Optimal drift av ventilasjonstårn av tunneler i Oslo

Abstract

Denne masteroppgaven er tatt i forbindelse med Lørentunnelens utløp på Sinsen i perioden september 2015 - Mars 2016. Formålet med oppgaven har vært å analysere luftforurensningen i området rundt tunnelmunningen på Sinsen, samt å optimalisere styringsmekanismen til ventilasjonstårnene i tunnelens vestgående løp. Området har i dag flere boliger som kan bli belastet med luftforurensning. Utslipp av luftforurensning fra tunnelmunning på Sinsen har blitt registrert og analysert for å verifisere at ventilasjonstårnene fungerer optimalt med tanke på mest mulig reduksjon av helsefarlige stoffer ut fra tunnelmunningen slik at tunnelen ikke bidrar til luftforurensning til områder tett ved tunnelmunning. I denne oppgaven har jeg bl. a. brukt data fra en mobil målestasjon som ble satt opp sørvest for tunnelmunningen ved Sinsen. Dette for å måle konsentrasjonen av nitrogendioksid (NO2) og svevestøv (PM10 og PM2,5). I tillegg har jeg hatt tilgang til data fra Nilu målestasjoner plassert i bydelene Aker Sykeshus og Alna. Disse levere timeverdier for de samme partikler som den moblie stasjonen på Sinsen. Dataene fra disse enhetene ble direkte brukt som parameter for sjaktventilasjonsstyring i tunnelen i tillegg til gassmålere inne i tunnelen. Målingene ble gjennomført over en periode på periode på ca. seks måneder. Å foreta slike datainnsamlinger, tester og analyser er en krevende og kostbar prosess. Det er en svakhet ved at målinger og analyser ble utført over kort tid. Dette fordi meteorologien kan være ulik fra år til år noe som kan gir større utsalg på målinger og dermed konklusjoner. Måleresultatene er sammenlignet med forurensningsforskriftens grenseverdier, nasjonalt mål og anbefalte luftkvalitetskriterier. Det ble registrert flere overskridelser av forurensningsforskriftens og nasjonale mål grenseverdi for NO2. Ventilasjonstårnet i Lørentunnelen ble programmert til å starte på basis av to kriterier. Dette betyr at overskridelser av bestemte konsentrasjoner av NO2 og PM10 på målestasjonene ved Alnabru eller Aker Sykehus, samt at det er må være høy nivå av NO inne i tunnelen. For at sjaktviftene skal aktiveres ble grenseverdien for oppstart av sjaktviftene satt ned lavere enn anbefalte luftkvalitetskriterier for å sikre at ventilasjonstårnet går ofte nok. Høsten 2015 ble det satt en prosess for å kartlegg strømningsprofil og volumstrøm ut av tårnet på Sinsen for å kontrollere at tårnet og viftene var bygd opp slik de var prosjektert for. Disse testene bekreftet at desig av tårn og viftene var optimale. Det ble foretatt forløpende analyser av trafikktelledata og målinger av målestasjonene i og utenfor tunnelen. Under normale vær og vind forhold oppleves det lite utslipp ut gjennom tunnelmunningen på Sinsen. Derimot ble det oppdaget at ekstrem kulde og lite vind i byen har hatt stor betydning for økt forurensing. Dette ble observert i januar 2016 der vi hadde flere dager med kulde og relativ stille vind forhold. Derfor la jeg mer vekt på å analysere dataene for januar. Resultatene av disse analysene er vist med tabeller og grafer som synligjør utslippsnivåene. Nærmere undersøkelser av dataene viser at hoved problemet med tanke på forurensing i Lørentunnlen er NO2. Derfor er NO som er indirekte måling for NO2 i tunnelen er valgt som en av styreparametere for sjaktviftestyring. For å kunne og styre sjaktviftene mest optimal og effektiv måtte jeg endre grenseverdiene for oppstart av sjaktviftene ofte. Dette fordi jeg kunne observere at viftene var til tider på uten at noen av kriteriene nevnt over var oppfylt. En slik situasjon medfører til ekstra kostnader i form av strømforbruk. Til slutt etter mange forsøk kom jeg frem til grenseverdier som jeg anser å være tilfredsstillende. Disse verdiene er nå valgt som faste grenser for aktivering av sjaktviftene. Sjaktviftestyring bør legges mer vekt særlig i urbane områder der det er mye fokus på forurensing og helsefarlige utslipp. For Lørentunnelen bør analyser av sjaktviftstyring fortsette et par år til synes jeg. Dette for å dokumentere forurensing og sjaktviftene under varierende forhold.