自然通風(fēng)與自然冷源在坑道人防工程中的應(yīng)用

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1 引言

　　人民防空工程是戰(zhàn)時保護國家和人民群眾生命財產(chǎn)安全、保存城市戰(zhàn)爭潛力的基礎(chǔ)，是贏得反空襲斗爭勝利的可靠保障。我國人民防空建設(shè)的方針是：長期堅持，重點建設(shè)，平戰(zhàn)結(jié)合。近十多年來，人防工程平戰(zhàn)結(jié)合取得了較好的社會效益，為人防建設(shè)奠定了可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。平戰(zhàn)結(jié)合的長期實踐表明：人防工程機械通風(fēng)降濕系統(tǒng)運轉(zhuǎn)能耗大，成本費用高的問題，是阻礙人防工程平戰(zhàn)結(jié)合發(fā)展的重要問題之一，而實踐中我們嘗試利用自然通風(fēng)和利用自然冷源替代冷凍機制作的冷源來完成坑道式人防工事部分降濕任務(wù)，取得了較好的效果。

　　山體坑道式人防工事冬曖夏涼，冬季工事外氣溫低、空氣容重大，工事內(nèi)氣溫高、空氣容重小，容重小的熱空氣上升，從工事的高口部流出，容重大的冷空氣從工事低口部進入補充，同時又被工事曖壁面加熱變輕上升，從高口流出。如此不斷地補充、加熱、上升、排出，循環(huán)不止，就形成了冬季由熱壓造成的自然通風(fēng)，即：低口進、高口出。夏季工事外氣溫高、空氣容重小，工事內(nèi)氣溫低、空氣容重大，容重大的空氣從工事低口流出，容重小的空氣從高口進入補充，同時又被工事的圍護結(jié)構(gòu)冷卻變重下降從低口流出。如此不斷地補充、冷卻、下降流出，循環(huán)不止，就形成了夏季由熱壓造成的自然通風(fēng)，即：氣流方向是高口進、低口出。利用山體坑道式人防工事高低口部和沿通道局部呈大廳式的使用現(xiàn)狀，采用大斷面全坑道自然通風(fēng)的方式，很容易滿足規(guī)范要求的送風(fēng)量和換氣次數(shù)。但在室內(nèi)外溫差不大的季節(jié)，要加強局部機械排風(fēng)。自然通風(fēng)適用于人防工事的平時通風(fēng)和戰(zhàn)時清潔式通風(fēng)，不能用于戰(zhàn)時過濾式和隔絕式通風(fēng)，而戰(zhàn)時過濾式通風(fēng)和隔絕式通風(fēng)還需要通過局部排風(fēng)系統(tǒng)的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換措施來實現(xiàn)。

　　在春夏高溫潮濕季節(jié)，人防工事自然通風(fēng)不可能滿足溫度≤28℃、相對濕度≤70%的要求。必須對室外新風(fēng)進行降濕處理。夏季山體巖石溫度一般保持在18～20℃，充分運用這一自然冷源，將自然通風(fēng)進風(fēng)坑道作為專用道，讓室外新風(fēng)在此段風(fēng)道內(nèi)冷卻，當(dāng)室外新風(fēng)相對濕度為80%時，每溫降1℃，降濕量約1.5g/kg干空氣，可減輕機械降濕負荷，但是設(shè)置輔助降濕機是不可或缺的，因為自然冷卻降濕量有限，而且自然冷卻后的新風(fēng)相對濕度較大，不能直接送入使用房間。

　　2 工程實例

　　2.1工程概況

　　某山體有一、二兩層坑道式人防工程（見圖1），高差38米，由一條豎井（未被復(fù)毛洞）連接，二層工事（200米長未被復(fù)毛洞）平時閑置，一層平時使用，總使用面積約6000平方米。該工事原分別設(shè)有三套機械通風(fēng)降濕系統(tǒng)，共有LCT-25調(diào)溫降濕機8臺、GS-20降濕機4臺，配用電機總功率148KW，除去送排風(fēng)機和照明設(shè)備等用電量不計，僅降濕機用電（按每天運行8小時計算），日耗電量就達1184度，月運行費用約17000元（年平均電價0.48元／度），用戶難以承受，常常甚至營業(yè)時都不開通風(fēng)降濕設(shè)備，致使工程內(nèi)電器、金屬管道、風(fēng)機和降濕機等設(shè)備銹蝕嚴重，甚至影響到人防專用防護密閉門、防爆波閥門等防護設(shè)備的正常啟閉，削弱了人防工程的防護功能，平戰(zhàn)結(jié)合效益不佳。

　　2.2系統(tǒng)改造及效果

　　將原分割豎井與一層工事的隔墻打開，夏季室外新風(fēng)從二層高口順二層坑道、豎井直達一層工事，一路溫降減濕，使整條二層坑道與豎井形成一臺大型天然降濕機，在一層工事進風(fēng)口設(shè)置輔助降濕機室，同時調(diào)整一層工事多處通道隔墻及設(shè)置適當(dāng)隔斷門，組織氣流沿送風(fēng)房間流向低口；秋冬季節(jié)氣流則自低口流向高口，形成自然通風(fēng)，再將工程原三套通風(fēng)降濕系統(tǒng)改造成一套系統(tǒng)，原有的送風(fēng)降濕機拆除后，原送風(fēng)系統(tǒng)都分別改為排風(fēng)系統(tǒng)，四季均可使用。當(dāng)過渡季節(jié)洞內(nèi)外溫差不大時，可利用各單元排風(fēng)系統(tǒng)加強局部排風(fēng)，也可采用輔助降濕機室的風(fēng)機調(diào)整方向進行全坑道排風(fēng)。

