Scientific journal

European Journal of Natural History

ISSN 2073-4972

ИФ РИНЦ = 0,301

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.[1] 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 [2, 3]. 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.

Материалы и методы исследования

Для проведения расчета были использованы методики расчета вентиляции транспортных тоннелей, описанные в работах [4, 5].

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, 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 табл. 1.

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

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

(1)

где T – общие избытки теплоты в велоэстакаде, Вт;

а – удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/(кг• °С),

принимается а = 1 кДж/(кг• °С);

tm, tн – температуры воздуха внутри эстакады и снаружи, °C;

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

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

3) определение воздушной тяги по формуле

Pe = ±Pв ± Pt ± Pб ± Pa, (2)

где Pв, Pt, Pб, Pa – 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.

4) определение полного необходимого давления по формуле

Pmax = P1,прод + P2,прод + P1,пк + P2,пк, (3)

где P1,прод и P2,прод – давления в продольном канале, Па;

P1,пк и P2,пк – 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 исследования и их обсуждение

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

На рисунке 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.

Таблица 1

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

Примечание* где Vе – скорость движения воздуха в велосипедной эстакаде,

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

Sm – площадь поперечного сечения велосипедной эстакады.

Таблица 2

Результаты расчета вентиляции велосипедной эстакады

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

Выводы

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.