XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Введение. Развитие велосипедного транспорта создаёт условия, в которых люди будут сокращать использование автомобильного транспорта, который создает много проблем для городских жителей. При сокращении автомобильного транспорта в городе освобождается большая территория, которую можно использовать для развития различных сфер городской жизни. Для определенных территорий это означает значительное увеличение ценности в градостроительном отношении, что привлекает дополнительные частные вложения средств для модернизации и обновления жилого фонда. Одной из самых больших проблем для развития велосипедного движения является высокая зависимость от погодных условий. Дождь и снег препятствуют ему больше, чем другим способам передвижения. Для решения этой проблемы в городах при наличии площадных ограничений предлагается использовать на отдельных участках велотранспортной сети, к примеру , между станциями метро и МЦК (транспортно-пересадочном узле) крытые велосипедные эстакады туннельного типа (велополитена МАДИ) протяженностью до 1,5-2 км [1, 2]. Велосипедные эстакады тоннельного типа могут быть размещены в разнообразных условиях и иметь как рекреационное, так и утилитарное назначение. Несмотря на повышенную стоимость, они могут быть эффективны ввиду удобства их эксплуатации и ремонта. При строительстве велодорожек вблизи транспортных магистралей следует оценивать влияния воздействий от транспорта. При устройстве крытых велосипедных эстакад стоит учитывать, что значительное влияние на состояние организма человека и его работоспособность оказывает микроклимат (метеорологические условия) в помещениях. Для пользователей велоэстакады микроклимат внутри будет играть большую роль, так как при несоответствии микроклиматических условий гигиеническим нормам человеку сложно будет совершать движение по велоэстакаде, а соответственно привлекательность велотранспорта в данной среде среди пассажиров будет падать. Учитывая, что в данном сооружении должны поддерживаться оптимальные параметры микроклимата для комфортного передвижения велосипедистов как в холодное, так и теплое время года, особенно актуальным становится вопрос расчета вентиляции, как элемента системы климаторегулирования.

Целью работы является изучение методик для расчета вентиляции и систем вентиляции. Необходимо оценить конструкционные параметры велосипедной эстакады. Основным показателем в данном случае будет служить площать поперечного сечения по которой передвигаются воздушные потоки и от которой зависит их обьем и скорость .

Для проведения расчета были использованы методики расчета вентиляции транспортных тоннелей, описанные в работах [3, 4].

Ключевым вопросом является выбор системы вентиляции. вентиляция может быть естественной или искуственной.

При естественной вентиляции воздух перемещается за счет воздушной тяги, создаваемой разницей давлений на въезде и выезде с велосипедной эстакады, а также потоком движущихся транспортных средств.

Главным достоинством естественной системы вентиляции является экономичность и отсутствие затрат механической энергии. К недостаткам естественной вентиляции можно отнести:

зависимость эффективности воздухообмена от температуры наружного воздуха и направления и скорости ветра;

воздух поступает в эстакаду неподготовленным: не подогревается (охлаждается), не очищается от вредных веществ, не увлажнен;

удаляемый из эстакады воздух не может быть обработан.

При этом использование естественной вентиляции возможно только в том случае, если длина крытой велосипедной эстакады не превышает 400 метров. В случае ели длинна превышает 400 метров следует использовать искуственную систему вентиляции.

При расположении эстакады в районах с холодной зимой возникает опасность образования наледей на проезжей части и внутренних конструкциях, температура внутри может быть некомфортной для движения. По вышеуказанным причинам эксплуатация велоэстакады может быть опасной для велосипедистов. Для устранения данных проблем в эстакаду необходимо подавать нагретый воздух.

Искусственная (механическая) вентиляция. При искусственной вентиляции воздух перемещается благодаря электровентиляторам. Существуют следующие виды искуственной вентиляции:

продольная;

продольно – струйная;

поперечная.

При устройстве продольной системы вентиляции подача и удаление воздуха осуществляется по всему сечению велосипедной эстакады вентиляторами, которые устанавливаются у порталов.

При возведении велосипедных эстакад, длина которых находится в диапазоне 1…2 км рационально использование продольно-струйной вентиляции. Продольно-струйная вентиляция - одна из разновидностей продольной вентиляционной системы. Для повышения интенсивности проветривания через каждые 50…10 м устанавливаются высокоскоростные струйные вентиляторы. Вентиляторы могут располагаться как на потолке, так и на стенках велосипедной эстакады.

Наиболее действенной системой вентиляции для эстакад, имеющих большую длину (более 2 км), является поперечная система вентиляции (рис. 3.4.), которая осуществляется с помощью подачи и удалении воздуха по продольным каналам, расположенным за пределами габарита.

К недостаткам искусственной вентиляции можно отнести:

высокая стоимость оборудования, его установки и эксплуатации;

необходимы мероприятия для борьбы с шумом.

