2022年湖南省高速公路隧道通风 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 湖南省高速大路隧道通风、照明与供配电节能的实践与探究来源:湖南高速大路网 发布时间: 2022-12-03 一、隧道通风、照明与供配电节能的背景西部大开发的战略使得我国中西部目前新建设的高速大路急剧增加,由于中西部地区往往是山岭重丘地区,因此新近规划的大路隧道,无论从数量仍是长度上,都出现逐年上升的趋势;在湖南省,目前已建成和在建的很多高速大路都地处湖南西部和南部,比如邵怀、怀新、常吉和永蓝等高速大路,这些地处湘粤、湘鄂、湘黔等交界处,5km以上隧道已经很常见,因此这些道路的共同特点就是隧道、隧道群较多,并且有很多特长隧道;依据 JTG 026
2、.1-1999 设计规范(以下简称照明规范):长度大于 100m 的隧道应设置照明;因此相应的 100m 以上的隧道都将设置隧道供配电设施;一般 800m 以上的隧道设置远期通风设施,1.0km 以上的隧道设置近期通风设施;依据统计,目前我国隧道的通风和照明运营电费惊人,以湖南省某 3km 长的高速大路隧道为例,其照明总功率接近 300kw ,依据每天有一半左右的灯工作,电费按 0.6 元 / 度运算(实际电价仍在不断上升),每年的电费大约是 80 万元,每天平均是 2160 元,这样巨大电费对于车流量较少的西部高速大路,所收过路费甚至不能满意隧道的照明电费;再比如我们假如将 3km 的隧道折
3、算成多座中短隧道,例如换成 10 座 300m 的隧道,由于这些隧道主要都是加强照明,其明总功率接近 1400kw,依据每天有一半左右的灯工作,电费按 0.6 元 / 度运算,每年的电费大约是 307 万元,每天平均是 8400 元,电费的支出将更是惊人;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 隧道通风和照明无论从设备的一次性投资上,仍是以后的运营费用都将会是一笔很大的花费;对于刚刚建成的中西部高速大路,其在肯定时期内的交通量一般不会达到工可中所猜测的交通量,设计的隧道照明和通风指标普遍偏高,假如运营中将过多的灯具和风机
4、投入使用,将会造成运营费用的指数上升;但是详细对灯具和风机应当掌握在一个怎样的合理水平,并没有相应规范要求,运营单位只能靠体会把握,这样易造成某些很极端的现象:例如对一些隧道的全部灯全部关闭,风机也基本不开等,其直接后果是给大路的安全运行埋下很大的隐患;供配电设计方案的缺陷,比如电源方案不合理,线路负载损耗较大,也会造成极大的电能铺张;如设计单位在挑选供电方案时,考虑的更多是牢靠性和节约投资,而并没有结合后期的运营费用进行综合的比选;同时在进行配电方案设计时,如按电压降、载流等进行校验,而对于经济电流密度关注较少,也会造成后期运营电能的铺张;为了符合国家 “ 建设节约型社会” 的要求,有必要对
5、隧道通风、照明和供配电的节能措施进行实践和讨论,争取探究出既经济又牢靠的方式,来解决越来越尖锐的建设与运营中的冲突;二、隧道通风、照明与供配电节能实践的意义由于湖南省新建道路的隧道较多,因此湖南省高速大路在隧道节能方面做了大量的实践和探究,本文通过总结目前已经建成的高速大路的隧道通风、照明和供配电节能实践的相关体会,以进一步探究更经济、牢靠的节能方案,其意义在于:(1 )进一步提高高速大路隧道的通风、照明和供配电节能水平;(2 )通风、照明和供配电节能方案要以提高运营的整体效率为目标;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - -
6、- (3 )降低高速大路隧道后期的保护费用;(4 )为隧道运营治理部门供应体会;三、隧道通风、照明与供配电节能的实践3.1 通风设施3.1.1 需风量运算参数的几点建议隧道通风需风量运算参数比较多,除了隧道长度、行车速度、海拔高度、大气压强、交通量等外,仍有值得大家去学习、探讨的参数分别交通量、车辆汽柴比、车辆基准排放量折减系率;由于工可和规范没有直接给出上述两个参数,设计取不同的参数可能直接影响隧道的通风方案和风机配置数量;1. 车辆汽柴比隧道通风运算中车辆汽柴比合理取值,影响隧道详细风机数量的配置;假如参数取值合理,隧道通风配置风机数量恰好满意隧道不同特点年交通量的需要,节约隧道通风设备电
