Projekt z przedmiotu:

„Wentylacja wybranych obiektów podziemnych”

PROJEKT WENTYLACJI TUNELU

Imię i Nazwisko: Bartłomiej Urbanek

Wydział: Górnictwa i Geoinżynierii

Kierunek: Geotechnika i Budownictwo Specjalne

Rok: II

„Wentylacja wybranych obiektów podziemnych”

OPIS TECHNICZNY

1. 1. Wstęp

Tematem poniższej pracy jest zaprojektowanie wentylacji tunelu w oparciu o obowiązujące normy. Wyzwania, jakie stawiane są współczesnym inżynierom budownictwa wymagają od nich szukania nowych rozwiązań. Jednym z nich jest inżynieria tunelowa, która w znaczącym stopniu poprawia komunikację. Tunele są nietypowymi konstrukcjami, których bezpieczne użytkowanie powinno być zagwarantowane przez najwyższej klasy instalacje. Podstawą z nich są wentylacje, które w znacznym stopniu poprawiają bezpieczeństwo na wypadek pożaru w tunelu.

2. Ogólna charakterystyka tunelu

   1. Geometria i parametry techniczne tunelu

Tunel jest o długości 850 m. Składa się z dwóch naw. Na każdą nawę składają się dwóch pasów ruchu. Obudowa ma kształt koła o średnicy 12,1 metra i wykonana jest z tubingów o grubości 60 cm. 30% pojazdów poruszających się w tunelu będą stanowić samochody ciężarowe. Tunel usytuowany jest na wysokości 400 m n.p.m. Nachylenie podłużnej osi tunelu wynosi -3%. Przewiduje się możliwość przewozu materiałów niebezpiecznych i szacunkowo 7% pojazdów przemieszczających się w tunelu będzie zawierać tego typu substancje. Wyjścia ewakuacyjne przewidziano co 170 m.

Parametr projektowy	Wartość
Długość tunelu	850m
Natężenie ruchu	36 000 poj/doba
Rodzaj ruchu	Jednokierunkowy
Liczba naw	Dwunawowy
Ilość pasów ruchu	2
Wysokość usytuowania tunelu	400 m n.p.m
Nachylenie	-3%
Przewóz materiałów niebezpiecznych	7%

Szerokość	Pas ruchu	3,5 metra
	Pas dodatkowy	-
	Opaska	0,5 metra
	Chodnik awaryjny	1 metr
	Ściana tłumiąca uderzenia	0,3 metra
	Grubość tubingu	0,6 metra
		Razem
	Jezdnia drogi znajduje się na 1/3 wysokości tunelu, średnica wynosi	12,1 metra

1. Ruch pojazdów w tunelu

Pojazdy będą się poruszać w dwóch nawach. W każdej z naw będą znajdować się po dwa pasy jednokierunkowe. Obowiązywać będzie zakaz wyprzedzania oraz ograniczenie prędkości do 80km/h.

Typ pojazdu	Natężenie dobowe
Samochody osobowe	25200 poj/doba
Pojazdy ciężarowe	10800 poj/doba
SUMA	36000 poj/doba

Przyjmuje się, że maksymalne, godzinowe natężenie ruchu wynosi 12% natężenia dobowego

Typ pojazdu	Natężenie godzinowe
Samochody osobowe	3024 poj/h
Pojazdy ciężarowe	1296 poj/h
SUMA	4320 poj/h

1. Zagrożenia w tunelu

W tunelu komunikacyjnym mogą wystąpić następujące rodzaje zagrożeń:

1. Przekroczenie dopuszczalnych stężeń w powietrzu

• Wentylacja tuneli drogowych powinna być ustalona na podstawie stężenia określonego ułamkiem molowym tlenku węgla i tlenku azotu w powietrzu tunelu oraz emisji dymów ograniczających widoczność.

