Tunnel-Frischluftreinigungssystem

Das Tunnel Fresh Air Purification System ist ein spezielles intelligentes Belüftungs- und Reinigungsgerät, das für geschlossene Verkehrsräume wie Autobahnen, städtische Unterführungstunnel und Bergtunnel entwickelt wurde. Es dient als zentrales Umweltunterstützungssystem für intelligenten Transport.

Herkömmliche Tunnel basieren ausschließlich auf Strahlventilatoren für die Luftkonvektion und die natürliche Schadstoffverdünnung, was der Verschmutzung durch Fahrzeugabgase und Staub grundsätzlich nicht entgegenwirken kann. Dies führt zu einer Ansammlung von Schadstoffen in den Tunneln, einer eingeschränkten Sicht und einem Abgasüberlauf, der die umliegenden Gemeinden stört. Das Tunnel-Frischluftreinigungssystem integriert mechanischen Frischluftaustausch, elektrostatische Hochspannungsstaubentfernung, Schadgasfiltration sowie intelligente Überwachungs- und Steuerungstechnologien. Es saugt aktiv verschmutzte Luft aus Tunneln ab, führt eine Tiefenreinigung von Partikeln und schädlichen Gasen durch und führt saubere Luft in den Tunnel zurück oder leitet sie normkonform ab. Durch die „Vor-Ort-Reinigung, die Zirkulation von Frischluft und extrem niedrige Emissionen“ löst es die Schwachstellen der Branche wie schlechte Belüftung, starke Verschmutzung, hoher Energieverbrauch und erhebliche Störungen in geschlossenen Tunneln vollständig und macht es zur Standardausrüstung für moderne, umweltfreundliche, intelligente Tunnel.

Funktionsprinzip

Das System baut ein umfassendes Luftkanalnetz mit Axialventilatoren und Strahlventilatoren auf, um stark verschmutzte Luft aus Tunneln zu sammeln. 

Die Luft strömt nacheinander durch:

1. Primäres Filtermodul: Entfernt große Staubpartikel und Schmutz

2. Elektrostatisches Hochspannungs-Abscheidungsmodul: Fängt feine Partikel auf

3. Gasadsorptions- und Zersetzungsmodul: Behandelt schädliche Gase

Es entfernt effizient verkehrsbedingte Schadstoffe wie PM2,5- und PM10-Staub, Fahrzeugabgase, Stickoxide, Kohlenmonoxid und VOCs. Gereinigte saubere Luft wird wieder in den Tunnel eingeleitet, um verschmutzte Luft kontinuierlich zu ersetzen. Das System passt die Luftmenge und den Reinigungsgrad auf intelligente Weise an, um sich an komplexe Bedingungen wie Verkehrsflussschwankungen, Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht sowie Wetteränderungen anzupassen, und gewährleistet so rund um die Uhr die Einhaltung der Tunnelverkehrsumgebung und der Umgebungsluftqualität.

Kernvorteile

1. Umfassende Tiefenreinigung für komplexe Verkehrsverschmutzung

Tunnelschadstoffe bestehen aus Fahrzeugabgasen und Reifenstaub und erzeugen eine gemischte Verschmutzung aus Partikeln und schädlichen Gasen, die durch herkömmliche Belüftung nur verdünnt, aber nicht beseitigt werden kann. Das Tunnel-Frischluftreinigungssystem nutzt eine Verbundreinigungstechnologie mit elektrostatischer Hochspannungs-Staubentfernung und speziellen Gasfiltrationsmodulen. Es erfasst ultrafeinen Staub mit einer Größe von nur 0,01 μm und erreicht eine Reinigungseffizienz von über 85 % für PM2,5 und PM10. Es adsorbiert und zersetzt außerdem gezielt Stickoxide, Kohlenmonoxid und Abgasgerüche, wodurch die Sicht im Tunnel umfassend verbessert wird, Sichtbehinderungen beim Fahren durch Dunst und Rauchansammlung beseitigt werden, die Verkehrssicherheit im Tunnel erheblich erhöht wird und die unvollständige Reinigungsbeschränkung herkömmlicher Belüftung vollständig behoben wird.