　　經(jīng)實測：夏季室外干球溫度33℃，相對濕度為80%時，一層工事進風(fēng)口干球溫度為23℃，相對濕度為95%，此時空氣溫降達到10℃，空氣降濕量為9克／千克干空氣（見圖2）；一層工事自然進風(fēng)孔口平均風(fēng)速為1.4米/秒（實測值為波動值），進風(fēng)量約為55000立方米/小時，此時總降濕量約為590公斤，相當(dāng)于LCT-25調(diào)溫降濕機22臺的降濕量，但此時的風(fēng)溫接近洞內(nèi)巖石溫度，相對濕度過大，不能直接送入室內(nèi)，經(jīng)計算需再設(shè)置3臺LCT-25調(diào)溫降濕對一層工事進風(fēng)進行處理。每臺降濕機額定降濕風(fēng)量為6000立方米/小時，出風(fēng)溫度為38～40℃，相對濕度為30%，經(jīng)降濕機處理后的空氣與3倍額定降濕風(fēng)量的未處理的一層工事進風(fēng)進行混合，再送入使用房間，其送風(fēng)參數(shù)：溫度為27℃，相對濕度為70%（見圖3），滿足規(guī)范要求。整套系統(tǒng)降濕機的使用量只是原三套系統(tǒng)總用量的四分之一，僅降濕機減少一項，每小時就節(jié)電109度，每月節(jié)省開支約12500元。

　　2.3戰(zhàn)時通風(fēng)及孔口防護

　　戰(zhàn)時工事通風(fēng)選由其中一套排風(fēng)系統(tǒng)進行平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)，將排風(fēng)變?yōu)檫M風(fēng)，其它排風(fēng)口防護設(shè)計不變。一層工事進風(fēng)孔口地段必須設(shè)置防護密閉門，平時開啟，室內(nèi)外空氣直接對流，戰(zhàn)時關(guān)閉，形成平時進風(fēng)孔口的戰(zhàn)時防護。其余各口部原防護設(shè)計不變。

　　3 推廣應(yīng)用方法分析實例

　　工程利用閑置毛洞通風(fēng)降濕主要是得益于其先天條件，而擁有這樣條件人防工程卻不多，但通過以下分析，對于大多數(shù)坑道式人防工程來說，這種節(jié)能通風(fēng)降濕也是可行的。

　　坑道式人防工程的被復(fù)方法除口部外普遍采用離壁式被復(fù)襯砌，由于地質(zhì)條件不同，有的毛洞洞壁不需要處理，有的必須進行噴錨支護處理，但噴層與洞壁結(jié)合緊密，溫度保持在18～20℃；工程密閉段以內(nèi)的離壁空間一般都是貫通的，側(cè)墻襯砌體與洞壁間距一般為30～50厘米，頂部襯砌與洞壁的間距一般為50～100厘米（見圖四），利用這一空間來作為室外新風(fēng)冷卻降濕風(fēng)道，同樣能取得良好效果，只是很難利用自然通風(fēng)，必須設(shè)置機械通風(fēng)系統(tǒng)。具體做法為：先分別確定工程的平時進排風(fēng)口部位置，將進風(fēng)機和降濕機室設(shè)于遠離進風(fēng)口的置，以保證進風(fēng)氣流路徑有足夠的長度，從離壁空間進風(fēng)，部分再經(jīng)降濕機處理，混合后送入使用房間。在這樣的系統(tǒng)中，應(yīng)將進風(fēng)孔口開在防護密閉段以內(nèi)，保證戰(zhàn)時的工事防護，為了使室內(nèi)廢氣不混入進風(fēng)孔口，密閉門內(nèi)通道在進風(fēng)孔口后應(yīng)設(shè)置隔斷門。由于工事沒口部高差，很難利用自然通風(fēng)，一年四季均需開啟進排風(fēng)機，運行費用比能利用自然通風(fēng)的情況稍有加大。有條件的工程，可選適當(dāng)位置開設(shè)一條豎井或上斜風(fēng)道，不需被復(fù)，但要做防護密閉段或平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換措施，就可以形成利用自然通風(fēng)的條件。從平戰(zhàn)結(jié)合和可持續(xù)發(fā)展的觀點出發(fā)，建設(shè)者不妨從長計議，一次性的稍加投資，將獲得長久性的可觀回報。

　　4 氣候特點

　　 討論南方地區(qū)的氣候特點就是高溫高濕，坑道式人防工事的內(nèi)部環(huán)境條件和改善這種條件的大投入始終制約著人防平戰(zhàn)結(jié)合的發(fā)展。在坑道人防工事中開發(fā)的平戰(zhàn)結(jié)合項目檔次高低不等，一部分工事可以利用本文推薦的方法降低投入，另一部分卻不行。人防工程內(nèi)部環(huán)境問題的課題很大，要做的工作很多，特別是在和平時期，為了讓人防工程能更充分地發(fā)揮經(jīng)濟效益，我們還需要繼續(xù)努力。