Nowoczesne systemy wentylacyjne oprócz tego, że powinny zapewniać wymianę powietrza utrzymując poziom zanieczyszczeń w dopuszczalnych granicach, muszą też oczyszczać powietrze w tunelu. Problem zanieczyszczonego powietrza wydostającego się z portali drogowych po raz pierwszy dostrzeżono w Japonii. Skala zanieczyszczonego powietrza negatywnie wpływała na poziom życia mieszkańców w sąsiedztwie takich obiektów. Dlatego szukano właściwego rozwiązania tego problemu.

Oczyszczanie powietrza z tuneli

Pierwsze urządzenie filtrujące zainstalowano w 1979 roku w ponad dwukilometrowym japońskim tunelu Tsuruga (w ciągu drogi ekspresowej Hokuriku). – Tam system oczyszczania się sprawdził, zatem w latach 80. ubiegłego wieku zainstalowano go w kolejnych dwunastu japońskich tunelach. Oczyszczanie powietrza z zanieczyszczeń stałych (cząstek pyłów sadzy i dymów) odbywa się w filtrach elektrostatycznych, które wykorzystują wysokie napięcie. Cząstki zanieczyszczeń gromadzone są na elektrodach i stamtąd okresowo usuwane są przez spryskiwanie wodą lub przedmuchanie sprężonym powietrzem. Ale są też inne metody ograniczenia koncentracji zanieczyszczeń w tunelach, na przykład polegające na przechwytywaniu zanieczyszczonego powietrza np. w połowie długości tunelu i wyemitowanie go za pomocą znajdującego się tam specjalnego szybu wentylacyjnego. W tym przypadku ładunek zanieczyszczeń nie ulega zmniejszeniu, lecz ulega on rozproszeniu, co po wyprowadzeniu na zewnątrz daje niższe koncentracje, szczególnie w warstwie przyziemnej na portalach wylotowych – tłumaczy Natalia Schmidt.

Ponadto w obiektach tunelowych wykorzystywane są systemy łączące oczyszczanie powietrza z odprowadzaniem zanieczyszczeń. Takie rozwiązanie zastosowano w tunelu w Oslo. Tam powietrze jest usuwane dwoma kominami o wysokościach 20 i 30 m oraz dodatkowo oczyszczane z pyłów.

- Dużo bardziej skomplikowanym procesem oczyszczania powietrza w tunelach drogowych jest neutralizacja zanieczyszczeń gazowych. Neutralizacja odbywa się w specjalnych filtrach. Na przykład technologie usuwania tlenków azotu wymagają przed procesem neutralizacji oczyszczenia powietrza z cząstek stałych. Efektywność więc takich systemów uzależniona jest od skuteczności systemów oczyszczania z zanieczyszczeń stałych. Takie rozwiązania są stosowane przede wszystkim w rozbudowanych aglomeracjach – mówi Natalia Schmidt.

Przytaczanym przez Natalię Schmidt przykładem takiego rozwiązania jest tunel Leardal w Norwegii. Długość tego tunelu wynosi prawie 25 km. Powietrze jest tu oczyszczane z tlenku azotu w specjalnym filtrze, ale wcześniej oczyszczane jest z cząstek stałych. Wydajność tego systemu sięga 80-90 procent.

Jedna z metod usuwania dwutlenku azotu polega na wchłanianiu poprzez chemiczne przekształcanie NO₂ na materiale pochłaniającym w azotan potasu przy użyciu wodorotlenku potasu. Inna z kolei metoda polega na wykorzystaniu specjalnego materiału przypominającego plaster miodu, na którym w wyniku absorpcji z materiałem nasączonym Na₂SO₄ następuje neutralizacja dwutlenku azotu.

Ciekawym przykładem rozwiązania usuwania zanieczyszczeń jest tunel w Wietnamie. Obiekt mierzy 6,3 km, jest o wymiarach 11,5 x 7,5 m. Tunel stanowi część autostrady łączącej prowincję Thua Thien z centrum kraju. – W tunelu zainstalowano system oczyszczania powietrza z cząstek stałych, który składa się z trzech kawern wyposażonych w dwa wentylatory o średnicy 2600 mm i wydajności 260 m³/s . Powietrze do kawern zasysane jest przez wentylatory, następnie przechodzi przez filtr cząstek stałych i powraca do tunelu. Skuteczność tego systemu oceniono na 80 procent – tłumaczy Natalia Schmidt.

***

Natalia Schmidt podkreśla, że problem zanieczyszczeń powietrza w tunelach komunikacyjnych powinien być uwzględniany już w fazie projektowania obiektu. Wybór systemu przewietrzania obiektu musi opierać się na prognozie emisji zanieczyszczeń w zależności od przewidywanego natężenia ruchu dla projektowanego obiektu. Z punktu widzenia ograniczeń zanieczyszczeń powietrza w tunelu istotne jest – poza instalacją specjalnych systemów – podejmowanie działań ograniczających nagromadzanie  zanieczyszczeń, np. polegających na zapobieganiu powstawania zatorów komunikacyjnych.

AS

Artykuł powstał na podstawie referatu wygłoszonego przez mgr inż. Natalię Schmidt z Wydziału Górnictwa i Geoinżynierii Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie pt: „Wybrane zagadnienia dotyczące problemu zanieczyszczenia powietrza w tunelach drogowych” (współautor: S. Nawrat), podczas konferencji „Budownictwo podziemne i bezpieczeństwo w komunikacji drogowej i infrastrukturze miejskiej” – Kraków, 19-20 kwietnia 2012 r.  Organizatorami konferencji były: Katedra Górnictwa Podziemnego oraz Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki, AGH w Krakowie.

Tweet