СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ МЕТРОПОЛИТЕНА ПРИ РАБОТЕ В ШТАТНОМ И АВАРИЙНОМ РЕЖИМАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК E21F1/08 

1. Область техники

Изобретение относится к способам и устройствам тоннельной вентиляции и вентиляции платформенного зала, поддерживающих заданные параметры микроклимата и химический состав воздуха в тоннелях метрополитена и обеспечивающих противодымную защиту путей эвакуации и удаление дыма из тоннелей и станций метрополитена.

2. Предшествующий уровень техники

Известен способ [1] вентиляции тоннелей метрополитена основанный на поршневом эффекте от движения подвижного состава (Пат. SU 1588874 А1, кл. E21F 1/00, 1990.08). Наружный воздух всасывается через вентиляционную шахту, а удаляется из тоннеля при отходе подвижного состава от станции.

Библиографические данные [1]: СПОСОБ ТОННЕЛЬНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ [Текст]: а.с. 1588874 СССР: МПК⁵ E21F 1/00 / Антонов Владимир Михайлович, Красюк Александр Михайлович, Петров Нестер Никитович, Сарычев Сергей Петрович (СССР); заявитель и патентообладатель: ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА СО АН СССР;- №4484648; заявл. 01.08.1988; опубл. 30.08.1990.

В данном способе вентиляции отсутствует возможность удалять дым из тоннеля.

Известен способ [2] тоннельной вентиляции, в котором организуется однонаправленное движение воздуха по тоннелям (за счет поршневого эффекта) с принудительной рециркуляцией между станциями смеси наружного и тоннельного воздуха с термодинамической обработкой.

Библиографические данные [2]: СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ МЕТРОПОЛИТЕНА [Текст]: пат. 2462595 Рос. Федерация: E21F 1/08 (2006.01) / Елгаев Сергей Григорьевич (RU), Ершов Александр Владимирович (RU), Земельман Александр Маркович (RU), Королев Евгений Григорьевич (RU), Мутушев Михаил Адольфович (RU); заявитель и патентообладатель: Открытое акционерное общество "Трансинжстрой" (RU);- №2011144085; заявл. 01.11.2011; опубл. 27.09.2012 Бюл. №27.

В данном способе вентиляции отсутствует возможность удаления дыма из тоннеля, регулирования температуры на платформе и высока стоимость эксплуатационных затрат системы термодинамической обработки.

Известна система вентиляции метрополитена [3], включающая приточные и вытяжные вентиляционные камеры, камеры термодинамической обработки (расположенные в притоннельных сооружениях) и струйные вентиляторы (установленные по обе стороны тоннеля).

Библиографические данные [3]: КВАЗИЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ МЕТРОПОЛИТЕНА С ДВУХПУТНЫМИ ПЕРЕГОННЫМИ ТОННЕЛЯМИ [Текст]: пат. на полезную модель 136856 Рос. Федерация: E21F 1/08 (2006.01) / Абрамсон Валерий Михайлович (RU), Земельман Александр Маркович (RU), Елгаев Сергей Григорьевич (RU), Мутушев Михаил Адольфович (RU), Королев Евгений Григорьевич (RU); заявитель и патентообладатель: Открытое акционерное общество "Метрогипротранс" (ОАО "Метрогипротранс") (RU);- №2013145094; заявл. 09.10.2013; опубл. 20.01.2014 Бюл. №2.

Применение камер термодинамической обработки воздуха, размещаемых в притоннельных сооружениях на перегонах, приводит к уменьшению объемов подаваемого наружного воздуха из условия обеспечения нормативного содержания кислорода и углекислого газа, поэтому используются вентиляторы меньшей мощности. Как следствие, невозможно обеспечить противодымную защиту путей эвакуации и удаление дыма из тоннеля, что влечет за собой применение дополнительных технических средств.

Известен способ [4], при котором в части устройства для вентиляции и дымоудаления на станциях метрополитена, используют вентиляционные тракты, соединяющие тоннель с атмосферой для подачи через них свежего воздуха и отвод отработанного воздуха. Для создания и регулирования требуемого расхода воздуха меняют аэродинамическое сопротивление поезда в тоннеле путем перекрытия сечения между поездом и стенкой тоннеля управляемыми заслонками, установленными на поезде.

