружаемое общественное здание. Место расположения киоска и его внешнее оформление должны был согласованы с районным архитектором города.
Вентиляционный киоск во всех своих гранях имеет проемы, низ которых располагается на высоте не менее 2 м от поверхности земли.
Площадь проемов, закрытых жалюзийными решетками, определяют, принимая скорость движения воздуха в живом сечении не более 5 м/с.
В вентиляционном киоске скорость движения воздуха не должна превышать 7 м/с.
В киоске имеется металлическая дверь, ведущая в расположенный под киоском и поверхностью земли вентиляционный канал.
Киоски современной конструкции собирают из готовых железобетонных; элементов.
Верхний вентиляционный канал, соединяющий вентиляционный киоск с камерой для вентиляторов или со стволом шахты, имеет прямоугольное сечение, высота и ширина которого зависят от требующегося объема воздуха при скорости его движения не более 7 м/с.
Конструкция канала представляет собой обычную раму (см. рис. 507) из железобетонных элементов или монолитного железобетона. Длина канала определяется расположением киоска по отношению к перегонным тоннелям или к стволу шахты. Так как и расположение киоска, и расположение тоннелей или ствола шахты зависит от городской застройки, то длина канала может колебаться в довольно широких пределах. Опыт сооружения советских метрополитенов показывает, что длина вентиляционных каналов находилась в пределах от 15 до 100 м и более.
Вентиляционные каналы изолируют от воды и в случае необходимости теплоизолируют. Гидроизоляция и теплоизоляция каналов такие же, как и для основных сооружений мелко заложенных линий метрополитена (см. § 119).
Для отвода воды из вентиляционного канала ему придают продольный уклон не менее 0,005 в сторону перегона, а в полу при помощи тощего бетона создают поперечный уклон 0,01 от стен к середине и дренажный открытый канал сечением 10×5 см.
Вентиляционная камера при мелком заложении линий метрополитена имеет прямоугольное сечение с внутренними размерами 6,75×4,51 м; ее располагают под поверхностью земли с минимальной засыпкой. Длина вентиляционной камеры при расположении в ней параллельно двух осевых вентиляторов составляет 14 — 15 м (см. рис. 507).
Вентиляционную камеру при глубоком заложении линии метрополитена располагают на близком расстоянии от ствола шахты в тоннеле Dн = 6 м. Это увеличенное сечение и длина тоннеля, в котором размещают вентиляционную камеру (см. рис. 508), обоснованы тем, что во время производства работ верхнюю часть тоннеля используют как электрокамеру, а нижнюю — как околоствольный двор ствола шахты.
Обделка этого тоннеля в зависимости от геологических и гидрогеологических условий заложения может быть чугунной или железобетонной, но в обоих случаях должна состоять
из стандартных элементов широко применяемых обделок (перегонных, эскалаторных или других).
Стволы вентиляционных шахт служат для вентиляции перегонных тоннелей. Так как эти стволы, как правило, используют для производственных целей, то их наружный диаметр принимают равным 5,5 или 6,0 м, а площадь поперечного сечения — больше чем требуется по расчету для вентиляции.
Площадь поперечного сечения ствола вентиляционной шахты назначают с учетом скорости движения воздуха 7—8 м/с. В тех случаях, когда ствол шахты не служит для производства работ, его сооружают только как вентиляционный; диаметр ствола соответственно может быть уменьшен.
Обделку стволов шахты можно собирать из чугунных тюбингов или железобетонных блоков сплошного или ребристого сечения в зависимости от гидрогеологических условий заложения шахт. Обделка из монолитного бетона для стволов шахт не рекомендуется ввиду усложнения условий производства работ. Стволы шахт оборудуют лестницами пожарного типа с промежуточными площадками через 6 м.
Нижний вентиляционный тоннель при глубоком заложении линии метрополитена соединяет вентиляционную камеру с перегонными тоннелями. Площадь поперечного сечения этого тоннеля определяется исходя из скорости движения воздуха 7— 8 м/с и обычно составляет 10—12 м2, что соответствует площади тоннеля круглого сечения диаметром 3,5—4,0 м. Обделку такого тоннеля можно собирать из чугунных тюбингов или железобетонных блоков; она может быть также монолитной бетонной.
Для вентиляционных узлов Московского метрополитена обделку таких тоннелей собирали либо из стандартных тюбингов обделки перегонного тоннеля Dн = 6 м с клиновидными прокладками, уменьшающими ее диаметр (рис. 510), либо из стандартных тюбингов обделки Dн = 5,5 м. Такое же поперечное сечение и обделку имеют и вентиляционные сбойки между перегонными тоннелями.
Рис. 510. Поперечное сечение вентиляционного тоннеля с обделкой из чугунных тюбингов
При пересечении вентиляционного тоннеля и сбойки с перегонными тоннелями возникает необходимость раскрытия в последних проемов шириной 5 м и высотой до 4,5 м. Наиболее простое конструктивное решение этого узла (рис. 511) получают устройством опоры под среднее из пяти размыкаемых колец обделки. Давление от разомкнутой обделки на стойку передается через металлический вкладыш и металлические прокладки.
Рис. 511. Пересечение вентиляционного тоннеля с перегонным тоннелем
Когда среднее из пяти разомкнутых колец имеет надежную опору, то примыкающие к нему с обеих сторон два разомкнутых кольца могут не иметь никаких опор, так как за счет силы трения между кольцами нагрузки распределяются на крайние замкнутые кольца и среднее, имеющее опору.
Такое конструктивное решение этого узла имеет то преимущество перед другими возможными решениями (например, перед окаймляющей проем рамой), что оно довольно просто осуществимо и, кроме того, позволяет размыкать не все кольца сразу, а сначала одно среднее кольцо с опиранием его на стойку, а затем примыкающие к нему.
