Методически указания за оразмеряване на вентилацията на пътни тунели Основни положения

Изчислителните зависимости, представени в това приложение, са в съответствие с PIARC2012 [1]. Данните за емисиите са по EC EURO-standards А, B, C.

Базовите стойности на емисиите са отнесени към 2010 г. и се редуцират чрез коригиращ коефициент, отчитащ годините до 2030 (таблици 8.1-3а, 8.1-3б, 8.1-3в). Базовите стойности са за емисии на превозните средства на морското равнище при различни скорости и наклони на пътя и са дадени в таблици 8.1-4 до 8.1-16. За по-голяма надморска височина се използва коригиращ коефициент (таблица 8.1-3).

Представят се в три категории - А, B и C. Отчитат се чрез корекционен коефициент в зависимости 8.1-7 и 8.1-8.

1.2.1. Технологичен стандарт А се отнася за страни, спазващи европейските емисионни норми (страните от Европейския съюз, САЩ). За технологичен стандарт А (т.е. използват се базовите стойности).

1.2.2. Технологичен стандарт В се отнася за страни, приели и спазващи европейското законодателство през последните 10 години. Стойностите на за стандарти В С са дадени в таблица 8.1-3г.

1.2.3. Технологичен стандарт С се отнася за страни, в които няма ефективен емисионен контрол. Стойностите на за стандарт С са дадени в таблица 8.1-3г.
1.3. Оразмерителни стойности за качеството на въздуха в пътни тунели

Количеството свеж въздух, което се подава в тунела при нормална експлоатация, се изчислява въз основа на трафика и отделените емисии от превозните средства за спазване на безопасните норми на концентрациите на вредните вещества съгласно табл.8.3 на Глава 8. Понастоящем съдържанието на вредни вещества във въздуха в тунела се регистрира чрез CO и NOx, а влошаването на видимостта – с отделения прах или дизелови сажди.

Емисиите на CO и NOx, съответно на веществата, които влошават видимостта, се изчисляват поотделно за всяка пътна лента. Вентилацията при непрекъснат транспортен поток по правило се оразмерява спрямо прогнозните данни за транспортния поток, като са меродавни максималните средночасови норми. В случаи, когато може да се очаква транспортен поток с често спиране и тръгване или със задръстване, се използва максималната възможна интензивност на движението съгласно табл.8.2 от Глава 8, като се отчита скоростта на движение на тежкотоварните автомобили.

Скоростта на движението им се определя по зависимостите

където: V_max - максимална скорост, съгласно табл.8.1-1;

V_{доп -} допустимата скорост на движение в тунела.

За междинни стойности на наклони, между зададените в табл. 8.1-1, се извършва линейна интерполация за определяне на Vmax.

Необходимото количество въздух за проветряване зависи от състава на автомобилния парк и по-специално, от дела на леките автомобили с дизелов двигател. По възможност следва да се използват данни за състава на транспортния поток, които се отнасят до конкретния проект. При недостатъчна информация се приема дял от 20 % на дизеловите автомобили от общия брой леки автомобили.

Базовите стойности на емисиите на тежкотоварен камион се отнасят за средна маса 23t на очакваните тежкотоварни превозни средства. За стойности между зададените в табл.8.1-2 се извършва линейна интерполация.

Въздушните течения около входа/изхода на тунела и разликите в плътностите между замърсения въздух в тунела и външния въздух могат значително да повлияят върху вентилацията на тунела. Тези въздействия трябва да се вземат предвид при оразмеряването на вентилационната система на тунела (зависимости 8.1-13 до 8.1-16 от Глава 8). Ветровият натиск (напор) върху входа/изхода на тунела се отчита въз основа на 95-перцентила от ветровите измервания (Норми за проектиране, Раздел 8.4, Емисии на отвеждания от тунела въздух) и по-специално – на ветровата компонента, насочена перпендикулярно на сечението на входа/изхода на тунела. Ветровият натиск се определя чрез резултатното динамично налягане на вятъра, действащ върху повърхността (площта) на входа/изхода.