При подборе системы вентиляции исходят из скорости движения воздушного потока внутри закрытого пространства велосипедной эстакады и длины эстакады, что приведено в таблице 1.

Таблица 1 – Допустимые значения скорости движения воздуха и длины тоннеля для подбора системы вентиляции

Система вентиляции	Длина тоннеля L, км	Скорость движения воздуха в эстакаде , м/с
Естественное проветривание	≤ 0,4	*
Продольная	0,4…3	≤6
Продольно-струйная	0,4…3	≤6
Поперечная	˃1,2	˃6

Примечание* где скорость движения воздуха в велосипедной эстакаде,

расход воздуха, необходимый для удаления тепла и установления оптимального температурного режима;

площадь поперечного сечения велосипедной эстакады.

Для подбора системы вентиляции велосипедной эстакады туннельного типа (велополитена МАДИ) и расчета ее основных показателей принят следующий алгоритм:

определение расхода воздуха, необходимого для удаления избытков теплоты и установления оптимального температурного режима по формуле

где T- общие избытки теплоты в велоэстакаде, Вт;

удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/(кг ),

принимается кДж/(кг );

температуры воздуха внутри эстакады и снаружи, ;

плотность воздуха внутри эстакады при определенной температуре, кг/м³;

определение типа системы вентиляции по допустимой скорости движения воздушных потоков в эстакаде (таблица 1);

определение воздушной тяги по формуле

где значения давления, вызываемыми такими факторами как ветер, перепад температуры, барометрическое давление и поршневой эффект движущихся велосипедистов. Каждый из описанных факторов может оказывать действие в любом направлении и зависит от определенных условий.

определение полного необходимого давления по формуле

где и давления в продольном канале, Па;

и давления в поперечном канале, Па.

В случае, если скорость воздуха превышает 6 м/с, производится перерасчет сечения велосипедной эстакады и далее по пунктам 2, 3, 4.

Результаты расчета системы вентиляции велосипедной эстакады туннельного типа в ТПУ между станцией МЦК «Верхние Котлы» и станцией метро «Нагатинская» представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты расчета вентиляции велосипедной эстакады

Показатель	Размерность	Значение
Длина велосипедной эстакады	км	1
Площадь поперечного сечения крытого пространства велосипедной эстакады	м2	8,5
Интенсивность движения велосипедистов	чел./ч	200
Расход воздуха, необходимый для удаления избытков теплоты и установления оптимального температурного режима	м3/с	60,43
Общие избытки теплоты в крытом пространстве велосипедной эстакады	Вт	211187,5
Средняя скорость движения воздушного потока в крытом пространстве велосипедной эстакады	м/с	5,75
Воздушная тяга	Па	125,79
Полное необходимое давление	Па	127,2

На рисунке 1 приведены результаты расчета скорости воздушного потока от площади поперечного сечения крытого пространства велосипедной эстакады, которые важны для подбора типа системы вентиляции крытого пространства велосипедной эстакады а также для определения конструкционных параметров.

Следует, что при заданной длине велосипедной эстакады и интенсивности движения велосипедистов, площадь поперечного сечения крытого пространства эстакады может составлять от 5,5 до 8,6 м².

Рисунок 1 - Зависимость скорости воздушного потока от площади поперечного сечения крытого пространства велосипедной эстакады

Список литературы

Трофименко Ю.В., Зеге С.О., Зеге О.С. Назад в будущее или развитие велодвижения в городе Москве // Интеграл. 2013. № 3. С. 60-61.

Буренин В.В., Галышев А.Б., Зеге О.С., Зеге С.О., Сова А.Н., Трофименко Ю.В., Шелмаков С.В. Дорожно-транспортное сооружение "Велополитен МАДИ". Патент на изобретение RU 2559270 C2, 10.08.2015. Заявка № 2013155499/03 от 13.12.2013.

Фугенфинов А.А., Русанов В.Е. Вентиляция транспортных тоннелей. Омск: СибАДИ, 2009. 56 c.

Маковский Л.В., Трофименко Ю.В., Евстигнеева Н.А. Вентиляция автодорожных тоннелей [Электронный ресурс] : Учеб. пособие. М.: МАДИ (ГТУ), 2009. 148 с. ISBN 5-7962-0089-5 (978-5-7962-0089-6).

Трофименко Ю.В., Евгеньев Г.И. Экология: Транспортное сооружение и окружающая среда: Учеб. пособ./ под ред. Ю.В. Трофименко. 2-е изд. М.: Изд. Центр «Академия», 2008. 400 с.

Шелмаков, С.В. Экотранспорт: учеб. пособие. М.: МАДИ, 2018. 199 с.

Код для цитирования: Скопировать