城市地下综合管廊通风设计探讨

徐 诚，姜 超，吴靖云

（1.中国市政工程西北设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056；2.武汉深为工程技术有限公司，湖北 武汉 430056）

随着我国城市化进程的加快，各大中型城市为集约利用地下空间、增强管线运行安全及可靠性，规划及建设了大量的综合管廊工程。由于综合管廊为地下空间，合理的通风系统设置对保障巡检人员及管线运营安全起着至关重要的作用。目前，综合管廊相关技术规范及规程主要针对综合管廊土建及廊内管线布置等方面，对廊内通风系统要求不够具体全面。为此，文章结合工程实例对通风系统设计过程中部分要点进行探讨。

1 设计风量及风压的探讨

1.1 设计通风量的确定

目前，综合管廊规范中对设计通风量仅从正常通风换气和事故排气排烟两方面要求，但实际运营中廊内发热量也是不可忽略的一方面。综合管廊内热量主要来源于电力等管线、灯具以及配电柜等设备运营时所产生的热量，由于廊内设备产生的发热量较小且为间歇性运行，因此工程设计时主要考虑管线所带来的发热量。

以某综合管廊工程综合舱为例进行通风系统的相关计算。该舱室宽5.3m、高4m，容纳有给水、再生水、污水、24回10kV电力、通信等管线，通风分区与防火分区保持一致，以200m划分计算，采用防火分区两端一进一出的通风方式。正常和事故通风按每小时换气次数分别不小于2次和6次计算，对应通风量为8480m3/h和25440m3/h。

为排出综合舱内10kV电缆发热量，其所需通风量Q散计算公式：

式中：Q散为散热通风量，m3/h；P发为综合管廊通风分区内电缆的发热量，W；P损为综合管廊的土壤传热，可按电缆发热量的30%～40%估算，取P损=0.35P发；Tj为通风进风温度，取Tj=33℃；Tp为通风排风温度，取Tp=40℃；c为空气比热，取c=1.01kJ/kg；ρ为空气密度，取1.27kg/m3。

当廊内多回路电缆共同敷设时，上式中电缆的发热量P发计算公式：

式中：P发为电力电缆发热量，W；K为电流参差系数，取K=0.85；n为电缆回路数，取N=24回；n为电缆芯数，取n=3；I为电缆的计算负荷电流，取I=400A；Pt为电缆运行时平均温度为60℃时的电缆芯电阻率，铜芯为0.020Ω·mm2/m；L为通风分区的长度，取L=200m；S为电缆芯截面积，取S=400mm2。

通过公式（1）和公式（2）可得，Q散=25316m3/h，对应通风次数为6次/h。工程实例中散热所需通风量略低于事故风量，远高于正常通风量。为保证廊内通风系统满足各种工况需求，设计通风量按事故通风量即Q=25440m3/h确定。

1.2 设计风压的确定

风量和风压是风机选型依据的最主要参数。目前，国内综合管廊通风系统设计中主要对风量进行科学计算且依靠经验或粗略估算风压，但实际上选择过大的风压易造成风机的过量运行，损坏电机，产生过大噪声；选择过小的风压易造成风机的风量不足，达不到需求的通风效果。因此，设计风压的计算是综合管廊通风系统中重要的一环。

综合管廊通风系统的压力损失由沿程压力损失（摩擦压力损失）及局部压力损失两部分构成。

（1）沿程压力损失。综合管廊一般利用本体作为通风通道，沿程压力损失计算时可将其简化为相同截面的混凝土风道。由于廊内风速一般不大，该工程实例ΔP沿程=0.093Pa，实际工程设计中一般可忽略不计。

（2）局部压力损失。局部压力损失主要集中在进排风口风亭、防火阀、风道突然渐缩渐扩处，具体应结合通风节点的设置分析，工程实例的简化通风计算系统图如图1所示。

图1 综合管廊简化通风计算系统图

局部压力损失可按下列公式计算：

式中：Z为局部压力损失，Pa；ζ为局部阻力系数，可参考《综合管廊通风设施设计与施工》（17GL701）及《简明通风设计手册》；v为空气流速，m/s，以局部压力损失所在位置的风速计算；P为空气密度，1.27kg/m3。

