一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置及方法，包括設置在隧道一側的豎井，所述豎井通過橫向通風道與隧道連通，所述豎井的頂部出口設置在隧道所在的山體表面，所述豎井中設置有能夠提高豎井內氣體的溫度，并在豎井內形成負壓區的熱動力自循環系統，所述熱動力自循環系統包括太陽能集熱器和熱循環水管，所述太陽能集熱器的出水口與熱循環水管的進水口連通，所述熱循環水管設置在豎井的上部，通過改變隧道豎井內的溫度，升高隧道豎井內氣體的溫度，加速豎井內空氣的流動速度，從而在熱量提供動力的基礎下，實現氣流運動和風機旋轉的良性循環，達到豎井自動通風的目的。

Tunnel shaft ventilation device and method based on thermal power self circulation system

The invention discloses a tunnel ventilation device and a method based on thermal self circulation system, which is arranged in one side of the tunnel shaft, the shaft connected by a transverse ventilation Road and tunnel, the top of the outlet is arranged on the shaft in the surface of the tunnel is located, the shaft is arranged in the shaft can improve the gas the temperature of the shaft and the formation of negative pressure thermal power circulation system, the thermal self circulation system consists of solar collector and hot water circulating pipes communicated with the water inlet and the water outlet of the solar collector and hot water circulation pipe, the heat circulation water pipe is arranged in the upper part of the shaft, by changing the the temperature inside the tunnel, a higher gas temperature inside the tunnel shaft, accelerating the flow of air in the shaft speed, thus providing the basis for power in the heat, the air movement And fan rotating benign cycle, to achieve the purpose of automatic ventilation shaft.

【技術實現步驟摘要】
一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置及方法
本專利技術涉及一種隧道豎井自動通風裝置及方法，尤其涉及一種基于煙囪效應通過將太陽能轉化成熱能來實現隧道豎井自動通風的裝置及方法。
技術介紹
我國是一個地質地形條件復雜的國家，僅丘陵和山嶺就占國土面積的四分之三以上。近年來，隨著我國城市交通、水利電力、礦物開采等工程的大規模建設，使地下工程投資和建設日益增多。在大規模和高標準的基礎工程建設中，隧道工程的建設得到飛速的發展，不僅在斷面和數量上有所突破，隧道的建設長度也越來越大；在長大隧道的日常運營過程中，隧道通風難度越來越大，保證隧道內的空氣質量的要求也越來越高；當前長大隧道所采用的通風措施是通過在隧道中間位置的上方打設豎井，在豎井中安設軸流風機將隧道中污濁氣體排放出隧道外，但此種通風方法存在以下幾個問題：1、軸流風機成本太高，前期建設資金投入太大；2、軸流風機運行過程能耗過大，極大地提高了隧道的日常運營成本；3、軸流風機采用間歇式的工作原理，風機不能持續工作，使隧道內的空氣質量不能得到保證；4、軸流風機工作時，產生的噪音較大，會對隧道內行車駕駛人員產生不適感，造成噪音污染。