Wentylacja wybranych obiektów podziemnych

Transkrypt

1 Wentylacja wybranych obiektów podziemnych Wykład 7 Wentylacja i ochrona przeciwpożarowa wybranych obiektów podziemnych Prof. dr hab. inż. Stanisław Nawrat Mgr inż. Sebastian Napieraj Mgr inż. Natalia Schmidt - Polończyk rok akademicki: 2015/2016, semestr zimowy

2 WENTYLACJA METR I OBIEKTÓW TOWARZYSZĄCYCH Prawidłowa wentylacja stanowi podstawę bezpiecznej eksploatacji tuneli metr i obiektów towarzyszących, jak stacje, rozdzielnie, warsztaty, pompownie, dyspozytornie itp. i powinna zapewnić przede wszystkim: - wymianę powietrza w stopniu powodującym obniżenie szkodliwych koncentracji zanieczyszczeń gazowych, pyłowych oraz dymów w powietrzu w tunelach do poziomu dopuszczonego przez odpowiednie przepisy lub inne wymagania np. medyczne, - dobrą widoczność, - korzystne warunki klimatyczne w tunelach poprzez miedzy innymi regulację prędkości, temperatury powietrza, - możliwości sprawnej ewakuacji użytkowników z tuneli w przypadkach wystąpienia pożarów, - sprawne ugaszenie pożarów. 2

3 WENTYLACJA METRA System wentylacji powinien spełniać specyficzne kryteria dla stanów normalnych i awaryjnych, oraz być możliwie najtańszym rozwiązaniem technicznym zapewniającym maksymalne bezpieczeństwo ludzi korzystających z metr. W wyniku analiz stwierdzono, że czynnikiem decydującym o potrzebnych ilościach powietrza są zyski ciepła, którego ilość wydzielana na 1 km linii odpowiada wydajności średniej kotłowni osiedlowej (około 1,4 MW). Wytwarzają je: - silniki trakcyjne i hamowanie - około 60%, - pasażerowie - około 20%, - oświetlenie - około 10%, - inne urządzenia - około 10%. 3

4 WENTYLACJA METRA Wentylacja metr może być: 1. Wywiewna, 2. Nawiewna, 3. Kombinowana nawiewno - wywiewna, 4. Kombinowana wywiewno nawiewna. Biorąc pod uwagę obiekty zazwyczaj można wyróżnić 2 rodzaje metr: 1. Wentylacja podstawowa szlakowa 2. Wentylacja lokalna stacyjna. 4

5 ZADANIA WENTYLACJI Zadaniem wentylacji podstawowej jest: dostarczenie niezbędnej ilości powietrza zewnętrznego do pomieszczeń pasażerskich i socjalnych, stworzenie odpowiednich warunków termicznych i wilgotnościowych poprzez usuwanie nadmiaru ciepła i wilgoci, tłumienie efektów aerodynamicznych towarzyszących ruchowi pociągu, w sytuacji awaryjnej pełni rolę wentylacji pożarowej. 5

6 WENTYLACJA NAWIEWNO-WYWIEWNA REWERSYJNA W metrach zazwyczaj stosowana jest wentylacją nawiewno-wywiewna rewersyjna. Zasadą jego działania jest dostosowanie kierunku ruchu powietrza do warunków zewnętrznych. W ciepłym okresie roku świeże powietrze pobierane jest na stację i po odebraniu ciepła wyrzucane przez wentylatornię szlakową na zewnątrz. W okresie zimowym pobierane jest na szlaku i usuwane na zewnątrz poprzez wentylatornię stacyjną. Do stacji dochodzi powietrze ogrzane. Zapotrzebowanie powietrza na 1 km trasy metra wynosi m3/h. Wydajność tę zapewniają dwa wentylatory osiowe, rewersyjne. 6

7 SCHEMAT WENTYLACJI 7

8 SCHEMAT WENTYLACJI 8

9 SCHEMAT WENTYLACJI 9

10 SCHEMAT WENTYLACJI 10

11 SCHEMAT WENTYLACJI 11

12 WENTYLATORY Dla wentylacji tuneli metr stosowane są zazwyczaj wentylatory osiowe rewersyjne. 12

13 WENTYLATORY 13

14 WENTYLATORY W celu ochrony przed hałasem przewidziano wyposażenie wentylatorni w tłumiki akustyczne izolujące z jednej strony wnętrze metra, z drugiej czerpniowyrzutnię powietrza. 14

15 WENTYLACJA Odrębnym problemem, który rozwiązano w metrze warszawskim była likwidacja tzw. efektu tłoka powietrznego. Poruszający się pociąg w tunelu spręża przed sobą powietrze, za nim zaś wytwarza się strefa obniżonego ciśnienia. Powstaje cyrkulacyjny ruch powietrza w obu równoległych tunelach szlakowych, zgodny z ruchem pociągów. W celu wyeliminowania tego zjawiska zastosowano na obu końcach stacji tzw. łączniki wentylacyjne o powierzchni około 90 m2, co wydatnie zmniejsza ilość powietrza wtłaczanego przez pociąg do hali peronowej. 15

16 WENTYLACJA Zadaniem wentylacji lokalnej jest doprowadzenie niezbędnych ilości powietrza zewnętrznego do pomieszczeń technicznych, węzłów sanitarnych, pomieszczeń policji i publicznych WC. Ilości powietrza do poszczególnych pomieszczeń określono na podstawie analizy zysków ciepła, ilości zanieczyszczeń lub krotności wymian w dostosowaniu do obowiązujących przepisów. 16

17 WENTYLACJA Podstawowe pomieszczenia stacji tj. hala peronowa, hale odpraw oraz tunele szlakowe nie wymagają ogrzewania. Wobec niewielkich ilości potrzebnego ciepła oraz trudności w operowaniu sieciami cieplnymi w budowlach podziemnych, zrezygnowano z ogrzewania wodnego. W pomieszczeniach wymagających ogrzewania zastosowano ogrzewacze płytowe. W pomieszczeniach technicznych wymagających odpowiednich parametrów powietrza oraz w pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi, zastosowano klimatyzację. 17

18 POŻARY W METRACH 18

19 POŻARY W METRACH 19

20 OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA Warunki techniczne determinują optymalny system ochrony przeciwpożarowej i polegają na : graniczeniu możliwości powstania i rozprzestrzeniania się ognia i zadymienia, stworzeniu optymalnych warunków ewakuacji pasażerów, zapewnienie odpowiedniej ilości, rozmieszczenia i dostępności środków gaśniczych i ratowniczych, stworzenie systemu sygnalizacji pożarowej i łączności usprawniających podejmowanie decyzji i prowadzenie akcji ratowniczej, uruchomienie dyspozytorni nadzorujących i zarządzających systemami ruchu i bezpieczeństwa. 20

21 OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA Problemy te są rozwiązywane dostosowując do celów ochrony przeciwpożarowej stałe elementy metra - konstrukcję: konstrukcja i wystrój obiektów metra odporność ogniowa, układ funkcjonalny stacji, systemy zaopatrzenia w wodę, energię elektryczną, łączność, wentylację. Głównymi aktywnymi środkami ochrony przeciw pożarowej w metrach są: sygnalizacja pożarową, sieć hydrantów, znaki informacyjne i bezpieczeństwa. 21

22 OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA Wszystkie elementy budowlane i materiały wykończeniowe, izolacje termiczne, dźwiękochłonne i kable są niepalne lub nierozprzestrzeniające ognia oraz nie mogą wydzielać substancji toksycznych i dymów gryzących pod wpływem wysokich temperatur. Sieć wodociągowa, dostarczająca wodę dla potrzeb gaśniczych, wyposażona jest w hydranty przeciwpożarowe. Wentylacja podstawowa dzięki zastosowaniu wentylatorów rewersyjnych, spełnia zadania ochrony przeciwpożarowej poprzez odprowadzanie dymów oraz doprowadzanie świeżego powietrza do miejsc w których znajdują się ludzie. 22

23 OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA Oświetlenie powinno być zapewnione przez cały okres ewakuacji i akcji ratowniczej (oświetlenie bezpieczeństwa). Nagłośnienie na stacjach może być selektywnie wykorzystywane do kierowania akcją gaśniczą. 23

24 OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA Ponadto do urządzeń służących wyłącznie celom ochrony przeciwpożarowej należą : - sygnalizacja alarmowa, zapewniająca wczesne wykrycie pożaru i jego lokalizację, - czujniki ostrzegawcze samoczynne, - ręczne przyciski ostrzegawcze zainstalowane na peronach, halach odpraw i w pomieszczeniach technicznych. 24

25 WENTYLACJA METRA WARSZAWSKIEGO Do układu wentylacyjnego Metra Warszawskiego należą wentylatornie stacyjne oraz wentylatornie szlakowe usytuowane zazwyczaj pośrodku odcinka tunelu pomiędzy sąsiednimi stacjami. Każda wentylatornia jest wyposażona w dwa wentylatory o znamionowym przepływie m3/h każdy. Z uwagi na fakt, że największa stacja A-13 ma kubaturę około m3 - zatem załączenie dwóch wentylatorów [ m3/h] zapewnia dziesięciokrotną wymianę powietrza na całej stacji w ciągu godziny. W wentylatorniach od A-1 do A-7 zamontowano po dwa wentylatory produkcji byłego ZSRR. Są to długie na około m kanały wykonane z odcinka rury o średnicy wewnętrznej ponad 2 m. 25

26 WENTYLACJA METRA WARSZAWSKIEGO Wewnątrz zamontowano turbinę z łopatkami wykonanymi z elektronu. Kąt ustawienia łopatek jest regulowalny wyłącznie mechanicznie w czasie montażu wentylatora, czyli w czasie eksploatacji jest praktycznie stały. Został ustawiony na 35 st. kątowych, co zapewnia właśnie nawiew na stację z wydajnością m3/h. Wydajność wyciągowa wynosi około 80% wydajności nawiewowej. Napęd zapewnia duży silnik elektryczny, trójfazowy zamontowany obok wentylatora i połączony z turbiną przekładnią pasową (8 pasów klinowych). 26