2. Intelligente dynamische Regelung mit erheblichen Energieeinsparungen

Herkömmliche Tunnelventilatoren laufen rund um die Uhr mit voller Leistung, was zu einem extrem hohen Energieverbrauch und einer Ressourcenverschwendung führt. Dieses System ist mit einer intelligenten IoT-Überwachungsplattform mit hochpräzisen Sensoren ausgestattet, die rund um die Uhr Kerndaten in Echtzeit erfassen, darunter Tunnelverkehrsfluss, Sicht, schädliche Gaskonzentrationen, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Basierend auf intelligenten Algorithmen passt es die Lüftergeschwindigkeit, die Reinigungsluftmenge und die Betriebsstufen dynamisch an. Es erhöht automatisch die Leistung für eine intensive Reinigung während der Hauptverkehrszeiten und bei Überschreitungen der Luftverschmutzung und wechselt in Zeiten mit geringem Verkehr und guter Luftqualität in den Standby-Modus mit geringem Stromverbrauch. Im Vergleich zu herkömmlichen Lüftungssystemen mit festem Zustand werden umfassende Energieeinsparungen von über 60 % erzielt, wodurch die Stromkosten für den langfristigen Tunnelbetrieb erheblich gesenkt werden und die kommunalen Anforderungen an kohlenstoffarmes Bauen erfüllt werden.

3. Verbrauchsmaterialfreier Langzeitbetrieb mit extrem niedrigen Wartungskosten

Die Kernreinigungseinheit verwendet abwaschbare elektrostatische Metallplatten ohne Einweg-Verbrauchsmaterialien wie HEPA-Filter und vermeidet so die Nachteile herkömmlicher Filtergeräte wie häufigen Filterwechsel, Verstopfung, Schimmelbildung und Sekundärverschmutzung vollständig. Wenn sich auf den Platten Staub und Schmutz ansammeln, können sie nach automatischer Reinigung durch das Gerät oder manuellem Waschen und Trocknen wiederverwendet werden. Kernkomponenten sind für den lebenslangen Gebrauch recycelbar, ohne dass Kosten für den Ersatz von Verbrauchsmaterialien anfallen. Die Ausrüstung verfügt über eine robuste Struktur mit Wind- und Alterungsbeständigkeit und passt sich den rauen Bedingungen mit hoher Staubentwicklung, hoher Luftfeuchtigkeit und ununterbrochenem Betrieb rund um die Uhr in Tunneln an. Mit extrem niedrigen Ausfallraten, die nur vierteljährliche Routinewartungen erfordern, werden die Arbeits- und Materialkosten für den Betrieb kommunaler Tunnel erheblich gesenkt.

4. Vor-Ort-Reinigung mit extrem niedrigen Emissionen zur Beseitigung von Abgasstörungen

Herkömmliche Tunnellüftungen leiten hochkonzentrierte Abgase und Staub direkt in die Bereiche rund um Tunnelein- und -ausgänge ab, was leicht zu trüber Luft, stechenden Gerüchen und langfristiger Verschmutzung der umliegenden Wohngebiete und Gemeindestraßen führt, was zu Beschwerden der Anwohner führt. Das Tunnel-Frischluftreinigungssystem verwendet einen Modus „interne Zirkulationsreinigung + konforme Entladung“, bei dem verunreinigte Tunnelluft vor der Entladung gereinigt wird. Der Schadstoffgehalt in der Abluft wird deutlich reduziert, wodurch die kommunalen Umweltschutzstandards vollständig eingehalten werden. Es löst im Wesentlichen die Probleme des Tunnelabgasüberlaufs, der Staubaufwirbelung und der Luftverschmutzung in der Umgebung und schafft grüne und umweltfreundliche Tunnel, die für den Bau in städtischen Kerngebieten geeignet sind.