• Dopuszczalne stężenie określone ułamkiem molowym tlenku węgla w powietrzu tunelu określa tabela 2.2 W ciągu ulic miejskich - 0,015% dla płynnego ruchu pojazdów oraz utrudnionego i zatrzymanego

• Dopuszczalne stężenie określone ułamkiem molowym tlenku azotu w powietrzu tunelu wynosi 0,0025%.

• Dopuszczalne stężenie dymu w powietrzu tunelu, określone współczynnikiem widoczności i komfortu jazdy podaje tabela 2.3

• W ciągu ulic miejskich 0,005 ; 0,0075

• Dopuszczalne stężenie masowe sadzy w powietrzu tunelu wynosi 2mg/m3

• Szczególne zagrożenie może stanowić występowanie pojazdów przewożących materiały niebezpieczne - ich odsetek stanowi 7%

2. Zator

• W tunelu w jednej godzinie może znajdować się następująca liczba pojazdów:

$$D_{v} = \frac{N_{p}*l}{V} = \frac{4320*850}{80000} = 45$$

Biorąc pod uwagę parametry geometryczne tunelu (850m), średnią długość pojazdów (5m+2*5m odstępu) i występowanie dwóch pasów ruchu - szacunkowa ilość pojazdów w tunelu podczas zatoru:

$$Z = \frac{4*850m}{15m} = 226poj$$

Z czego

3. Kolizja pojazdów

Aby zapobiec kolizji samochodów poruszających się w przeciwnych kierunkach zastosowano bariery energochłonne.

1. Emisja zanieczyszczeń w tunelu

Zanieczyszczenia w tunelu pochodzą zazwyczaj od emitujących je pojazdów poruszających się w tunelu. Kolejnym rodzajem zanieczyszczeń jest nadmierne wydzielanie się ciepła, pyłów oraz innych szkodliwych substancji. Podstawowymi są: tlenek węgla, węglowodory, aldehydy, sadza, tlenki azotu, dwutlenek azotu, dwutlenek siarki. Procentowe stężenie określone ułamkiem molowym tlenku węgla wynosi w przypadku tunelu leżącego w ciągu ulic miejskich 0,015%.

Cel opracowania

Celem opracowania jest dokładna analiza parametrów tunelu oraz wentylacji, która będzie w nim zainstalowana.

Materiały wyjściowe

• Nawrat S., Napieraj S. "Wentylacja i bezpieczeństwo w tunelach komunikacyjnych"

• Kosmalski M., Kozłowski R., "Drążenie tuneli komunikacyjnych zmechanizowanymi tarczami tunelowymi TBM w gruntach i słabych skałach." Konferencja Naukowo-Techniczna „Problemy podziemnej komunikacji miejskiej w Krakowie”. PK, Wydział Inżynierii Lądowej. Kraków 2002.

• Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie.

• PIARC Technical Committee on Road Tunnel Operation (C5) „Road tunnels vehicle emissions and air demand for ventilation”

• Arbeitsgruppe Verkehrsführung und Verkehrssicherheit „Wytyczne dotyczące wyposażenia i eksploatacji tuneli drogowych RAB, Bonn 2006 r.

• Urbanek B. „Dobór obudowy tunelu drążonego tarczą TBM w zawodnionych gruntach”

1. SYSTEM WENTYLACJI TUNELU

   1. Charakterystyka wentylacji tunelu

Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie zaleca stosowanie wentylacji wzdłużnej w przypadku tuneli o długości mniejszej niż 1km. W przypadku tego projektu zastosowano wentylację naturalną wspomaganą wentylatorami. Charakteryzuje się ona wysoką ekonomicznością.

Ten rodzaj wentylacji stosowany jest głównie w tunelach o małych i średnich długościach lub w przypadku występowania dużego zanieczyszczenia powietrza. Wentylatory zazwyczaj są instalowane parami w odstępach 50-200m w zależności od mocy.