由上述简化通风计算系统图及公式（3）可得，工程实例的局部损失压力Z=443.61Pa，则理论总压力损失为443.7Pa。考虑到廊内实际情况较简化计算系统复杂得多，理论总压力损失较实际损失值偏小，为保证通风效果一般取20%的富余量，则设计风压应不小于533Pa。

2 单双速风机选型的探讨

综合管廊风机选型时常对选用单速或双速风机有一定争议。工程实例中由于电缆散热所需通风量与事故风量接近，综合管廊正常运行时所需通风量已经较高，双速风机的低速工况不再适用，因此选用单速风机。

对于舱室内散热所需通风量较低或无的情况，风机选型时仅需满足正常和事故工况，文章仍以工程实例中正常通风量和事故通风量为例进行探讨，选用单双速风机型号对比如表1所示。

表1 综合管廊风机型号对比

单速风机可通过控制开启时间满足综合管廊正常通风需求，且通过自控系统易实现上述操作。从能耗上看，单速风机除启停频繁对风机及电气系统有影响外，其能耗与双速风机接近；从通风系统运行需求上看，由于综合管廊平时为无人状态，风机无需时刻开启，一般仅在人员进入检修前或有毒有害气体指标过高时开启通风，而单速风机风量大、获得同样通风效果所需时间较双速风机更为快捷，因此更适用于综合管廊运行需求。

综上所述，为保证综合管廊通风系统的高效节能，无论是否需考虑散热工况，均建议选用单速风机，风量以正常、事故、散热三种工况所需通风量大致确定。

3 通风节点形式的探讨

综合管廊通风节点通常有地下式及地上式两大类，地下式即通过控制综合管廊覆土在3m以上，设置通风夹层将风机等设备安装在地下的方式；地上式即通过直上直下的土建风道将风机安装在地面以上的方式。地上式与地下式综合管廊通风节点对比如表2所示。

表2 地上式与地下式综合管廊通风节点对比

工程实例综合管廊布置于道路东侧20m景观绿化带下，由于总体对综合管廊纵断无特别要求而道路周边景观要求较高，因此选用地下式通风节点。

表3 综合管廊实测数据

4 工程实际测量参数

工程实例中综合管廊目前已进入运营状态，因此选取一组通风分区，通过风速仪、分贝仪等设备对实际通风系统运行参数进行测量，具体测量数据如表3所示。

通过理论计算，进、排风口处风速为4m/s，实测为1.5m/s。经现场调研发现，综合舱与电力舱进风口风井在实施过程中未采取有效分隔措施，导致存在漏风窜风情况，实际通风面积增大、风速减小。目前该工程周边地块开发、施工车辆较多，导致现场噪声较大（约70dB），由于风口位于紧邻道路红线的绿化带内，因此，实测数据受现场情况影响较正常运行时数值偏大。

综上所述，现场实测数据虽然个别与理论数值有所偏差，但经调研及数据修正，基本与设计理论值吻合，即上述计算方法及设计方案基本合理可行。

5 结论

文章通过对综合管廊风量及风压的探讨，提出了简单、可行的设计风量及风压的计算方法。综合管廊通风一般存在风量大、风压小（不超过1000Pa）的特点，建议选用噪声小、安装简便的轴流或混流式风机。同时，风机的选型应以高效适用节能为原则，考虑到综合管廊通风系统的特殊性，建议选用单速风机。在综合管廊舱室较多或通风节点口部设置受限的情况下，建议选用地下式通风节点设置形式；在舱室较少或易对风亭进行景观遮蔽的情况下，建议选用地上式通风节点设置形式。结合工程实测数据进行分析，所选风机参数基本合理，风机置于地下对噪声有明显削弱效果，但廊内噪声明显，还需进一步采取降噪隔音措施。因此，在类似工程中除采取风机本体的减震降噪等措施外，还应结合实际情况配置风机消声器或片式消声器等设施。