5. Außergewöhnliche Anpassungsfähigkeit mit flexibler Konstruktion und Nachrüstung

Das System unterstützt mehrere Installationsmethoden, einschließlich schachteingebetteter, an der Tunneldecke montierter und im Maschinenraum zentralisierter Installationsmethoden, ohne dass größere Änderungen an der Hauptstruktur des Tunnels erforderlich sind. Es ist sowohl mit neuen Tunnelprojekten als auch mit der Nachrüstung bestehender alter Tunnel kompatibel. Gerätematrizen können je nach Tunnellänge, Verkehrsaufkommen und Querschnittsfläche flexibel konfiguriert werden. Mit einzelnen Einheiten mit hohem Luftdurchsatz und der Verbindung mehrerer Einheiten für eine vollständige Abdeckung erreicht es einen umfassenden totwinkelfreien Frischluftaustausch und eine Reinigung sowohl für kurze städtische Unterführungstunnel als auch für lange Gebirgsautobahntunnel und bietet hervorragende Kompatibilität und Anpassungsfähigkeit.6. Verbesserte Verkehrsumgebung und verbesserte FahrsicherheitTunnel sind als geschlossene oder halbgeschlossene Verkehrsräume anfällig für Rauch- und Abgasansammlungen, die die Sicht beeinträchtigen und zu Brustbeschwerden bei Fahrern und Passagieren führen, was leicht zu Verkehrsunfällen führen kann. Das System zirkuliert und reinigt die Luft kontinuierlich, sorgt für frische Tunnelluft und eine stabile, hervorragende Sicht, eliminiert tote Winkel beim Fahren, reduziert die Häufigkeit von Auffahrunfällen und anderen Unfällen erheblich, verbessert gleichzeitig den Fahrkomfort und gewährleistet einen sicheren, effizienten und regelmäßigen Tunnelbetrieb.

Technische Fallstudien

Fall 1: Yuntong-Tunnel an der Guangqu-Straße in Peking – Nachrüstung mit extrem niedrigen Emissionen im städtischen Kerngebiet

Der Yuntong-Tunnel der Beijing Guangqu Road ist eine städtische Hauptverkehrsader mit starkem und dichtem Verkehr. Im herkömmlichen Belüftungsmodus führten starke Abgasansammlungen an Tunneleingängen und -ausgängen, schlechte Sicht und deutliche Störungen durch den Abgasüberlauf zu einer erheblichen Umweltbelastung. Das Projekt übernahm ein standardisiertes Tunnel-Frischluftreinigungssystem mit dreifacher Reinigungsstruktur: Primärfiltration, elektrostatische Fällung und Stickstoffdioxid-Gasfiltration, gepaart mit Hochleistungs-Axialventilatoren. Jeder Gerätesatz verfügt über ein maximales Reinigungsluftvolumen von 180 Kubikmetern pro Sekunde. Das System ist mit einem zeitgesteuerten, intelligenten Betriebsmechanismus ausgestattet, der sich auf Stoßzeiten am Morgen und Abend sowie dichte Verkehrszeiten am Mittag konzentriert und rund um die Uhr eine dynamische Tunnelluftreinigung ermöglicht.

Nach der Implementierung wurden PM2,5 und Schwebstaub im Tunnel erheblich reduziert, die Sicht wurde erheblich verbessert und die Sicht beim Fahren wurde klarer. Tests ergaben eine Reduzierung der Schadstoffe aus der Tunnelabluft um über 85 % und eine vollständig konforme Ableitung. Probleme mit Abgasgeruch, Luftverschmutzung und Beschwerden von Anwohnern an Tunneleingängen und -ausgängen wurden dadurch vollständig gelöst. Der intelligente Start-Stopp- und On-Demand-Betriebsmodus sorgte im Vergleich zum ursprünglichen Lüftersystem für hervorragende Energieeinsparungen bei komfortabler Bedienung und Wartung und wurde zum Maßstab für die umweltfreundliche Umgestaltung der städtischen Tunnel in Peking.