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術從節能減排和綠色環保的角度出發，提供一種無噪音、低損耗、綠色環保的隧道豎井通風裝置及方法，充分利用綠色環保能源，將太陽能轉化成熱能來為通風提供動力，一方面通過對豎井內氣體溫度的調整使豎井內產生負壓，以加快隧道內空氣循環速度；另一方面，通過升高隧道豎井內的溫度，形成豎井內外空氣對流，為無動力風機的渦輪旋轉提供動力，在能源消耗盡量少的前提下，實現隧道豎井進行空氣自動交換的隧道豎井通風新方法和裝置。一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置包括設置在隧道一側的豎井，所述豎井通過橫向通風道與隧道連通，所述豎井的頂部出口設置在隧道所在的山體表面，所述豎井中設置有能夠提高豎井內氣體的溫度，并在豎井內形成負壓區的熱動力自循環系統，所述熱動力自循環系統包括太陽能集熱器和熱循環水管，所述太陽能集熱器的出水口與熱循環水管的進水口連通，所述熱循環水管設置在豎井的上部。所述熱循環水管的出水口與自吸泵連接，所述自吸泵的出水口與太陽能集熱器的進水口連通。所述熱循環水管上設置有用于檢測熱循環水管溫度的溫度傳感器。還包括為自吸泵供電的太陽能電池板。所述太陽能集熱器與熱循環水管之間設置有保溫蓄水箱。所述豎井的頂部設置有無動力風機。所述熱循環水管以“S”型布置在豎井的內壁。所述橫向通風道的方向為斜向上方向，所述橫向通風道與豎井的接口位置高于與隧道的接口位置。所述豎井通過橫向通風道與兩條隧道連通。一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風方法，首先利用太陽能集熱器將水加熱，然后利用被加熱后的水作為中間介質加熱豎井內上部的空氣，豎井內上部的空氣溫度升高后，使豎井上部形成負壓，加速豎井內空氣流動，豎井內外空氣對流為無動力風機提供動力，最后利用負壓和無動力風機將隧道內的污濁氣體排出。與現有技術相比，本專利技術至少具有以下有益的技術效果，本專利技術設有豎井，豎井通過橫向通風道與隧道連通，豎井中設置有能夠提高豎井內氣體的溫度，并在豎井內形成負壓區的熱動力自循環系統，利用太陽能將水加熱，將加熱后的熱水儲存在保溫蓄水箱中并輸送至布置在豎井內的熱循環水管中，在能源消耗盡量少的前提下，實現了隧道豎井進行空氣自動交換，將隧道的豎井作為產生煙囪效應的煙囪本體，一方面充分利用了現有的結構，減少了工程量；另一方面減少了對環境的破壞，使工程實施盡可能的保護了當地的生態環境。進一步的，熱循環水管的出水口與自吸泵連接，自吸泵的出水口與太陽能集熱器的進水口連通，自吸泵用于促進熱循環水管內的水流循環，提高換氣效率。進一步的，熱循環水管上設置有用于檢測熱循環水管溫度的溫度傳感器，溫度傳感器為帶控制功能的溫度傳感器，溫度傳感器提前設定好上限溫度和下限溫度，當水溫低于下限溫度時，溫度傳感器將信號發送至自吸泵并啟動自吸泵，使自吸泵工作，以使熱循環水管中的冷、熱水進行流動，以保證空氣流通的速度；當水溫高于上限溫度時，溫度傳感器將信號發送至自吸泵以關閉自吸泵，節省電能。進一步的，還包括為自吸泵供電的太陽能電池板，利用太陽能對循環系統中的水進行加熱，實現能量轉換，節約能源。進一步的，太陽能集熱器與熱循環水管之間設置有保溫蓄水箱，保溫蓄水箱用于儲存經太陽能集熱器加熱后的熱水，其四周用保溫材料進行保溫處理，達到良好的保溫效果，以此來盡可能多的儲存熱水，以保證夜間和陰天的熱水用量。進一步的，豎井的頂部設置有無動力風機，利用自然風力及室內外溫度差造成的空氣熱對流，推動渦輪旋轉從而利用離心力和負壓效應將隧道豎井內不新鮮的熱空氣排出，無動力風機以產生煙囪效應的熱量為動力，而不消耗其他能量，充分利用了太陽能所轉化成的熱能，提高了能量的利用效率，最大限度的減少了對環境的破壞，達到了環保無污染的要求，同時無動力風機還起對豎井的防護作用，既可防止異物落入豎井對熱循環水管造成損害或對豎井造成堵塞，還能有效防止雨雪進入豎井造成豎井、橫向通風道和隧道積水。進一步的，熱循環水管以“S”型布置在豎井的內壁，以此保證熱循環水管與空氣的接觸面積盡可能大，以取得更好地熱交換效果，熱循環水管的布置方法充分的增加了豎井內壁上水管的長度，使豎井內散發熱量的熱水增加，最大限度的發揮了熱水的作用，提高了熱量的利用效率。