Библиографические данные [4]: СПОСОБ ТОННЕЛЬНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ [Текст]: пат. 2 312222 Рос. Федерация; / Зедгенизов Дмитрий Владиленович (RU), Красюк Александр Михайлович (RU), Лугин Иван Владимирович (RU); заявитель и патентообладатель: Зедгенизов Дмитрий Владиленович (RU), Красюк Александр Михайлович (RU), Лугин Иван Владимирович (RU).

Для осуществления способа и устройства требуется установка заслонок сложной конструкции на поезде, которые представляют опасность для пассажиров и тоннельного оборудования.

Известен способ [5], принятый заявителем в качестве наиболее близкого технического решения в части способа и устройства вентиляции и дымоудаления на станциях метрополитена, в котором воздух подается в верхнюю зону платформенного участка в штатном режиме и удаляется через верхний вентиляционный канал при задымлении на платформенном участке.

Устройство по источнику [5] включает вентиляционные каналы, расположенные за пределами габаритов подвижного состава, оборудованные вентиляционным клапаном с электроприводом, позволяющим изменять направление воздушного потока.

Библиографические данные [5]: СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ И ДЫМОУДАЛЕНИЯ НА СТАНЦИЯХ МЕТРОПОЛИТЕНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ [Текст]: пат. 2 645042 Рос. Федерация: E21F 1/08(2006.01)/ Ажнов Глеб Иванович (RU), Данилян Арсений Валерьевич (RU), Кузнецов Андрей Александрович (RU), Синцов Алексей Анатольевич (RU), Юрасова Ирина Генриховна (RU); заявитель и патентообладатель: Ажнов Глеб Иванович (RU), Данилян Арсений Валерьевич (RU), Кузнецов Андрей Александрович (RU), Синцов Алексей Анатольевич (RU), Юрасова Ирина Генриховна (RU);- №2017113973; заявл. 21.04.2017; опубл. 15.02.2018. Бюл. №5.

При использовании данного способа и устройства требуется продолжительное время для переключения вентиляторов в аварийный режим (остановка вентилятора и запуск на реверс), тем самым ухудшаются условия для безопасной эвакуации. Работа вентилятора на реверс, снижает его производительность на 30%.

3. Раскрытие изобретения

3.1. Результат решения технической задачи

Техническая задача - обеспечение и поддержание нормируемых параметров микроклимата на станциях метрополитена в штатном и в аварийном режимах при задымлении на платформе и в перегонном тоннеле без потери производительности тоннельных вентиляторов.

Технический результат - обеспечение и поддержание нормируемых параметров микроклимата на станциях метрополитена, ограничение распространения продуктов горения по путям эвакуации, обеспечение работы вентиляторов с максимальным КПД без потери производительности при переключении в аварийный режим.

Решение технической задачи и технический результат достигаются за счет того, что в венткамере сооружают обводные вентиляционные каналы в строительном исполнении, расположенные сверху и снизу от вентиляторов, и устанавливают в них вентиляционные клапаны с электроприводом, которые открывают или закрывают при смене режима работы вентиляционной сети с штатного на аварийный. В штатном режиме и при задымлении на платформе воздух удаляют со станции, а подают в перегонный тоннель, при этом нормально открытые вентиляционные клапаны открыты, нормально закрытые вентиляционные клапаны закрыты, и вентиляторы работают на прямом ходу. При задымлении в перегонном тоннеле систему вентиляции переключают в аварийный режим, в котором воздух удаляют из перегонного тоннеля, а подают на станцию, при этом нормально открытые вентиляционные клапаны закрыты, а нормально закрытые вентиляционные клапаны открыты и вентиляторы работают на прямом ходу. Таким образом, управлением рабочим положением вентиляционных клапанов, осуществляют перенаправление потока воздуха по вентиляционным обводным каналам при сохранении работы вентиляторов с максимальным КПД.