Fall 2: Hong Kong Central Kowloon Route Tunnel – umfassendes Reinigungsprojekt mit ultrahohem Luftstrom

Der Hong Kong Central Kowloon Tunnel ist ein großer städtischer Ausfalltunnel mit extrem hoher Verkehrsbelastung und strengen Anforderungen an Luftreinigungskapazität, Stabilität und Umweltstandards. Im Rahmen des Projekts wurden neun Sätze groß angelegter Tunnel-Frischluftreinigungssysteme eingesetzt, die vier Kerntechnologien integrieren: hocheffiziente elektrostatische Filterung, Entfernung schädlicher Gase, automatische Reinigung und intelligente Überwachung. Das gesamte Verarbeitungsluftvolumen des Systems erreicht 8,1 Millionen Kubikmeter pro Stunde und ermöglicht eine hochfrequente umfassende Zirkulationsreinigung der Tunnelluft.

Die Ausrüstung basiert auf einem intelligenten Überwachungssystem, das Echtzeit-Verkehrsflussdaten mit Luftqualitätsdaten verknüpft und die Betriebsleistung dynamisch anpasst, um ineffektiven Energieverbrauch zu vermeiden. Das elektrostatische Hochspannungsmodul erfasst effizient ultrafeine Staub- und Abgaspartikel, während das spezielle Adsorptionsmodul schädliche Gase zersetzt. In Kombination mit der automatischen Reinigungsfunktion gewährleistet es einen langfristig stabilen Betrieb ohne Leistungseinbußen. Nach Abschluss des Projekts wurde der traditionelle Belüftungsmodus mit passiver Verdünnung in Tunneln vollständig verändert und eine aktive Reinigung und Einhaltung der Vorschriften vor Ort erreicht. Die interne Luftqualität im Tunnel bleibt durchweg hervorragend und die Luftverschmutzungsprobleme in der Umgebung sind vollständig gelöst, was das Projekt zu einem weltweiten Benchmark-Projekt für die Frischluftreinigung in extrem großen Tunneln macht.

Fall 3: Nanjing Caochangmen Tunnel – 5G Smart Green Tunnel Demonstrationsprojekt

Als wichtiger städtischer Demonstrationstunnel mit Schwerpunkt auf intelligentem und umweltfreundlichem Betrieb bewältigte der Nanjing Caochangmen-Tunnel die Schwachstellen der Ansammlung geschlossener Schadstoffe und des hohen Energieverbrauchs durch den serienmäßigen Einsatz von Matrix-Tunnel-Frischluftreinigungsgeräten. Das System verfügt über ein innovatives Kohlenstoff-Nanoröhren-Hochspannungs-Elektrofeld-Reinigungsmodul in Kombination mit der intelligenten 5G-IoT-Steuerungstechnologie, das verschiedene Verkehrsschadstoffe, einschließlich PM2,5, PM10, Stickoxide und VOCs, präzise filtert und eine stabile Gesamtreinigungseffizienz von über 80 % erzielt.

Das Gerät verfügt über eine intelligente adaptive Betriebsfähigkeit, die den Pegel automatisch startet/stoppt und je nach Tunnelfeuchtigkeit und Schadstoffkonzentration anpasst. In Umgebungen mit geringer Schadstoffbelastung und hoher Luftfeuchtigkeit schaltet es sich zur Energieeinsparung automatisch ab und reduziert so den ineffektiven Energieverbrauch erheblich. Nach der Umwandlung kommt es im Tunnel weder zu Abgasgeruch noch zu einer Rauchansammlung, die Sicht bleibt jederzeit optimal und die Verkehrsunfallrate sinkt deutlich. Darüber hinaus erfordert die Ausrüstung keine häufige Wartung, sondern nur regelmäßige einfache Wartung für einen langfristigen Betrieb. Es wurde erfolgreich als einer der zehn besten Innovationsfälle für grüne Transportmittel der Provinz Jiangsu ausgewählt und bietet ein ausgereiftes Modell für die Umgestaltung städtischer intelligenter Tunnel.