27 WENTYLACJA METRA WARSZAWSKIEGO 27

28 METRO NA ŚWIECIE Pierwszą na świecie linię metra uruchomiono 10 stycznia 1863 roku w Londynie. Linia ta o długości 6 km, uznana obecnie za zabytek, łączyła 3 dworce kolejowe: Paddington, Euston i King's Cross. Pierwsza linia Metropolitan Line była budowana metodą odkrywkową - tunel znajdował się płytko pod ziemią. Pociągi były prowadzone oczywiście parowozami. Na pojazdy elektryczne trzeba było czekać kolejne kilkadziesiąt lat. Trakcja parowa stwarzała poważne problemy eksploatacyjne związane z koniecznością wentylacji tunelu. Zastosowane parowozy różniły się swoją konstrukcją od standardowych parowozów kolejowych, posiadały między innymi neutralizatory pary. Jeden z nich zachował się do dnia dzisiejszego i jest eksponowany w londyńskim Muzeum Techniki. 28

29 METRO NA ŚWIECIE Trakcja parowa była barierą w dalszym rozwoju linii metra, zwłaszcza w wykonaniu z tunelami położonymi głęboko pod ziemią. Pierwsza linia metra głębokiego wykonana metodami górniczymi poprzez wiercenie tunelu tarczami została uruchomiona także w Londynie w 1890 roku i zbiegła się z zastosowaniem na niej po raz pierwszy trakcji elektrycznej. Od tego momentu budowa tuneli nie musiała się już wiązać z dezorganizacją ruchu ulicznego, a pokonywanie naturalnych przeszkód, jak np. rzek nie stanowiło już istotnego problemu technicznego. 29

30 METRO NA ŚWIECIE Przełom XIX i XX wieku to okres burzliwego rozwoju kolei podziemnych nie tylko w Europie ale i w Stanach Zjednoczonych. Zalety eksploatacyjne kolei podziemnych okazały się nie do przecenienia zwłaszcza w tamtych czasach, przy braku innego konkurencyjnego, alternatywnego środka komunikacji. Motoryzacja znajdowała się wtedy dopiero w początkowej fazie rozwoju, a ówczesne tramwaje na zatłoczonych powozami ulicach nie miały żadnych szans w konkurencji z metrem, przede wszystkim w zakresie średniej prędkości komunikacyjnej. Kolejne linie metra otwierano w Chicago (1892), Glasgow (1896), Budapeszcie (1896), Wiedniu (1898), Paryżu (1900), w Nowym Jorku (1901) i Berlinie (1901). 30

31 METRO NA ŚWIECIE Dużym przełomem w koncepcji organizacji komunikacji z wykorzystaniem sieci metra była budowa metra paryskiego. Otwarcie pierwszej linii o długości 14 km, wykonanej w rekordowym czasie, zbiegło się z otwarciem w Paryżu Wystawy Światowej. Sieć linii została zaprojektowana jako szczególnie gęsta o bardzo krótkich odległościach między stacjami (około 500 m). Dogodne przejścia między stacjami w punktach węzłowych umożliwiają łatwe przesiadanie się z jednej linii do drugiej. Czyni to sieć metra spójną i atrakcyjną dla pasażera poruszającego się po mieście. Dziś linie metra funkcjonują w ponad 130 miastach na całym świecie. Przyjęła się praktyka budowy metra w miastach powyżej 1 mln mieszkańców, ale budowane są one także w mniejszych miastach jak np. Norymberga (0,8 mln), Rotterdam (0,7 mln) czy Amsterdam (0,8 mln). W ponad 130-letniej historii metra dokonała się znaczna ewolucja zarówno w technice budowy tuneli i stacji, jak i w konstrukcji taboru. 31

32 Metro w Nowym Jorku W 1900r. Nowy Jork miał 3,5mln mieszk. (drugie co do wielkości miasto na świecie w tym czasie), z czego większość była stłoczona na Manhattanie. Istniejące wcześniej linie "El", czyli na estakadach, nie mogły przejąć tłumów przemieszczających się po wyspie. Wzorem innych dużych miast postanowiono więc wybudować kolej podziemną, czyli metro. Prace rozpoczęto w marcu 1900, a przy budowie metodą odkrywkową pracowało 12 tys. pracowników. Przekazanie pierwszego odcinka do ruchu nastąpiło 27 października 1904, który 32 mierzył ok.14,5 km i liczył 28 stacji.

33 Metro w Nowym Jorku 33

34 Metro w Nowym Jorku 34

35 Metro w Nowym Jorku 35

36 Metro w Moskwie 36

37 Metro w Moskwie 37

38 DANE EUROPEJSKICH METR 38

39 DANE EUROPEJSKICH METR 39

40 DANE EUROPEJSKICH METR 40

41 DANE AMERYKAŃSKICH METR 41

42 DANE AMERYKAŃSKICH METR 42

43 DANE AZJATYCKICH METR 43

44 DANE AZJATYCKICH METR 44

45 DANE AFRYKAŃSKICH METR 45