1. Введение

В инфраструктуре, такой как дорожные туннели, железнодорожные туннели/туннели метро и подземные парковки, контроль качества воздуха, эвакуация дыма и соблюдение правил безопасности являются насущными проблемами. Традиционные пассивные или канальные вентиляторы заменяются струйными вентиляторами, которые обеспечивают более сильный поток воздуха, большую гибкость и меньшую долгосрочную стоимость. В этой статье, посвященной ключевому слову струйный вентилятор, обсуждается, как работают системы струйных вентиляторов, их конструктивные параметры и что их отличает.

2. Что такое реактивный вентилятор?

Струйный вентилятор — это высокоскоростное вентиляционное устройство осевого типа, монтируемое непосредственно внутри туннелей — на потолке или стенах. Он создает концентрированный, высокоскоростной поток воздуха (струю), который увлекает окружающий воздух, создавая полноразмерный продольный поток воздуха без воздуховодов. Это делает струйные вентиляторы компактными, масштабируемыми и хорошо подходящими для модернизаций или новых конструкций.

SHUANGYANG FAN project - Guangdong Kaichun Expressway                                              SHUANGYANG FAN project - Yunnan Yanglin Tunnel

3. Принцип работы струйного вентилятора

Струйные вентиляторы работают по принципам гидродинамики:

1. Выброс воздуха и передача импульса
   Выбрасывается мощная струя, переносящая импульс в воздух туннеля и вызывающая направленный поток, создавая тягу, измеряемую в ньютонах (Н).

2. Эффект увлечения
   По мере движения струя увлекает окружающий воздух туннеля, значительно увеличивая вентилируемый объем, умножая фактический объем перемещаемого воздуха.

3. Создание градиента давления
   Выровненные струи над туннелем создают постоянный градиент давления, перемещая воздух от входных к выходным порталам.

Это создает эффективный воздушный поток в масштабе туннеля. В отличие от канальных вентиляторов, которым нужны каналы для направления воздушного потока, струйные вентиляторы используют свой импульс для циркуляции воздуха по всей длине туннеля.

4. Основные области применения и почему струйные вентиляторы превосходят альтернативные варианты

4.1 Транспортные туннели (автомобильные, железнодорожные, метрополитенские)

• Дорожные туннели: выбросы транспортных средств (CO, NOx) накапливаются без принудительной вентиляции. Реактивные вентиляторы справляются с загрязняющими веществами, сохраняя при этом хорошую видимость для водителей.

• Железнодорожные/метро-туннели: поезда создают поршневой эффект, помогая потоку воздуха, но недостаточно. Реактивные вентиляторы усиливают его для постоянной вентиляции.

4.2 Подземные парковки
Выбросы (CO, NO₂) могут быстро накапливаться. Системы на основе струйных вентиляторов обеспечивают контролируемое, сенсорное разбавляющее вентилирование — эффективно и энергосберегающе.

4.3 Аварийное управление дымом
Струйные вентиляторы имеют решающее значение во время пожаров в туннелях. При продольной вентиляции они выдувают дым вниз по течению от огня, оставляя туннели выше по течению свободными для эвакуации и спасения.

5. Струйные вентиляторы против традиционной вентиляции

6. Вопросы проектирования и размеров

6.1 Баланс тяги и давления
Необходимая тяга (T_total) должна преодолевать трение, потери в портале, эффекты поршня движения и метеорологические воздействия. Используя термины давления (Па) и площади поверхности туннеля, чистая тяга обеспечивает поток воздуха.

6.2 Критическая скорость для условий пожара
Чтобы предотвратить образование обратных слоев (дым, текущий вверх по потоку против движения), скорость потока воздуха (v) должна превышать критическую скорость (v_c, обычно 2,5–3,5 м/с).
Проектирование включает аналитическое и CFD-моделирование (например, уравнения NFPA 502), гарантируя, что v ≥ v_c в сценариях пожара.

6.3 Фактор увлечения и установки
Эффективная тяга зависит от геометрии установки. Аэродефлекторы могут оптимизировать увлечение и минимизировать потери.