7、费和保护费用;在湖南衡炎、郴宁和永蓝等高速大路设计中,充分分析工可文件中对相关路段的 OD 调 查和拟建工程车型构成比例猜测等相关数据,并依据中国汽车工业的现状和进展趋势;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2. 车辆基准排放量折减率规范中给出的各类车辆基本排放量是1995年的测试结果,并按每年1-2%的系数折减,在隧道通风运算中到底取值多少,没有详细明确;以下以湖南永蓝高速大路的观音岭隧道为例,介绍车辆基准排放量折减率对隧道通风方案的影响;观音岭隧道远期(2030 年)猜测交通量为 40131 辆/ 日 .小客车,
8、猜测车型比例中货车比例占到 80.12%,隧道右线纵坡为 2.3% ,以 50km/h 车速运算需风量,按 1% 折减运算烟雾需风量为 649.5m3/s、按 1.5% 折减运算需风量为 558.5m3/s、 按 2% 折减运算需风量为 479.0m3/s;从上面运算值可以看出,观音岭隧道基准排放量按 1.0%折减运算,隧道右线需要采纳分段纵向通风方式,按2.0% 折减运算,隧道右线采纳纵向全射流通风方式;因此,隧道通风运算时,需要特殊留意车辆基准排放量的折减率,它直接影响隧道的通风规模,隧道不同通风方式,运营通风费用相差特别大;3.1.2 隧道风机安装高速大路交通量猜测按不同的特点年逐年增加
9、,就隧道内运算需风量值也在逐年增加,因此,隧道通风风机配置应分期实施;目前,大路隧道通风设计均采纳分期实施,风机安装数量按道路开通年、 20 年配置,不同时间段安装数量不同,以降低隧道运营费用;3.1.3 隧道通风掌握5 年、 10 年、 15名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 依据隧道通风采纳的设备,可分为变频掌握和动力可调掌握;依据隧道通风采纳的掌握参数,可分为直接掌握法、间接掌握法和混合型掌握法;目前,国内大路隧道主要采纳直接掌握法,通过分布在隧道内各点的 CO 检测仪和能见度检测仪直接检测行驶车辆在隧道内排放
10、出的烟雾浓度和动掌握分布在隧道内相应点的风机,供应新奇空气量,达到稀释并将有害物质引出洞外,以达到隧道规范所要求的环境标准;CO 浓度值,给出掌握信号,启 CO 和烟雾浓度的目的,为了有效提高隧道通风效率,降低隧道风机运营电费,隧道内合理设置 CO 和 VI 检测器位置;隧道 CO 和 VI 浓度从隧道入口至隧道出口呈线性增长趋势,因此 CO 和 VI 检测器一般安装隧道出口后隧道内人字坡的坡顶;永蓝高速大路九嶷山隧道采纳斜井分段纵向通风方式,隧道内的浓度分布曲线如图1 所示,隧道入口和斜井送风口处浓度最小(空气质量最好),斜井排风口和隧道出口浓度最大,隧道内环境检测器应在安装在隧道斜井排风口
11、处和隧道出口;3.2 照明设施目前高速大路中主要通过如下的几类方案进行节能,这几种方案在湖南的很多道路上均进行了相关的实践;3.2.1 设计指标的优化目前隧道运营后照明产生的电能铺张的主要缘由在于实行了不太合理的隧道照明设计方案,而不合理的设计方案关键在于对于设计指标的挑选上不够优化;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通过对大路隧道照明通风设计规范的分析,影响设计指标的主要因素是洞外亮度和 交通量,下面我们将就这两项进行分析:(1 )降低洞外亮度隧道照明规范的照明运算中,一个重要的参数就是L20S,即洞外亮度,就其
12、取值,由于受多种条件的局限,设计人员不行能得到精确的数值,因此往往不管洞口环境、洞门型式和装饰颜色,简洁的依据照明规范的建议值进行取值,一般以采纳4000cd/m2的居多,而往往很多隧道的洞外达不到此亮度;合理的对洞外亮度进行取值,可以削减入口段、过渡段照明的亮度指标,因而能够削减 加强照明的亮度要求,对于照明的节能至关重要;由于隧道照光明度取值与隧道洞外亮度有关,因此可以采纳降低洞外亮度的方法来降低 隧道的照明设计指标;在大路隧道照明通风设计规范第3.7.1条对接近段的减光措施进行了相关的规定,主要包括植树、绿化、洞口型式和墙面反射率等;(2 )合理的交通量照明规范的照明运算中另一个重要参数
13、就是交通量,而往往工可中的交通量并不能反映实际运营后的交通量,交通量直接影响着照明的亮度指标,相应也就影响着一次投资和运 营的费用;例如:假如隧道照明按常规工可交通量进行照明运算,在基本段的照明中采纳 100W名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高压钠灯,两侧间隔布置,间距都为9M ,相当于对于1000m隧道,其左右洞基本灯具大约需要 448 盏,功率 44.8KW,照度为 4.5cd/m2;而在另一工程中依据比较精确的交通量采纳 100W 高压钠灯,中间布置,间距 7M ,同样对于 1000m 隧道,其基本灯具大约