Fall 4: Beijing East Sixth Ring Road Tunnel – Belüftungs- und Reinigungsmodernisierung für alternden Tunnel

Der Beijing East Sixth Ring Road Tunnel ist ein wichtiger städtischer Verkehrstunnel, der seit langem in Betrieb ist. Die ursprünglichen herkömmlichen Lüftungsgeräte erreichten nur Luftkonvektion, ohne Abgase und Staub zu reinigen, was langfristig zu Problemen mit trüber Innenluft, starker Staubansammlung und übermäßiger Luftverschmutzung führte. Bei dieser Modernisierung wurde das Tunnel-Frischluftreinigungssystem umfassend installiert, wobei eine im Schacht eingebettete Installation mit einem dreischichtigen Reinigungssystem verwendet wurde: Primärfiltration, elektrostatische Tiefenentstaubung und Gasfiltration.

Nach der Modernisierung filtert das System stabil über 80 % der Partikel und schädlichen Schadstoffe wie Stickoxide. Die Effizienz der Frischluftzirkulation im Tunnel wurde erheblich verbessert, wodurch die Probleme unzureichender Luftmenge, mangelnder Reinigung und hoher Energieverbrauch im ursprünglichen Belüftungssystem vollständig gelöst wurden. Die Ausrüstung arbeitet stabil und geräuscharm und passt sich rund um die Uhr an die Verkehrsbedingungen im Tunnel an. Dadurch wurde nicht nur das interne Verkehrsumfeld optimiert und die Fahrsicherheit verbessert, sondern auch die Luftqualität rund um die Ein- und Ausgänge des Tunnels erheblich verbessert, wodurch bemerkenswerte Erneuerungseffekte für den in die Jahre gekommenen Tunnel erzielt wurden, sowohl hinsichtlich der Praktikabilität als auch des Umweltschutzes.

Abschluss

Das Tunnel Fresh Air Purification System überwindet die inhärenten Nachteile der herkömmlichen Tunnellüftung: „nur Belüftung ohne Reinigung, hoher Energieverbrauch und hohe Umweltverschmutzung.“ Mit seinen sechs Hauptvorteilen der Tiefenreinigung von Verbundwerkstoffen, intelligenter Energiesparregelung, geringem Wartungsaufwand ohne Verbrauchsmaterial, äußerst geringen Umweltemissionen, umfassender Anpassungsfähigkeit an Szenarien und erhöhter Verkehrssicherheit ist es zur zentralen Unterstützungsausrüstung für die intelligente und umweltfreundliche Transformation moderner Tunnel geworden.

Mehrere wichtige Fälle im Bereich Tunnelbau im Inland belegen voll und ganz, dass dieses System die Kernprobleme effektiv löst, darunter die Ansammlung von Tunnelabgasen, Staubverschmutzung, unzureichende Sicht, Abgasstörungen und übermäßiger Energieverbrauch. Es gewährleistet nicht nur einen sicheren und effizienten Tunnelverkehr und verbessert das Fahrerlebnis, sondern erfüllt auch die Anforderungen des kommunalen Umweltschutzes und der kohlenstoffarmen Energieeinsparung. Es lässt sich an alle Szenarien des Tunnelneubaus und der Modernisierung alter Tunnel anpassen und ist derzeit die optimale Lösung für die Luftaufbereitung in Verkehrstunneln mit extrem hohem technischen Anwendungswert und Popularisierungsaussichten.