6.4 Размещение и направление движения
Вентиляторы размещаются вдоль оси туннеля. Многоблочные компоновки обеспечивают избыточность. В случае пожара установка выше по течению обеспечивает непрерывную вытяжку.

7. Интеллектуальное управление и интеграция датчиков

Современные системы используют датчики (CO, NO₂, видимость) для управления в реальном времени — включения/выключения вентиляторов по мере необходимости.
Панели автоматизации управляют этими вентиляторами, особенно в условиях задымления, что снижает потребление энергии и повышает безопасность.

8. Пожарная безопасность и соответствие нормам

8.1 Эвакуация без дыма.
Направляя дым вниз по потоку, струйные вентиляторы поддерживают пути эвакуации.

8.2 Температурная сертификация
Вентиляторы должны работать при высоких температурах в случае пожара (максимальное требование — 400 °C в течение 2 часов, сертифицировано по EN12101-3).

8.3 Смягчение последствий с помощью обратного слоя
Конструкция обеспечивает соблюдение критической скорости: несколько струй, интервал и мощность обеспечивают зоны без оседания выше по потоку.

9. Экономические, эксплуатационные и экологические преимущества

9.1 Снижение капитальных и эксплуатационных расходов
Реактивные вентиляторы исключают необходимость в воздуховодах, что снижает затраты на материалы и рабочую силу. Компактные блоки упрощают установку.

9.2 Экономия энергии
Воздушный поток с захватом воздуха обеспечивает максимальную эффективность — по сравнению с канальными вентиляторами, струйные системы потребляют меньше энергии на кубический метр вентилируемого пространства.

9.3 Повышенная безопасность → Сокращение ответственности
Контроль дыма и готовность к чрезвычайным ситуациям помогают соблюдать требования и могут снизить страховой риск.

9.4 Модульность и гибкость модернизации
Реактивные вентиляторы можно встраивать постепенно или регулируемо — идеально для развивающейся инфраструктуры.

10. План внедрения

1. Оценка: длина туннеля, направление движения, типы транспортных средств, базовый воздушный поток.

2. Предварительный размер: вычислить необходимую скорость воздушного потока и тягу для превышения критического v_c.

3. Проектирование компоновки: разместить несколько струйных вентиляторов, учитывая геометрию, избыточность, зоны пожара.

4. Размер системы: выбрать соответствующие вентиляторные блоки (номинальная тяга, сертификация, шумовые характеристики).

5. Моделирование и проверка: использовать CFD или детерминированные методы.

6. Проектирование управления: интегрировать датчики, панели автоматизации, ручные переопределения.

7. Сертификация и испытания: обеспечить соответствие международным стандартам при испытаниях на огнестойкость.

8. Техническое обслуживание и ввод в эксплуатацию: плановые проверки производительности и испытания на дым.

11. Будущие тенденции в области туннельных струйных вентиляторов

• Улучшение сопел обеспечивает более высокую эффективность тяги без увеличения потребляемой мощности.

• Вентиляторы с переменной скоростью и реверсивные вентиляторы поддерживают двунаправленную вентиляцию.

• Гибридные системы будут сочетать струйные вентиляторы и прерывистые приточные/вытяжные вентиляторы для оптимального использования энергии.

• Интеллектуальные платформы управления будут автоматически управлять многозонной вентиляцией.

• Огнестойкие композиты и покрытия увеличат срок службы вентиляторов и устойчивость к температурам.

12. Резюме

Основные преимущества использования струйных вентиляторов в туннелях:

• Отсутствие воздуховодов, высокий поток воздуха, масштабируемая установка

• Проверенная безопасность при аварийной эвакуации и контроле дыма

• Энергоэффективная работа с датчиками

• Высокая окупаемость инвестиций и соответствие нормативным требованиям

Примечание: данные приведены только для справки, для получения подробной информации обратитесь в соответствующие компании. Содержание статьи не может избежать упущений и ошибок. Приветствуем предложения по исправлениям.