14、需要 284 盏,功率 28.4KW,照度为 2cd/m2;从以上数据可以看出,采纳合理的交通量,照明的投资和运营可以得到大幅度的降低;湖南省目前在邵怀、常吉等高速大路工程通过采纳对隧道沟通量进行猜测、隧道洞口减光等多项措施,对隧道洞外亮度、照明折减系数等进行了合理的优化,削减了灯具数量,降低了照明负荷;常吉路有隧道33 座;隧道单洞累加总长43 公里,优化设计相对于原设计,照明灯具总数量削减6141套,削减 27% ;照明负荷总功率削减712384W,降低 16% ,依据常吉路的平均电价1 元/ 度运算,平均每年可以节约电费624 万元;3.2.2节能光源目前湖南采纳较多的是采纳节能光源进行
15、照明节能,主要采纳如下几种节能灯具:(1 无极灯无电极荧光灯系统不像一般荧光灯一样,利用电极将外部的电能转化为灯内部工作所需名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 要的能量,由于其没有电极,灯管部分不存在有易损元件,因此整个系统的寿命主要取决于电子镇流器,所以这类灯的寿命长,可达到6 万小时以上;特殊适用于换灯困难、节约能源、节约运营费用、以及对安全要求极高的重要场所;如隧道、交通复杂地带、地铁站、天花板很高的厂房、危急地域照明、大厅、运动场等;目前湖南高速大路的多条道路,比如邵怀、怀新、常吉、衡炎等均采纳了无极灯作为应
16、急照明光源;其中邵怀的雪峰山隧道长 7km ,其左右洞主线应急照明灯具 577 套100W、紧急停车带的 64 套2*58W 80W、路灯 20 套 100W,共 661 盏均采用了无极灯,依据运算,估计每年节约的电能在 10 万度左右;(2 LED 灯由于 LED 灯的光效始终在稳步上升,其最主要缺点价格也在逐步下降,因此这种灯具作为将来光源的进展方向,已经进展到应用阶段,也特别适合在高速隧道照明中使用;常吉高速的凉水井隧道长759M ,照明采纳LED 灯替代高压钠灯,灯具数量增加了84套,但照明总功率由原设计的73486W降低至 36820W,节能率达49.9 ,并且经过实测,凉水井隧道右
17、洞照度测试结果完全满意设计的技术指标要求;3.2.3 高压钠灯节能方案由于无极灯和 LED 灯的造价仍较高,因此目前在湖南省仅限在应急照明和部分中短隧道中采纳,仍处在探究中,而主流灯具仍然是高压钠灯,因此高压钠灯和荧光灯的节能方名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 案更具有现实意义;(1 提高功率因数高压钠灯通常采纳电磁镇流器启动,加补偿电容后一般可达到0.85 ;由于功率因数不高,需要较大截面的电缆供电;不仅铺张了部分电能,仍消耗了铜材资源;另外电磁镇流器本身也要消耗肯定电能,一半为20 ;目前有厂家生产电子镇流器,
18、能使灯具的功率因数提高到0.99以上,但由于成本较高,牢靠性参差不齐灯缘由,在湖南省目前实际应用的较少;考虑到高压钠灯技术的进展,目前湖南省很多工程对高压钠灯的功率因数要求都提高到0.9 ,此方案隧道技术含量不高,但是此方案对造价影响不大,且最有用,因此更具有广 泛推广的意义;(2 节能掌握柜节能掌握是通过内置的节电优化自动平滑的调剂灯光电路的电压和电流幅度,其主要是 采纳降压方式;采纳降压方式与灯具能够长期承担的工作电压有很大的关系,因此电压降低的额度受灯 具的额定电压所限,并且由于隧道照明属于长距离分散均布负荷,沿线路存在电压降,设在线路始端的降压装置无法将线路每处的电压降到合适的数值,往
19、往线路始端的电压合适 而线路末端的电压就低了,就会发生末端灯具熄灭;因此这种降压节能技术在最开头应用时存在肯定的局限性;但是随着人们熟悉的提高,发觉高速大路隧道往往地处偏僻,电源供电质量不佳,昼夜名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 间夜间的供电电压高于白天的正常值,造成夜间灯具的耗电量远远高于白天,而采纳节能掌握柜这种技术可将夜间过高的电压调至额定值以降低灯具能耗,同时稳固的电压又可延长灯具寿命,这种运行方式给节能柜的大量应用制造了更好的便利条件;目前湖南高速大路的多条道路,比如邵怀、怀新、常吉等均采纳隧道照明节能掌
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