Rysunek Schemat wentylacji podłużnej

Wymagania prawne

W przypadku tuneli budowanych na terenie Polski, zastosowanie mają przepisy prawne określone Rozporządzeniem Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000r. w sprawie warunków technciznych jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 63, poz. 735).

Na podstawie rozporządzenia wyznaczono dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń w powietrzy, a następnie wytypowano odpowiedni rodzaj wentylacji.

1. Obliczenia wymaganej ilości powietrza wentylacyjnego

   1. Faza drążenia

Minimalny wydatek powietrza w tunelu ze względu na zapewnienie minimalnej prędkości powietrza wyznacza się na podstawie wzoru

$$\mathbf{V}_{\mathbf{V}} = \mathbf{F} \bullet \mathbf{v}_{\mathbf{\min}} = \mathbf{102},\mathbf{07}\mathbf{m}^{\mathbf{2}} \bullet \frac{\mathbf{0},\mathbf{15}\mathbf{m}}{\mathbf{s}} = \mathbf{15},\mathbf{310}\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{s}}$$

Minimalny wydatek powietrza w tunelu ze względu na rozrzedzenie gazów zagrażających bezpieczeństwu do koncentracji bezpiecznych np. określonych w przepisach prawa na podstawie wzoru:

$${\dot{\mathbf{V}}}_{\mathbf{r}} = \frac{{\dot{\mathbf{V}}}_{\mathbf{g}}}{\mathbf{C}_{\mathbf{d}}} \bullet \mathbf{100} = \frac{\mathbf{0}}{\mathbf{1}} \bullet \mathbf{100} = \mathbf{0}$$

Wydatek strumienia powietrza w przodku tunelu musi spełniać zależność:

$${\dot{\mathbf{V}}}_{\mathbf{T}} = \mathbf{\max}\left( \mathbf{15}.\mathbf{31},\mathbf{0},\mathbf{0},\mathbf{0},\mathbf{0} \right) = \mathbf{15},\mathbf{31}\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{s}}$$

Przyjęto dwa lutniociągi firmy Komag model WLE-1010B

1. Stan normalnej eksploatacji

Całkowity wydatek świeżego powietrza dla normalnej eksploatacji (ruch w szczycie) ze względu na kryterium	Wartość
Samochody osobowe z silnikiem benzynowym
CO	7660,035
Nox	1858,68
Samochody osobowe z silnikiem wysokoprężnym
CO	2403
NOx	2283,458
Dym	4050,608

1. Stan awaryjny

Całkowity wydatek świeżego powietrza dla normalnej eksploatacji (ruch w szczycie) ze względu na kryterium	Wartość
Samochody osobowe z silnikiem benzynowym
CO	2646
Nox	132,3
Samochody osobowe z silnikiem wysokoprężnym
CO	311,85
NOx	488,565
Dym	103,95

1. Stan pożaru

Liczba samochodów ciężarowych, które w ciągu jednej doby przejeżdżają przez tunel wynosi 5400. Zgodnie z wytycznymi RABT 2006 wentylację należy zaprojektować dla pożaru o mocy 50 MW. Ilość gazów pożarowych przy temperaturze 300 °C wynosi 120m³/s. W jednej nawie tunelu ruch będzie się odbywał jednokierunkowo. Przewiduje się ruch zatrzymujący się sporadycznie. Na podstawie powyższych parametrów zdecydowano się na zaprojektowanie wentylacji mechanicznej wzdłużnej.