Естествените възходящи и низходящи въздушни потоци, както и на топлинната тяга при пожар, се пораждат от разликата в температурите и в плътностите на двете въздушни среди. Тези течения са с променлива интензивност и посока и е наложително да се отчетат при оразмеряване на вентилационната система. Естествени разлики в температурата зависят от местните условия, а топлинната тяга при пожар зависи от мощността на пожара и предполагаемото разпространение на димните газове към момента на пълното развитие на пожара с максимална топлинна мощност.

2. Влошаване на видимостта

Наличието на твърди частици във въздуха води до намаляване на видимостта в тунела, която е ключов фактор за безопасно спиране и спазване на дистанция. Видимостта се намалява от разсейване и поглъщане на светлината от праха във въздуха и от дима при пожари. Частиците (PM) в отработените газове се отделят от ауспуха в резултат на изгаряне на горивото, докато другите емисии се дължат на износване на гумите и спирачките, износване на повърхността на пътя и витаещ във въздуха прах. Разсейването или поглъщане на светлината зависи от материала, размера и плътността на частиците, като интензивността на светлинния лъч намалява при преминаване през запрашен с тях въздуха.
2.1. Основни зависимости

При преминаване през замърсен въздух светлинният лъч отслабва, което може да се изрази с обобщения закон на Буге-Ламберт-Беер:

където:

E - светлинният поток [lm] след преминаване през слой с дължина L;

K_е - коефициент на екстинкция [m^-1];

L - дължина на слоя, който светлината изминава [m].

Мярката за влошаването на видимостта е коефициентът на екстинкция K_е, който се дефинира като темп на отслабване (редукция) на интензитета на светлината по трасе с определена дължина. Изразява се от (8.1-2) по следния начин:

(8.1-3)

Алтернативна зависимост за промяната на видимостта е процентът на интензитета на светлината E, която се губи от интензитета на източник E₀ на разстояние L от него ("S" в табл.8.3):

(8.1-4)

Приблизителното разстояние на видимост за отражателни знаци е D(m) = 2/K и D(m) = 6/K за осветени знаци. Видимостта на осветените знаци през пожарния дим пада до под 15 m, когато K = 0.4. Скоростта на ходене при евакуация силно намалява, когато видимостта падне под 8m.

Допустимите концентрации на CO в табл.8.3 на Глава 8 са дадени в ppm (1 ppm = 1 part per million = 10^-6 m³ газ в 1 m³ въздух). Външният въздух може да бъде предварително замърсен с фонова концентрация на CO. При междуградски тунели това замърсяване достига 2 ppm, на оживени места в града – до 5 ppm, а в неблагоприятни случаи - до 15 ppm. Местата, от които се засмуква атмосферен въздух като правило се разполагат на достатъчно разстояние от изходящия въздушен поток от тунела.

Количеството чист въздух, необходимо за спазване на безопасните норми, се изчислява поотделно за всяка от отделяните вредности (CO, NOx, прахови частици (РМ)), за трите групи транспортни средства:

• 
  леки автомобили PC – с бензинови и дизелови двигатели;
  
• 
  лекотоварни (LDV) автомобили;
  
• 
  тежкотоварни (HGV) автомобили.
  

Достатъчното количество чист въздух за нормално проветряване на тунела е максималната стойност от необходимите количества по отделните фактори:

където:

Необходимото количество въздух по фактор СО се изчислява по зависимост 8.1-6:

където:

Необходимото количество въздух по фактори NOx и прахови частици (РМ) се изчисляват по аналогични на (8.1-6) зависимости:

Емисията q зависи от вида на транспортните средства (леки, товарни, бензинови, дизелови) и от броя им в тунела. Определя се както следва:

• 
  За леки (PC) и лекотоварни (LDV) автомобили – СО, NOx, PM
  

;

• 
  За тежкотоварни (HGV) автомобили – СО, NOx, PM
  

където:

Таблица 8.1-3. Корекционен коефициент при височина (Н=2000 m) над морското ниво - леки пътнически автомобили (РС)

Таблица 8.1-3а. Корекционен коефициент (f_t) за години, различни от базовата – леки пътнически автомобили

Таблица 8.1-3б. Корекционен коефициент (f_t) за години, различни от базовата – лекотоварни автомобили

Базовите емисионни фактори за различните транспортни средства и двигатели са дадени в таблиците на това приложение, както следва: