Karayolu tünellerinde havalandırma sistemi, tünel içerisindeki havanın sirkülasyonunu sağlayarak egzozlardan çıkan gazları, kirli havayı temizlemek, yangın durumunda oluşan dumanı tahliye ederek kullanıcılara güvenli alanlar oluşturmak için tesis edilir.
Tünelde havalandırma gerekliliğin belirlenmesinde 2004/54/EC Avrupa Parlamentosu Tüneller Minimum Güvenlik Kriterleri yayını dikkate alınabilir. Bu yayına göre tünel uzunluk ve trafik hacmine göre havalandırma gereksinimi zorunlu veya zorunlu değil olarak belirtilmektedir.
Bu kriterlerin yanında tünelde yapılacak risk analizi sonrası zorunlu değil olarak belirlenen bir tünelde havalandırma gerekliliği oluşabilir.
Risk analizi, tünellerin içerisinden geçecek araç/yüklere, olası senaryolar için alınan güvenlik tedbirlerine göre tünel içerisinde alınması gereken önemlerin belirlendiği bir analizdir.
Bu analiz tünelin sadece elektromekanik sistemlerinin gereksinimleri için değil tünelin inşaa unsurlarının gereksinimleri içinde yapılabilir.
Tünellerde havalandırma temel olarak üç farklı yöntemi bulunmaktadır. Bunlar boyuna, enine ve yarı enine havalandırmadır. Boyuna havalandırmada taze hava ihtiyacı tünel giriş portalından sağlanır ve kirli hava/duman tünel içerisinde yatay düzlemde taşınarak çıkış portalından tahliye yapılır.
Enine havalandırmada taze hava ihtiyacı ve duman tahliyesi inşa edilen kanallar/şaftlar ile sağlanır. Yarı enine havalandırmada ise taze hava tünel boyunca tesis edilen kanallar/şaftlar aracılığı ile sağlanırken kirli hava/duman tünel portalından tahliye edilir. Hangi havalandırma yönteminin, ne şekilde kullanılacağı tünel ihtiyaçlarına göre özel olarak belirlenmelidir.
Havalandırmanın nasıl yapılacağı inşa edilen tünelin uzunluk, geometrik özelliklerine göre proje bazlı belirlenmektedir. Ülkemizde en sık kullanılan yöntem, aynı zamanda efektif bir yöntem olan boyuna havalandırmadır.
Tünel ile ilgili yapılacak havalandırmaya karar verildikten sonra havalandırma için gerekli hesaplamalar yapılır.
Havalandırma hesaplamalarında tünelin bulunduğu bölge, geometrik özellikler, tünel içerisinden geçecek araç ve yüklere göre belirlenmiş yangın yükü öne mli hesap parametreleridir.
Bu veriler kullanılarak tünelde basınç kayıpları, baca etkisi ve kritik hız gibi parametrelerin hesabı yapılmaktadır. Kritik hız, dumanın tahliye istikameti haricine yönelmemesi için yangın noktası üzerinden geçmesi gereken minimum hızı gösterir. Tesis edilecek havalandırma sistemi bileşenlerinin bu hızı sağlayabilecek itki gücüne sahip olması gerekmektedir. Böylece olası yangın durumunda duman tünel içerisinde tahliye edilebilir.
Tünellerde havalandırma sisteminin en önemli bileşeni duman ve hava tahliyesini fanlardır. Havalandırma çeşidine göre fan tasarımları değişkenlik gösterebilir. Ancak her durumda fanlar temel olarak üç ana parçadan oluşmaktadır. Bu parçalar motor, pervane ve gövdedir. Bu parçaların yanında fanlar tünelin ihtiyaçlarına ve şartnamelere göre çeşitli sensörler ile donatılırlar. Bu sensörler, PTC, titreşim, düşme sensörleri olabilir.
- Gövde
Motor, pervane, bağlantı kutusu, sensörler gibi ekipmanları bir arada tutmakla beraber hava akışının kontrollü bir şekilde yapılmasını sağlayan bölümdür. Gövde bölümleri tünelin ihtiyaçlarına, şartnamelere, bulunduğu bölgedeki nem yoğunluğuna göre paslanmaz çelik veya galvaniz kaplı çelikten üretebilirler.
- Motor
Pervanelerin havayı itme ve çekmesi için elektrik enerjisini harekete çeviren parçalardır. Tünelin boyutlarına ve hava tahliyesine göre çeşitli büyüklerde ve tiplerde olabilirler. Bu motorların enerji ihtiyaçları genel olarak 7-55 kW arasında değişmektedir.
