Jedne z głównych problemów podczas eksploatacji tuneli to: podwyższona koncentracja zanieczyszczeń emitowanych przez jadące pojazdy oraz wzrost ilości wydzielanego ciepła, wilgoci i pyłów. Szczególne zagrożenie stanowią również emisje niebezpiecznych substancji podczas pożarów. Problem zanieczyszczenia powietrza staje się szczególnie uciążliwy w długich tunelach oraz obiektach zlokalizowanych w terenie zurbanizowanym, ponadto – potęguje się w sytuacji zatorów drogowych.
Zanieczyszczenia powstałe w tunelach są skomplikowanym zagadnieniem zarówno w odniesieniu do warunków panujących w ich przestrzeni, wpływając na poziom bezpieczeństwa oraz stan zdrowia użytkowników tuneli, jak i w przypadku emisji do atmosfery, które negatywnie oddziaływają na środowisko.
Tunelowe regulacje stężenia pyłów i gazów
Zasadniczymi substancjami, emitowanymi przez pojazdy, zanieczyszczającymi atmosferę w tunelu są: tlenek węgla, węglowodory, aldehydy, sadza, tlenki azotu, dwutlenek azotu, dwutlenek siarki. W polskim prawodawstwie zagadnienia bezpieczeństwa i jakości systemów wentylacyjnych w tunelach komunikacyjnych są uregulowane rozporządzeniem MTiGM z 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie. Zgodnie z tymi przepisami system wentylacji w tunelu powinien przeciwdziałać przekroczeniom stężeń zanieczyszczeń pyłowych i gazowych, które mogą zagrażać użytkownikom tunelu oraz zapewnić właściwą widoczność i temperaturę w przestrzeni tunelu. Dobór właściwego systemu wentylacji uzależniony jest między innymi od długości obiektu. Natomiast parametry wentylacji dla danego rodzaju tunelu i panującego w nim ruchu dobierane są na podstawie stężeń określanych ułamkiem molowym tlenku węgla i tlenku azotu oraz współczynnikami widoczności w odniesieniu do emisji dymów.
- Największe obostrzenia związane z emisjami zanieczyszczającymi powietrze dotyczą sytuacji, w których pracownicy wykonują prace w tunelach, na przykład konserwatorskie. Podobnie rygorystycznie kształtują się wymagania co do widoczności w sytuacji przebywania w tunelu personelu wykonującego roboty – zaznacza mgr inż. Natalia Schmidt z Wydziału Górnictwa i Geoinżynierii Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.
Natalia Schmidt podkreśla, że polskie przepisy określające graniczne wartości stężeń szkodliwych związków w powietrzu w tunelach wydają się być jasne, jednak przeciwnie dzieje się w sytuacji usuwania zanieczyszczonego powietrza z tuneli komunikacyjnych. Tu przepisy rozporządzenia dla drogowych obiektów inżynierskich już nie są tak klarowne. Natalia Schmidt, po analizie dokumentacji raportu oddziaływania na środowisko jednego z projektowanych tuneli, zwraca uwagę na zapis paragrafu 296 stanowiący, że: Jeśli zanieczyszczenia powietrza usuwanego z tuneli przekraczają dopuszczalne stężenia z uwagi na ochronę środowiska, powinny być zastosowane specjalne urządzenia oczyszczające przed wyemitowaniem do atmosfery”. – Autorzy tej dokumentacji mieli problemy z interpretacją tego zapisu. Nie do końca było wiadome, co kryje się pod pojęciem „zanieczyszczenia powietrza usuwanego przekraczają dopuszczalne stężenia z uwagi na ochronę środowiska”, a dokładnie nie jasne jest to, czy chodzi o stężenia tylko w powietrzu usuwanym z tunelu, czy o stężenia jakie powstają w powietrzu w okolicy tunelu, a więc z tzw. „tłem” czy bez. W przepisach środowiskowych dotyczących ochrony powietrza brakuje wytycznych emisyjnych dla powietrza wentylacyjnego usuwanego z tuneli komunikacyjnych – zaznacza Natalia Schmidt.
Wentylacja tuneli
Prawidłowo działający system wentylacji w tunelach ma za zadanie zapewnić odpowiednią wymianę powietrza, która utrzyma koncentrację zanieczyszczeń powstających w tunelu na bezpiecznym, dopuszczalnym poziomie. Istotnym zagadnieniem tuneli komunikacyjnych jest zatem występujący w nich rozkład zanieczyszczeń i sposób wentylacji. Wentylacja w tunelu może odbywać się w sposób wzdłużny lub poprzeczny. - W przypadku wentylacji wzdłużnej (naturalnej lub mechanicznej) odprowadzanie zanieczyszczeń następuje przez całą długość tunelu, zatem najwyższe poziomy ich koncentracji są na portalach wylotowych. Ideą takiego rozwiązania jest rozrzedzenie powstałych zanieczyszczeń poprzez dostarczenie świeżego powietrza do przestrzeni tunelu, co odbywa się za pośrednictwem wentylatora. W systemach wentylacji poprzecznej pełnej, działającej głównie pod wpływem depresji mechanicznej, kierunek przepływu zanieczyszczeń w przekrojach wlotowych i wylotowych jest poprzeczny do osi tunelu, natomiast między przekrojami przebieg jest wzdłużny. Największa koncentracja zanieczyszczeń następuje przy stropowych kanałach wentylacyjnych. Taki rodzaj wentylacji ogranicza możliwość zanieczyszczenia znacznej przestrzeni tunelu i stwarza lepsze warunki dla eksploatacji obiektu przez użytkowników – wyjaśnia Natalia Schmidt.
W przypadku systemu wentylacji półpoprzecznej przystropowej odprowadzanie zanieczyszczonego powietrza realizowane jest przez otwarte klapy stropowe pod wpływem podciśnienia wytwarzanego przez wentylatory znajdujące się przy portalach lub przy szybach wentylacyjnych. Przy zastosowaniu takiego rozwiązania największa koncentracja zanieczyszczeń występuje przy stropie tunelu.
W systemie wentylacji półpoprzecznej przyspągowej usytuowanie wylotów powietrza do tunelu w pobliżu jezdni tunelu umożliwia szybkie mieszanie się spalin po wydostaniu się z układu wydechowego pojazdów. W tym przypadku największa koncentracja zanieczyszczeń występuje w pobliżu jezdni tunelu.
AS