進一步的，橫向通風道的方向為斜向上方向，橫向通風道與豎井的接口位置高于與隧道的接口位置，使隧道與豎井間的氣流通道更加流暢，便于空氣流通。進一步的，豎井通過橫向通風道與兩條隧道連通，兩個隧道使用同一個豎井，大大節約了建設資金，同時隧道與豎井的橫向連接通道設計充分利用了交通風，提高了豎井的排風效率。本專利技術利用太陽能集熱器將水加熱，然后利用被加熱后的水作為中間介質加熱豎井內上部的空氣，使豎井上部形成負壓，加速豎井內空氣流動，豎井內外空氣對流為無動力風機提供動力，最后在負壓和無動力風機的共同作用下將隧道內的污濁氣體排出，可以達到豎井長時間不間斷的持續通風的效果，提高隧道內的空氣質量；在運行過程中損耗低、無污染、無噪音，節約了大量的能源，極大地降低了隧道的運營成本，同時減小了對于隧道內行車人員的影響，增加了駕駛的舒適度。附圖說明圖1為隧道豎井示意圖；圖2為熱動力自循環系統運行流程圖；圖3為熱動力自循環系統布置圖；圖4為隧道豎井頂部裝置布置示意圖；附圖中：1-隧道，2-橫向通風道，3-豎井，4-熱循環水管出水口，5-熱循環水管進水口，6-隧道內氣體運動方向，7-熱循環水管，8-自吸泵，9-太陽能電池板，10-保溫蓄水箱，11-保溫蓄水箱進水口，12-太陽能集熱器，13-太陽能集熱器進水口，14-太陽能集熱器出水口，15-保溫蓄水箱出水口，17，導線，18-無動力風機。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行詳細說明。參照圖1，一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置包括設置在兩個隧道1之間的豎井3，豎井3通過橫向通風道2分別與隧道1連通，兩個隧道使用同一個豎井，大大節約了建設資金，將隧道的豎井作為產生煙囪效應的煙囪本體，一方面充分利用了現有的結構，減少了工程量；另一方面減少了對環境的破壞，使工程實施盡可能的保護了當地的生本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置，其特征在于，包括設置在隧道(1)一側的豎井(3)，所述豎井(3)通過橫向通風道(2)與隧道(1)連通，所述豎井(3)的頂部出口設置在隧道(1)所在的山體表面，所述豎井(3)中設置有能夠提高豎井(3)內氣體的溫度，并在豎井(3)內形成負壓區的熱動力自循環系統，所述熱動力自循環系統包括太陽能集熱器(12)和熱循環水管(7)，所述太陽能集熱器(12)的出水口與熱循環水管(7)的進水口(5)連通，所述熱循環水管(7)設置在豎井(3)的上部。

【技術特征摘要】
1.一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置，其特征在于，包括設置在隧道(1)一側的豎井(3)，所述豎井(3)通過橫向通風道(2)與隧道(1)連通，所述豎井(3)的頂部出口設置在隧道(1)所在的山體表面，所述豎井(3)中設置有能夠提高豎井(3)內氣體的溫度，并在豎井(3)內形成負壓區的熱動力自循環系統，所述熱動力自循環系統包括太陽能集熱器(12)和熱循環水管(7)，所述太陽能集熱器(12)的出水口與熱循環水管(7)的進水口(5)連通，所述熱循環水管(7)設置在豎井(3)的上部。2.根據權利要求1所述的一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置，其特征在于，所述熱循環水管(7)的出水口(4)與自吸泵(8)連接，所述自吸泵(8)的出水口與太陽能集熱器(12)的進水口(13)連通。3.根據權利要求2所述的一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置，其特征在于，所述熱循環水管(7)上設置有用于檢測熱循環水管(7)溫度的溫度傳感器(16)。4.根據權利要求2所述的一種基于熱動力自循環系統的隧道豎井通風裝置，其特征在于，還包括為自吸泵(8)供電的太陽能電池板(9)。5.根據權利要求1所述的一種基于熱動力自循環...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉立明，刁鵬升，劉同展，李居柱，郭亞龍，王藐，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61