- Pervane
Dönüş hareketi ile havayı sirküle ederek duman tahliyesini sağlayacak bölümdür. Pervanelerde diğer ekipmanlar gibi özenle tasarlanmaktadır. Kanatların açıları sayesinde yüksek miktarda havayı hızlıca tahliye için fanın önemli bir parçasıdır. Pervanenin motor ile birleştiği kısmına dikkat edilmelidir. Uygun birleştirilmeyen pervaneler çalışma anlarında motordan ayrılarak can ve mal güvenliğini tehlikeye sokabilir.
Fanlar yangın durumunda duman tahliyesini sağlayabilmek için yüksek sıcaklıklara uzun süre dayanıklı olmalıdır. Bu sebeple fanlar F300 (300oC 2 saat) , F400 (400oC 2 saat) gibi yangın dayanımına göre sınıflandırılırlar. Tünel yapım şartnamesinde belirtilmez ise yapılan risk analizine göre fanların yangın sınıflarında tercih yapılabilir.
Duman ve hava tahliyesinden sorumlu fanlar çift yönlü olarak çalışabilirler. Özellikle boyuna havalandırma yapılan, iki tüplü tünellerde veya ardışık tünellerde yangın bulunan tüpte jet fanlar dumanı tahliye ederken diğer tüpteki jet fanlar çalıştırılarak dumanın komşu tünele/tüpe sızması engellenebilir.
Tünel havalandırma sistemlerinin çalışmasında iki temel durum bulunur. Bunlar tüneldeki hava kalitesini artırmak için olan ve tünel içerisindeki sensörler ile otomatik olarak çalışan normal işletme koşullarında havalandırma diğeri ise havalandırma tesisinin en önemli faktörü olan yangın durumunda havalandırma durumlarıdır.
Normal İşletme Koşullarında Havalandırma
Kapalı bir ortam olan tünellerde araçlardan salınan gazlar, araçlar ile birlikte tünel içerisine giren tozların tahliye edilmemesi sürüş ve kullanıcı sağlık güvenliğini tehlikeye sokabilir.
Tüneller içerisinde genel olarak CO, NO2 ve görüş açılığı sensörleri tesis edilir. Bu sensörlerden gelen veriler doğrultusunda fanlar çalıştırılarak tünelde bulunan hava kalitesi sabit tutulması sağlanır. Normal havalandırma koşullarında sensörler gelen verilere göre fanlar kademeli olarak çalıştırılır.
Yangın Durumunda Havalandırma
Yangın tünellerde yaşanması istenmeyecek en önemli olaylardan biridir. Bunun nedeni ise yollarda açık alanda olacak bir yangına göre kapalı bir ortamda çıkacak bir yangının insan sağlığı için çok büyük tehlike oluşturmasıdır.
Özellikle patlayıcı kimyasal yük taşıyan araçların tünel içerisinde yanması durumunda sonuçlar felaket boyutunda olabilir.
Yangın anında oluşan ve zehirli gazlar içeren dumanın tünel içerisinden hızlı ve güvenli bir şekilde uzaklaştırılması kritik öneme sahiptir.
Bu amaçla tünellerde yangın durumunda havalandırma senaryoları bulunmaktadır. Olası yangın durumunda bu senaryo otomatik veya manuel olarak çalıştırılarak duman tünel içerisinden tahliye edilir.
Fanlar senaryolar kapsamında belirlenen sıra ile çalışmaya başlar. Bu sıralama tünel içerisinde dumanın tünel içerisinde dağılmamasını, tüm dumanın düzenli bir şekilde tahliyesi için yapılır.
Boyuna havalandırma tesis edilen tünellerde normal havalandırma ve yangın durumunda havalandırmada jet fanları dumanı tünel çıkışına (trafik yönüne göre) tahliye edecek şekilde çalıştırılır.
Bunun nedeni yangın bölgesine göre geride kalan ve tahliye edilecek kullanıcıların zehirli gaz ve dumandan etkilenmelerini en aza indirmektedir.
Tünellerde güvenli ve konforlu seyahat için havalandırma sistemleri büyük önem arz etmektedir. Bu sebeple havalandırma sisteminin tasarım aşamasında, risk analizi ile olası tüm durumlar değerlendirilmelidir.
Görüşmek dileğiyle…
Kaynakça:
2004/54/EC Avrupa Parlamentosu Tüneller Minimum Güvenlik Kriterleri
PIARC Fire and Smoke Control in Road Tunnels 05.05.B ISBN 2-84060-064-1
