أنظمة التهوية المستخدمة في الأنفاق

نظام التهوية الاقتصادي والملائم للنفق يحدد بمجموعة من البارامترات والتي تندرج تحت تحديد الغاية من النفق وطوله ودرجة ميلانه وشكل مقطعه، وموقع النفق وتأثيره على البيئة المحيطة، إضافة إلى مستوى الازدحام المروري وعدد الحارات المرورية، ونسبة انبعاث الغازات من المركبات، والحرائق واحتمال حدوثها، وفي النهاية ميزانية النفق.

نظام التهوية الطبيعي

يستخدم في الأنفاق القصيرة واتجاه مرور واحد. التهوية الطبيعية تنتج عن سرعة المركبات داخل النفق وعن فرق الضغط بين داخل النفق وخارجه هذه التهوية يمكن أن تؤمن ضغط ملائم وسرعة هواء يجب أخذها في الاعتبار في حال تصميم نظام تهوية ميكانيكي.

في حالة نفق باتجاه واحد  نسبة غازات العوادم تزداد تدريجياً اعتباراً من مدخل النفق وتصبح أعظمية في نهايته في حالة نفق باتجاهين، سيحدث تذبذب في حركة الهواء سيؤدي إلى تمركز غازات العوادم بشكل أعظمي في منتصف النفق وبالتالي لن يكون هناك تحكم جيد في اتجاه وسرعة الهواء، وبالتالي فإن التهوية الطبيعية ستكون غير فعالة.

نظام التهوية الميكانيكية الطولية

التهوية بشكل طولي هي أبسط طرق التهوية الميكانيكية وأقلها كلفة وهناك ثلاث طرق لتأمينها:

1.   وضع مراوح في نقاط محددة داخل النفق بحيث تكون قادرة على خلق تيار هوائي على طول النفق، يدخل من جهة من النفق ويتم تسييره ليخرج من الجهة الأخرى.

2.   استخدام مضخات هواء لضخ الهواء في النفق بهدف خلق تيار هوائي ثانوي عبر مدخل النفق وباتجاه مخرجه.

3.   شفاطات هواء ومراوح تعمل بشكل محوري.

يمكن في حالة الأنفاق الطويلة نسبياً تقسيم نظام التهوية إلى قسمين أو أكثر مع شفط وضخ الهواء من قسم إلى آخر. في حالة النفق باتجاهين، حركة المركبات المتعاكسة تسبب خلل في تدفق الهواء وبالتالي يجب استخدام فتحات تهوية على طول النفق.

في الحالة المبسطة يتم استخدام فتحة تهوية في منتصف النفق، وبالتالي يكون لدينا تدفق هواء من جهة من النفق وباتجاه المنتصف.

وبالتالي يمكن استخدام نظام التهوية الطولي في حالة الأنفاق القصيرة مع اتجاهين للحركة مع أخذ احتياطات خاصة لحالة الحرائق يعتبر نظام التهوية الطولي للأنفاق ذات اتجاه الحركة الواحدة جيد للأسباب التالية:

1.   النظام يستفيد من حالة التهوية الطبيعية للنفق وفي حالات مناخية معينة، يمكن أن يكون النفق خاضع بشكل كامل للتهوية الطبيعية.

2.   في حالة الحرائق، يعتبر هذا النظام فعال حيث يتم توجيه الدخان باتجاه واحد لكن السيناريو الأسوأ هو حالة حدوث حريق عند مدخل النفق، بالتالي فإن الدخان سيمر عبر كامل طول النفق.

في حالة نفق مع حركة مرور بطيئة، نظام التهوية الطولي يمكن أن يستخدم للأنفاق بطول أعظمي يصل إلى 5كم سرعة الهواء الأعظمية المسموحة يجب ألا تتجاوز ١٠م/ثانية.

نظام التهوية العرضي الكلي

يعتبر نظام التهوية العرضي الكلي أكثر أشكال أنظمة التهوية شمولية ولكن بسبب كلفته العالية نادراً ما يتم استخدامه في الأنفاق الجديدة هذا النظام يعمل بشكل مستقل عن أية تهوية طولانية.

يعتمد على التدفق الشاقولي للهواء على كامل مقطع النفق من قناة تغذية إلى قناة شفط مع نظام مراوح خاص بكل قناة هذه القنوات تكون موزعة على كامل طول النفق حركة الهواء لا علاقة لها بطول النفق ولا يوجد تركيز لنسبة الملوثات كما في حالة التهوية الطولانية.

حيث أن التلوث يتم سحبه من مصدره اتجاه حركة السير لا يؤثر أيضاً على التهوية نظام التهوية يمكن أن يكون باتجاه الأعلى، الجوانب أو الأسفل تبعاً لموقع قنوات التغذية وقنوات الشفط في حالة الحرائق يتم شفط الدخان مباشرة في مكان الحريق.

وهنا لا يمكن استعمال نظام الشفط باتجاه الأسفل لأن الدخان يصعد للأعلى بسبب حرارته نظام التهوية العرضي الكلي يعتبر مثالي للأنفاق الطويلة وباتجاهين للسير وفي حالة الحرائق.

النفق ذو المقطع الدائري يؤمن المساحة اللازمة لهذا النظام أسفل الطريق وفوق المركبات.