Создание специальных железобетонных блоков или чугунных тюбингов для обрамления вентиляционных проемов, устанавливаемых сразу при сооружении тоннелей, явилось бы идеальным решением этой задачи, но это нерационально и экономически невыгодно, так как число таких проемов невелико.
Вентиляционная шахта (вш)
Каждая отдельная шахта метрополитена способна работать как на приток, так и вытяжку. Вариант первый – ВШ нагнетает поток чистого воздуха в метро, второй — освобождает тоннель от отработанного загрязненного воздуха.
Шахта вентиляции представляет конструкцию, которая включает:
- вентиляционная камера;
- реверсивные вентиляторы (предназначены для формирования воздушного потока, располагаются в ВШ, их может быть порядка четырех компонентов);
- вентиляционный киоск (находится над земной поверхностью);
- вентиляционный ствол (соединяет камеру и киоск).
Вентиляционные вытяжки
Устройство вентиляции в метро не обходится и без такого элемента, как вытяжка. Главная функция вытяжки – осуществление проветривания аккумуляторных подстанций метрополитена, различных служебных помещений. Вытяжные киоски меньших параметров отличны от шахтных киосков. Они достаточно часто располагаются рядом.
Вентиляция метрополитена — энциклопедия нашего транспорта
Для непрерывного и эффективного воздухообмена между метрополитеном и атмосферой используются вентиляционные шахты.
Любая вентиляционная шахта может работать в одном из двух режимов: на приток и на вытяжку. В первом случае она нагнетает свежий воздух с поверхности земли в тоннель метрополитена, во втором — выдувает тёплый воздух из тоннеля наружу.
В летнее время приточный воздух подаётся через станционные шахты, а вытяжка производится с перегонов. В зимнее время, наоборот, приточный воздух подаётся через перегонные шахты, а удаляется станционными. При таком режиме работы зимой воздух, проходя по тоннелю, успевает прогреться и попадает на станцию более тёплым.
Вентиляционная шахта состоит из следующих основных частей:
- Вентиляционный киоск (наземный воздухозаборный киоск) — отдельно расположенное или встроенное сооружение на поверхности земли, рассчитанное на двухстороннее движение воздуха.
- Вентиляционный ствол — подземная выработка, по которой осуществляется движение воздуха с поверхности на глубину заложения тоннеля метрополитена.
- Вентиляционная камера — помещение, примыкающее к тоннелю метрополитена, в котором установлены два вентилятора, осуществляющие проветривание. Режим работы вентиляционной шахты определяется заданием режима работы этих вентиляторов.
Между противоположными тоннелями линии на определённом расстоянии имеются участки свободного пространства — вентиляционные сбойки.
Также в метрополитене используются вентиляционные вытяжки, предназначенные для проветривания аккумуляторных подстанций метрополитена и других служебных помещений. Их вентиляционные киоски имеют меньший размер, чем киоски вентиляционных шахт (часто они расположены недалеко друг от друга).
Используемые вентиляторы для системы вентиляции метро
Для поддержания в подземных помещениях метрополитена чистого воздушного пространства, а также отвода в атмосферу загрязненного воздуха, дыма, вредных газов применяются специализированные вентиляторы: реверсивные, нереверсивные (отличаются параметрами рабочих лопаток). Вентиляторы могут монтироваться в вертикальном, горизонтальном положении.
Конструкция вентиляторов включает следующие элементы:
- Корпус;
- Электрический двигатель;
- Рабочее колесо, имеющее вращающийся обтекатель;
- Добавочные компоненты:
- диффузор (воздухораспределитель);
- отверстие входное;
- шумоглушитель;
- запорное устройство.
Основные характеристики вентиляторов германского производства:
- мощность электродвигателя <500 кВт;
- давление < 3,5 кПа;
- расход воздушных масс < 200 куб.м/сек;
- при T = 400°С могут работать на протяжении двух часов;
- L корпуса = 1,4-2 м;
- D раб. колеса = 1,4- 2,2 м;
- повышенный КПД;
- реверсивность – 100%.
Как работает вентиляционная система метрополитена
Температурный режим помещений метрополитена, предназначенных для пассажиров, обеспечивается тоннельной вентиляцией, проект которой создан, основываясь из действующих строительных требований (СП32/105/2004г/п.5.8, СНиП32/02/2003г/п.5.8,17).
Требования санитарии
Согласно санитарным нормам вентиляция осуществляет за один рабочий час трехкратный воздухообмен. За полные сутки система способна перерабатывать до 2-х миллиардов кубических метров воздушных масс. При таких объемах технически трудно организовать кондиционирование надлежащего уровня.
К примеру, согласно расчетным данным пропускная возможность метрополитена Москвы за сутки должна составлять не более 6-ти миллионов человек. Фактически численность пассажиров достигает 9-ти миллионов. Реальное тепловыделение от технического оснащения метрополитена, пассажиров на 50% больше.
Формула изобретения
1. Вентиляционный киоск метрополитена, включающий надшахтное строение с воздухопропускающими окнами и внешнее кольцеобразное ограждение с кожухом, выполненным в виде расширяющейся кверху воронки со звукоотражающей внутренней поверхностью и установленным с зазором относительно надшахтного строения, отличающийся тем, что кожух ограждения выполнен из аморфного материала и облицован по внутренней поверхности защитным покрытием.
2. Вентиляционный киоск по п.1, отличающийся тем, что в качестве аморфного материала кожуха ограждения применено листовое стекло.
3. Вентиляционный киоск по п.1, отличающийся тем, что защитное покрытие кожуха выполнено в виде полимерной пленки.
