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雅西高速泥巴山隧道長達10公里，采用三區(qū)段四斜井送排風模式，通風系統(tǒng)常用總功率達到6522千瓦，耗能巨大，隧址區(qū)位于氣候分隔帶處，兩端氣象條件差異明顯，斜井井口和井底高差達420米，自然風對通風系統(tǒng)影響顯著，雅西高速泥巴山隧道將自然風加以利用，具有很大的經(jīng)濟意義和社會意義。

(相關(guān)資料圖)

項目介紹

雅西高速公路是北京至昆明高速公路（G5）在四川境內(nèi)的重要組成部分，起于雅安市雨城區(qū)對巖鎮(zhèn)，止于涼山彝族自治州冕寧縣瀘沽鎮(zhèn)，道路全長240公里。其中雅西高速公路泥巴山隧道長10公里，為上下行分離的雙洞單向交通隧道。在通風系統(tǒng)原設(shè)計中，依據(jù)設(shè)計規(guī)范自然風作為阻力來考慮取2.5米/秒，通風系統(tǒng)未考慮利用隧道自然風的節(jié)能風道的設(shè)計。隧道采用三區(qū)段四斜井送排式通風，進口（雅安）端采用地下風機房，出口（瀘沽）端采用地面風機房；通風系統(tǒng)常用總功率達到6522千瓦，按50%時段開啟通風系統(tǒng)預測年耗電2856萬千瓦時。

可行性調(diào)查

由于泥巴山是雅安市南北不同的自然地理和氣候的主要分界線，南北隧道進出口氣候差異較大。泥巴山北坡（進口）屬于迎風坡，泥巴山南坡（出口）屬于背風坡，南坡的氣溫比北坡高，氣候較為干燥，風速大，日照多，氣象條件滿足利用隧道自然風通風條件。

隧道自然風壓是指在隧道自然風作用下形成的洞內(nèi)風速，是洞口兩端氣壓差、洞內(nèi)外溫度差、洞口大氣自然風等共同作用的結(jié)果，主要受洞外環(huán)境因素--超靜壓差、洞口環(huán)境因素--風墻式壓差、洞內(nèi)環(huán)境因素--熱位差影響。

由于泥巴山隧道外氣象因素和隧道內(nèi)環(huán)境因素是實時變化的，為了反映泥巴山隧道內(nèi)自然風變化的真實情況，獲得各區(qū)段風速的頻率分布，項目組在隧道兩端洞口及斜井地面洞口處共建立了4座長期氣象觀測站，進行了485天監(jiān)測，共得到93120組氣象數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當自然風風速小于保證率風速時，通風系統(tǒng)可以滿足運營的要求；當自然風風速大于保證率風速時，通風系統(tǒng)失效，需要采取其他措施（開啟風機）；隧道內(nèi)自然風由與行車方向同向為正向，與行車方向反向為負向；送風豎井內(nèi)送風為正，排風為負；排風豎井內(nèi)排風為正，送風為負。

根據(jù)采集的全年氣溫、壓力、風速等數(shù)據(jù)，得知隧道內(nèi)自然風風速隨時間呈現(xiàn)正負交替有規(guī)律的變化，并且自然風為動力的概率約占50%，因此可針對動力部分加以利用，以達到節(jié)能減排目的。

實施方案

通過前文對泥巴山隧道自然風分析，確定利用自然風通風控制原則為當自然風風向與通風方向一致時，若風速大于設(shè)計風速，完全利用自然風通風；若風速小于設(shè)計風速，開啟部分風機（由自然風阻為0計算出開啟風機數(shù)目），部分利用自然風通風；當自然風風向與通風方向反向時，開啟全部風機，自然風作為阻力考慮。

泥巴山隧道原設(shè)計進口（雅安）端排風道面積分別為左洞24.64平方米，右洞17.96平方米，考慮到節(jié)能較短，且局部風阻較大，隔斷門的安裝空間及施工等因素，進口（雅安）端左洞排風道的節(jié)能風道面積取為30平方米，中間設(shè)置40厘米厚的隔板，寬6.4米，高5米；進口（雅安）端右洞排風道的節(jié)能風道面積為18平方米，寬4米，高4.5米。節(jié)能風道土建費用總造價約為154.2萬元。

隧道自然風控制主要包括分時段控制和實時控制。分時段控制策略即對全年24個時段進行分析，分別針對左右的3個區(qū)段的自然風的風向、大小與設(shè)計風速的大小關(guān)系制定自然風利用控制策略。實時控制是根據(jù)隧道內(nèi)實際自然風風速情況，對通風設(shè)備實時控制。按照該時刻實際的自然風風速，進行實時節(jié)能通風控制。

利用該節(jié)能模式泥巴山隧道按照時段控制最低可節(jié)能13.28%，實時控制時最大可節(jié)能50.5%，運營11年來實際已經(jīng)節(jié)約能耗2.35億千瓦時，減少消耗2.89萬噸標準煤。

【審核：曹晶磊】

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