Q_Asbung ≥ 1, 5 × Q_Rauch

$$\mathbf{Q}_{\mathbf{\text{Asbung}}} \geq \mathbf{1},\mathbf{5} \times \frac{\mathbf{120}\mathbf{m}}{\mathbf{s}} = \mathbf{180}\mathbf{m}/\mathbf{s}$$

Należy uwzględnić wystąpienie wzdłużnego przepływu strumienia powietrza.

u × A_Tunnel ≥ 1, 5 × Q_Rauch

$$\mathbf{2},\mathbf{9}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}} \times \mathbf{102},\mathbf{07}\mathbf{m}^{\mathbf{2}} \geq \mathbf{1},\mathbf{5} \times \mathbf{Q}_{\mathbf{\text{Rauch}}}$$

$$\mathbf{2},\mathbf{9}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}} \times \mathbf{102},\mathbf{07}\mathbf{m}^{\mathbf{2}} \geq \mathbf{1},\mathbf{5} \times \mathbf{Q}_{\mathbf{\text{Rauch}}}$$

$$\mathbf{296}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}} \geq \mathbf{1},\mathbf{5} \times \mathbf{Q}_{\mathbf{\text{Rauch}}}$$

$$\mathbf{Q}_{\mathbf{\text{Asbung}}} = \mathbf{u} \times \mathbf{A}_{\mathbf{\text{Tunnel}}} = \mathbf{296}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}$$

1. Obliczanie parametrów wentylacji

   1. Stan normalny

Parametry wentylacji wymagają wcześniejszego określenia strat ciśnienia wywołanych szeregiem czynników. Są nimi straty wynikające z tarcia powietrza o ściany tunelu, naporu wiatru, zawirowaniami powietrza przy portalach czy też efektu kominowego.

Wyznaczenie gęstości powietrza w tunelu

$$\mathbf{\rho}_{\mathbf{0}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{b}}}{\mathbf{287*(273 +}\mathbf{T}_{\mathbf{0}}\mathbf{)}}$$

Gdzie:

P_b – ciśnienie barometryczne

T₀ – temperatura otoczenia

$$\mathbf{T}_{\mathbf{0}}\mathbf{=}\mathbf{T}_{\mathbf{s}\mathbf{1}}\mathbf{-}\frac{\mathbf{400}\mathbf{m}}{\mathbf{200}\mathbf{m}}\mathbf{= 18C}$$

Gdzie:

T_s1 – temperatura odniesienia (20°C)

Przyjęto założenie, że spadek temperatury wynosi 1° na każde 200 m wzrostu wysokości. Temperatura odniesienia wynosi 20°C i mierzona jest na poziomie morza.

$$\mathbf{Pb = 101325*}\mathbf{e}^{\frac{\mathbf{- 0,034*400}}{\frac{\mathbf{(}\mathbf{T}_{\mathbf{s}\mathbf{1}}\mathbf{+}\mathbf{T}_{\mathbf{0}}\mathbf{+ 2*273)}}{\mathbf{2}}}}\mathbf{= 96713,97}\mathbf{Pa = 967,14}\mathbf{\text{hPa}}$$

$$\mathbf{\rho}_{\mathbf{0}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{96714}}{\mathbf{287*(273 + 18)}}\mathbf{= 1,16}\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$$

Straty ciśnienia związane z tarciem

$$\mathbf{P}_{\mathbf{f}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\rho*}\mathbf{v}_{\mathbf{c}}\mathbf{*\lambda L}}{\mathbf{2}\mathbf{D}_{\mathbf{H}}}$$

gdzie:

𝑃_𝑓 - straty ciśnienia związane z tarciem [Pa],

𝜌 - gęstość powietrza [kg/m3],

𝑣𝑐 - prędkość krytyczna w tunelu [m/s],

𝜆 - współczynnik tarcia [-] przyjęto 0,03

L - długość tunelu [m],

𝐷_𝐻 - średnica hydrauliczna [m]:

$$\mathbf{D}_{\mathbf{H}}\mathbf{= 4*}\frac{\mathbf{A}_{\mathbf{T}}}{\mathbf{P}_{\mathbf{T}}}$$

gdzie:

A_T - pole powierzchni przekroju poprzecznego tunelu

P_T - obwód tunelu

$$\mathbf{D}_{\mathbf{H}}\mathbf{= 4*}\frac{\mathbf{115\ }\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{38\ m}}\mathbf{= 12.1}\mathbf{m}$$

$$\mathbf{P}_{\mathbf{f}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1.16}\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}\mathbf{*2,5}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{*0,03*850}\mathbf{m}}{\mathbf{2*12,1}\mathbf{m}}\mathbf{= 3,05\ Pa}$$

Straty ciśnienia związane z efektem kominowym

P_f=(ρ−ρ₀)γLg

gdzie:

𝜌 - gęstość powietrza [kg/m³],

𝛾 – nachylenie tunelu,

L – Długość tunelu [m],

G - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

Nachylenie tunelu wynosi 3%.

$$\mathbf{P}_{\mathbf{f}}\mathbf{=}\left( \mathbf{1,2 - 1,16} \right)\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}\mathbf{*3\%*850}\mathbf{m*9,81}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{= 10}\mathbf{\text{Pa}}$$

Straty ciśnienia na portalach

$$\mathbf{\text{Ps}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1,6}\mathbf{\rho}\mathbf{v}_{\mathbf{c}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{\ }$$

gdzie:

𝑃𝑠 - strata ciśnienia na portalach [Pa],

𝜌 - gęstość powietrza [kg/m³],

𝑣_𝑐 - prędkość krytyczna w tunelu [m/s].

$$\mathbf{\text{Ps}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1,6}\mathbf{*}\mathbf{1.16\ kg/}\mathbf{m}^{\mathbf{3}}\mathbf{*}{\mathbf{(2,5}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{)\ }}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{= 5,8\ \lbrack}\mathbf{\text{Pa}}\mathbf{\rbrack}$$

Straty ciśnienia wywołane ruchem pojazdów w tunelu

$$\mathbf{p}_{\mathbf{\text{veh}}}\mathbf{= \ }\sum_{}^{}\frac{\mathbf{C}_{\mathbf{w}}\mathbf{A}_{\mathbf{v}}}{\mathbf{A}_{\mathbf{T}}}\mathbf{\text{Nρ}}\frac{{\mathbf{(}\mathbf{v -}\mathbf{v}_{\mathbf{c}}\mathbf{)}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{\ }$$

gdzie:

𝑃_𝑣𝑒ℎ - straty ciśnienia wywołane ruchem pojazdów w tunelu [Pa],

𝐶_𝑤 - współczynnik oporu pojazdu (1.0),

𝐴_𝑣 - powierzchnia czołowa pojazdu [m2] (samochody osobowe 2m2, pojazdy ciężarowe 5 m2),

𝐴_𝑇 - pole przekroju poprzecznego tunelu [m2],

𝑁 - ilość samochodów w tunelu,

𝜌 - gęstość powietrza [kg/m3],

𝑣 - prędkość poruszających się pojazdów w tunelu [m/s],

𝑣𝑐 - prędkość krytyczna w tunelu [m/s].

$$\mathbf{p}_{\mathbf{\text{veh}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}\mathbf{*}\mathbf{2}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{115}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{*}\mathbf{2}}\mathbf{25}\mathbf{*}\mathbf{1.16}\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\ }\frac{{\mathbf{(22,2}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{-}\mathbf{2,5}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{)}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{+ \ }\frac{\mathbf{1}\mathbf{*}\mathbf{5\ }\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{115\ }\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{*}\mathbf{2}}\mathbf{19}\mathbf{*}\mathbf{1.16}\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}\frac{{\mathbf{(22,2}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{-}\mathbf{2,5}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{)}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}$$

p_veh=48, 93Pa + 92, 98Pa = 141, 91Pa

Straty ciśnienia związane z naporem wiatru

$$\mathbf{p}_{\mathbf{w}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\zeta}_{\mathbf{w}}\mathbf{*\rho*}\mathbf{v}_{\mathbf{w}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}$$

gdzie:

ρ - gęstość powietrza [kg/m3],

v_w- prędkość wiatru [m/s],

ζ_w - współczynnik naporu wiatru reprezentujący okoliczności. Przyjęto, że tunel znajduje się całkowicie pod ziemią

Rysunek Wykres zależności współczynnika naporuu wiatru od kąta natarcia

Przyjęto kąt naporu wiatru 0° oraz średnią prędkość wiatru 3,5m/s

$$\mathbf{p}_{\mathbf{w}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0.35}\mathbf{*}\mathbf{1.16}\mathbf{*}\mathbf{3,5}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{= 2,49}\mathbf{\text{Pa}}$$

Całkowite straty w tunelu wynoszą:

P_c=P_f+P_s+P_veh+P_w+P_ch+P_fire

P_c=3, 05 Pa+10Pa + 5, 8Pa  + 141, 91Pa+2, 49Pa=163, 25Pa

Całkowita siła ciągu w tunelu

E_T=A_TP_C

𝐸_𝑇 - całkowita siła ciągu w tunelu [N],

𝐴_𝑇 - pole przekroju poprzecznego tunelu [m2],

𝑃_𝐶 - suma strat ciśnienia w tunelu [Pa].

E_T=115m²*2*163, 25Pa=37547, 5N

1. Stan awaryjny

Podczas stanu awaryjnego pojazdy nie poruszają się. W obliczeniach jednak przyjmuje się, że prędkość pojazdów wynosi 10 km/h. Z powodu niskiej prędkości pojazdów postanowiono pominąć straty spowodowane ruchem pojazdów. Wiodącymi stratami będą te pochodzące od pożaru.

$$\mathbf{p}_{\mathbf{\text{veh}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}\mathbf{*}\mathbf{2}}{\mathbf{115}\mathbf{*}\mathbf{2}}\mathbf{25}\mathbf{*}\mathbf{1}\frac{{\mathbf{(2,78}\mathbf{-}\mathbf{2,5)}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{+ \ }\frac{\mathbf{1}\mathbf{*}\mathbf{5}}{\mathbf{115}\mathbf{*}\mathbf{2}}\mathbf{19}\mathbf{*}\mathbf{1}\frac{{\mathbf{(2,78}\mathbf{-}\mathbf{2,5)}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}$$

p_veh=0, 08Pa+0, 016Pa=0, 1Pa

Straty ciśnienia podczas pożaru

$$\mathbf{P}_{\mathbf{\text{Fire}}}\mathbf{= 9}\mathbf{*}\mathbf{10}^{\mathbf{-}\mathbf{5}}\mathbf{*}\frac{\mathbf{Q}_{\mathbf{a}}}{\mathbf{v}_{\mathbf{o}}\mathbf{*}\mathbf{D}_{\mathbf{H}}^{\mathbf{2}}}$$

gdzie:

𝑄_𝑎 - moc pożaru [MW],

𝑣_𝑜 - prędkość świeżego powietrza [m/s],

𝐷_𝐻 - średnica hydrauliczna tunelu [m].

$$\mathbf{P}_{\mathbf{\text{Fire}}}\mathbf{= 9}\mathbf{*}\mathbf{10}^{\mathbf{-}\mathbf{5}}\mathbf{*}\frac{\mathbf{50}\mathbf{\text{MW}}}{\mathbf{2,5}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{\ }\mathbf{*}{\mathbf{12,1}\mathbf{m}}^{\mathbf{2}}}\mathbf{= 12,29}\mathbf{\text{Pa}}$$

P_c=3, 05 Pa+10 + 5, 8  + 2, 49Pa+12, 29Pa=33, 63Pa

E_T=A_TP_C

E_T=115m²*2*33, 63Pa=7734, 9N

1. Dobór urządzeń wentylacyjnych

Aby oszacować wymaganą liczbę wentylatorów w tunelu należy obliczyć ciąg pojedynczego urządzenia strumieniowego.