Технический результат обеспечивается также тем, что устройство вентиляции тоннелей метрополитена при работе в штатном и аварийном режимах, включающее вентиляционные тракты, соединяющие тоннель с атмосферой, содержащие управляемые устройства для создания и направления потоков воздуха, содержит обводные вентиляционные каналы с площадью проходного сечения не менее 16 м², расположенные сверху и снизу от вентиляторов. В обводных вентиляционных каналах установлены управляемые вентиляционные клапаны с электроприводом, имеющие площадь проходного сечения не менее 16 м², работа которых зависит от режима работы вентканала - нормально открытые клапаны открыты при работе в штатном режиме и закрыты при работе в аварийном режиме, нормально закрытые клапаны закрыты при работе в штатном режиме и открыты при работе в аварийном режиме, за счет чего клапаны перенаправляют поток воздуха, при сохранении работы вентилятора на прямом ходу, а вентиляционный канал работает на вытяжку или на приток.

3.2. Краткое описание чертежей

Способ вентиляции метрополитена при работе в штатном и аварийном режимах поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - схема общеобменной тоннельной вентиляции метрополитена;

фиг. 2 - схема противодымной защиты тоннелей метрополитена при задымлении на станции;

фиг. 3 - схема противодымной защиты тоннелей метрополитена при задымлении в перегонном тоннеле;

фиг. 4 - план венткамеры;

фиг. 5 - разрез 1-1 венткамеры, где:

1 - перегонный тоннель;

2 - платформа станции;

3 - основной вентиляционный канал;

4 - вентиляционное отверстие для подачи/удаления воздуха;

5 - вестибюль станции;

6, 7 - вентиляторы;

8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 - вентиляционные клапаны с электроприводом, из которых 8, 11, 12, 14 - нормально открытые вентиляционные клапаны, а 9, 10, 13, 15 - нормально закрытые вентиляционные клапаны;

16, 17 - вентиляционные шахты;

18 - направление движения воздуха;

19 - очаг задымления;

20 - обводные вентиляционные каналы;

Lпер - длина перегона (расстояние между центрами соседних станций), м.

4. Осуществление изобретения

В штатном режиме и при задымлении на платформе воздух удаляется со станции, а подается в перегонный тоннель. При этом нормально открытые клапаны (8, 11, 12, 14) открыты, нормально закрытые клапаны (9, 10, 13, 15) закрыты и вентиляторы (6, 7) работают на прямом ходу с максимальным КПД.

При задымлении в перегонном тоннеле система вентиляции переключается в аварийный режим.

В аварийном режиме воздух удаляется из перегонного тоннеля, а подается на станцию. При этом нормально открытые клапаны (8, 11, 12, 14) закрыты, нормально закрытые клапаны (9, 10, 13, 15) открыты и вентиляторы (6, 7) работают на прямом ходу с максимальным КПД. В результате управления вентиляционными клапанами (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15), имеющих площадь проходного сечения не менее 16 м², происходит перенаправление потока воздуха по вентиляционным обводным каналам (20), в строительном исполнении и расположенных сверху и снизу от вентиляторов (6, ), площадью проходного сечения так же не менее 16 м², при сохранении работы вентиляторов (6, 7) в штатном режиме с максимальным КПД.

Переключение клапанов занимает значительно меньшее время, чем остановка вентиляторов и запуск их на реверс. К тому же при работе вентилятора на реверс его производительность снижается на 30%.

5. Наилучший вариант осуществления изобретения

Для реализации способа сооружают обводные каналы в венткамере и устанавливают в них вентиляционные клапаны с электроприводом (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15), которые открываются/закрываются и перенаправляют поток воздуха, при сохранении работы вентилятора на прямом ходу и с максимальным КПД, в результате чего приточный вентиляционный канал начинает работать на вытяжку и наоборот.

Использование вентиляционных клапанов с электроприводом и обводных вентиляционных каналов, в строительном исполнении и расположенных сверху и снизу от вентиляторов (6, 7), для перенаправления воздушных потоков, позволяет существенно сократить время на переключение из штатного режима работы вентиляционной системы в аварийный. Вентиляторы при любом режиме работы сохраняют максимально возможный КПД без остановки и потери производительности, без изменения направления вращения тоннельных вентиляторов.

Экономическая выгода заключается в значительном снижении износа вентиляторов и экономии эксплуатационных затрат, т.к. при значительный износ вентиляторов происходит при их запуске.

