[發明專利]基于煙囪效應的公路隧道自然通風方法及系統

在審

• 申請號: 201610113102.3
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105545345A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 邢榮軍;徐湃;沈亮;陳豪;譚家麒
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: E21F1/18
• 分類號: E21F1/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

技術領域

本發明屬于公路隧道運營通風技術領域，涉及一種基于煙囪效應的公路隧道自然通風方 法及系統。

背景技術

隨著隧道修建數量的不斷增加及長度的不斷增長，隧道內有害污染物的排除越來越引起 工程界的重視，研究隧道通風方式是目前亟待解決的問題。

目前公路隧道通風分為自然通風和機械通風兩大類。自然通風：這種通風方式不設置專 門的通風設備，利用洞口間的自然壓力差或汽車行使時產生的交通風力，達到通風目的，自 然通風這對于節能和節約初投資都是有積極意義的，但受到隧道長度的限制，很難通過自然 通風來形成很好的氣流組織；同時，自然風力大小和方向是不穩定的，它隨著不同地區和季 節等因素變化很大，難以作為一種穩定可靠的通風動力，因此自然通風僅用于長度較短及交 通量很小的隧道中。所以隧道大多都是釆用機械通風方式。但機械通風方式一般都存在建設 費用和運營管理費用高，消耗能源高。機械通風：①縱向式通風，通風效率低，射出的高速 風流可能影響正常行車，噪聲大，當多臺風機同時工作時，若風機的安裝距離過近，會產生 噪聲混合現象。豎井送風式隧道兩洞口的污染空氣有時還會產生光幕污染現象，影響行車安 全。②半橫向通風，從理論上講隧道中心線位置處有一個中性面，而在實際中的交通狀態是 不斷變化的，在隧道中部形成了一個中性帶，這一帶的通風效果要比別處差，分期實施難。 ③橫向通風，需要設置兩個風道，還要設置風井，從而使隧道建筑工程量增大，費用增加； 另外，由于受隧道施工斷面限制，設在車道板下和吊頂上的送風道和排風道斷面小，隧道通 風阻力大，通風能耗大，運營管理費用高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于煙囪效應的公路隧道自然通風方法及系統， 利用太陽輻射為空氣流動提供浮升力，將熱能轉換為動能，將洞外新鮮空氣引入洞內，增加 洞內通風換氣次數，驅除洞內空氣污染物，提高洞內空氣品質。

本發明利用太陽輻射加熱煙囪通道內的空氣，提高溫差從而強化自然通風，避免機械通 風方式的建設費用和運營管理費用高問題，實現降低隧道通風能耗的目的。太陽能煙囪工作 時的噪聲不會太大，隧道內行車的聲音足以湮沒，因此不會對車內人員造成影響；由于其通 風方式不是機械活塞式的，產生的風壓頭不會太大，不會同機械排風一樣可能會對通風機附 近物體產生影響；煙囪構造物的體積不大，不需要從新開辟空間安放，同時對通風阻力的影 響也比較小；太陽能的巨大優勢決定了，該種通風方式的后期運營成本與機械通風相比會大 大減小。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于煙囪效應的公路隧道自然通風方法，在該方法中，通過在公路隧道中設置太陽 能煙囪，利用太陽輻射加熱煙囪通道內的空氣，為隧道中空氣流動提供浮升力，將熱能轉換 為動能，提高溫差從而強化自然通風，將洞外新鮮空氣引入洞內，增加洞內通風換氣次數， 驅除洞內空氣污染物，提高洞內空氣品質；所述太陽能煙囪安裝在隧道縱向通風井中，煙囪 下端與隧道內空氣相通，煙囪上端與隧道外大氣相通；所述太陽能煙囪的安裝傾角為α，便 于更好的吸收太陽輻射；太陽能煙囪上部面向太陽的部分采用吸光材料構成，下部為吸熱板， 中間為空氣流道。

本發明還提供了一種基于煙囪效應的公路隧道自然通風系統，該通風系統整體呈煙囪形 狀，整個系統貼壁安裝在隧道縱向通風井中，通風系統下端與隧道內空氣相通，上端與隧道 外大氣相通；該通風系統的安裝傾角為α，便于更好的吸收太陽輻射；通風系統上部面向太 陽的部分采用吸光材料構成，下部為吸熱板，中間為空氣流道；工作時，通風井內的空氣會 接收被吸熱板吸收的太陽能熱量，空氣熱量的增加，會加速其向上排除隧道的趨勢，從而達 到增強排風的作用。

進一步，在所述吸熱板背部還緊貼設置有隔熱板，能夠提高吸熱板的工作效率。

進一步，所述通風系統上部面向太陽的部分的吸光材料采用透明玻璃板。

本發明的有益效果在于：本發明的技術方案不消耗常規能源，不需要額外的動力裝置， 節能降耗，安全可靠，簡單易行；利用太陽輻射產生溫差從而形成浮力，促進隧道內外空氣 的流動；利用“煙囪效應”的抽吸作用強化自然對流換熱，使流動加速，從而改善通風效果。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為隧道出口橫斷面示意圖；