E_F=E_katf₁f₂f₃

gdzie:

𝐸_𝐹 - ciąg wentylatora strumieniowego [N],

𝐸_𝑘𝑎𝑡 - katalogowa siła ciągu wentylatora strumieniowego [N],

𝑓₁ - współczynnik instalacyjny,

𝑓₂ - współczynnik prędkości,

𝑓₃ - współczynnik gęstości powietrza.

Przyjmuję wentylator XXXXXXXXXXXXXX, montowany blisko ściany

𝑓₁=0,7

Trzeba wkleić katalog!

Współczynnik prędkości:

$$\mathbf{F}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\left( \mathbf{1}\mathbf{-}\frac{\mathbf{V(i)}}{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{discarge}}}} \right)$$

gdzie:

V(i) - prędkość poruszania się powietrza

V_discarge - prędkość wylotowa powietrza z wentylatora

$$\mathbf{F}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\left( \mathbf{1}\mathbf{-}\frac{\mathbf{2,5}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}}{\mathbf{36}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}} \right)\mathbf{= 0,93}$$

$$\mathbf{F}\mathbf{3 =}\frac{\mathbf{\rho}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{1.2}}$$

gdzie:

ρ₀ - gęstość powietrza (podstawiona w kg/m³)

$$\mathbf{F}\mathbf{3}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1,16}}{\mathbf{1,2}}\mathbf{= 0,97}$$

Zatem:

E_F=1532N*0, 7*0, 93*0, 97 = 967N

Siła ciągu wentylatora strumieniowego obliczana jest w oparciu o parametry katalogowe wybranego modelu wentylatora strumieniowego, następnie na tej podstawie określa się wymaganą, szacunkową liczbę wentylatorów:

$$\mathbf{NF =}\frac{\mathbf{E}_{\mathbf{T}}}{\mathbf{E}_{\mathbf{F}}}\mathbf{\ }$$

gdzie:

𝑁𝐹 - wymagana liczba wentylatorów

$$\mathbf{N}_{\mathbf{F}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{E}_{\mathbf{T}}}{\mathbf{E}_{\mathbf{F}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{37547}\mathbf{N}}{\mathbf{967}\mathbf{N}}\mathbf{= 38,83 \approx 39}$$

Przyjęto 40 wentylatorów.

DH=12,1m

Odległości między wentylatorami powinny być zgodne z założeniami podanymi w PIARC.

Dp − w>12•DH 

Dw − w  > 10•DH 

gdzie:

Dp − w - odległość pomiędzy portalem, a najbliższym wentylatorem,

Dw − w - odległość pomiędzy sąsiadującymi wentylatorami lub odległość pomiędzy parą wentylatorów,

DH - średnica hydrauliczna tunelu [m]

Dp − w>12•12, 1m=145, 2m

Dw − w  > 10•12, 1m=121m 

Wentylatory zostały rozmieszczone co XXXXXXXXXXXX metrów, XXXXXXXX sztuk. Rozmieszczenie zostało przedstawione na przekroju podłużnym tunelu.

1. MODELOWANIE ZAGROŻENIA POŻAROWEGO

   1. Założenia symulacyjne

   2. Scenariusz pożarowy

   3. Kryterium oceny

   4. Charakterystyka programu FDS/PyroSim

   5. Warunki początkowo-brzegowe

   6. Wyniki obliczeń

2. MODELOWANIE EWAKUACJI Z TUNELU W WARUNKACH POŻARU

   1. Założenia symulacyjne

   2. Scenariusz ewakuacji

   3. Kryterium oceny

   4. Charakterystyka programu Pathfinder

   5. Warunki brzegowo-początkowe

3. ŚRODKI BEZPIECZEŃSTWA

4. PODSUMOWANIE

   1. Zestawienie wyników obliczeń analitycznych

   2. Analiza otrzymanych rozwiązań

5. ZAŁĄCZNIKI