Изобретение относится к способам и устройствам вентиляции метрополитена, обеспечивающим противодымную защиту путей эвакуации и удаление дыма из тоннелей и станций метрополитена. В венткамере сооружают обводные вентиляционные каналы в строительном исполнении, расположенные сверху и снизу от вентиляторов, и устанавливают в них вентиляционные клапаны с электроприводом, которые открывают или закрывают при смене режима работы вентиляционной сети с штатного на аварийный. В штатном режиме и при задымлении на платформе воздух удаляют со станции, а подают в перегонный тоннель, при этом нормально открытые вентиляционные клапаны открыты, нормально закрытые вентиляционные клапаны закрыты, и вентиляторы работают на прямом ходу. При задымлении в перегонном тоннеле систему вентиляции переключают в аварийный режим, в котором воздух удаляют из перегонного тоннеля и подают на станцию, при этом нормально открытые вентиляционные клапаны закрыты, а нормально закрытые вентиляционные клапаны открыты, и вентиляторы работают на прямом ходу. Таким образом, за счет управления рабочим положением вентиляционных клапанов осуществляют перенаправление потока воздуха по вентиляционным обводным каналам при сохранении работы вентиляторов с максимальным КПД. Устройство вентиляции содержит обводные вентиляционные каналы с площадью проходного сечения не менее 16 м², расположенные сверху и снизу от вентиляторов. В обводных вентиляционных каналах установлены управляемые вентиляционные клапаны с электроприводом, имеющие площадь проходного сечения не менее 16 м², работа которых зависит от режима работы вентканала - нормально открытые клапаны открыты при работе в штатном режиме и закрыты при работе в аварийном режиме, нормально закрытые клапаны закрыты при работе в штатном режиме и открыты при работе в аварийном режиме, за счет чего клапаны перенаправляют поток воздуха при сохранении работы вентилятора на прямом ходу, а приточный вентиляционный канал работает на вытяжку или на приток. Технический результат - обеспечение и поддержание нормируемых параметров микроклимата на станциях метрополитена, ограничение распространения продуктов горения по путям эвакуации, обеспечение работы вентиляторов с максимальным КПД без потери производительности при переключении в аварийный режим. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ вентиляции тоннелей метрополитена при работе в штатном и аварийном режимах, включающий подачу на станцию воздушного потока из тоннелей, рассредоточенное удаление отработанного воздуха через подплатформенное пространство станционной вентиляционной шахтой с помощью вентиляторов и вентиляционных клапанов с электроприводом, отличающийся тем, что в венткамере сооружают обводные вентиляционные каналы в строительном исполнении, расположенные сверху и снизу от вентиляторов, и устанавливают в них вентиляционные клапаны, которые открывают или закрывают при смене режима работы вентиляционной сети с штатного на аварийный, в штатном режиме и при задымлении на платформе воздух удаляют со станции, а подают в перегонный тоннель, при этом нормально открытые вентиляционные клапаны открыты, нормально закрытые вентиляционные клапаны закрыты, и вентиляторы работают на прямом ходу, при задымлении в перегонном тоннеле систему вентиляции переключают в аварийный режим, в котором воздух удаляют из перегонного тоннеля, а подают на станцию, при этом нормально открытые вентиляционные клапаны закрыты, а нормально закрытые вентиляционные клапаны открыты, и вентиляторы работают на прямом ходу, управлением рабочим положением вентиляционных клапанов осуществляют перенаправление потока воздуха по вентиляционным обводным каналам при сохранении работы вентиляторов с максимальным КПД.

2. Устройство вентиляции тоннелей метрополитена при работе в штатном и аварийном режимах, включающее вентиляционные тракты, соединяющие тоннель с атмосферой, содержащие управляемые устройства для создания и направления потоков воздуха, отличающееся тем, что обводные вентиляционные каналы с площадью проходного сечения не менее 16 м² расположены сверху и снизу от вентиляторов, в обводных вентиляционных каналах установлены управляемые вентиляционные клапаны с электроприводом, имеющие площадь проходного сечения не менее 16 м², работа которых зависит от режима работы вентканала - нормально открытые клапаны открыты при работе в штатном режиме и закрыты при работе в аварийном режиме, нормально закрытые клапаны закрыты при работе в штатном режиме и открыты при работе в аварийном режиме, за счет чего клапаны перенаправляют поток воздуха, при сохранении работы вентилятора на прямом ходу, а приточный вентиляционный канал работает на вытяжку или на приток.