Применение и эксплуатационные характеристики струйных вентиляторов: создание воздушного потока в туннелях и подземных помещениях

Современные туннельные и подземные системы используют струйный вентилятор – специализированный осевой вентилятор – для циркуляции воздуха и контроля дыма без обширной воздуховодной системы. Струйный вентилятор (также называемый импульсным или индукционным вентилятором) создает высокоскоростную струю воздуха, которая увлекает окружающий воздух и выталкивает загрязняющие вещества к выходам. Например, на изображениях, подобных приведенному ниже, показаны потолочные струйные вентиляторы в дорожном туннеле, иллюстрирующие, как сфокусированная воздушная струя направляет поток воздуха через туннель. В отличие от традиционных канальных вентиляторов, система струйных вентиляторов использует сам туннель в качестве пути потока, экономя пространство и затраты при перемещении большого объема воздуха.

Струйные вентиляторы, установленные на потолке туннеля. Струйный вентилятор выбрасывает высокоскоростной поток воздуха, который увлекает (втягивает) окружающий воздух, создавая продольный поток. Каждый вентилятор создает тягу (измеряемую в Ньютонах) путем ускорения воздуха; по мере того, как эта струя смешивается ниже по потоку, ее импульс переносит больше воздуха и загрязняющих веществ по каналу туннеля. Используя принцип Бернулли, один струйный вентилятор может влиять во много раз на свой собственный объем выпуска. По сути, струя вызывает крупномасштабную циркуляцию, не требуя больших воздуховодов — ключевое преимущество в туннелях и гаражах с ограниченным пространством.

Струйный вентилятор — это устройство, ориентированное на определенную задачу: оно устанавливается последовательно вдоль потолка замкнутого пространства (например, дорожного туннеля или парковки) и управляется совместно. Датчики могут запускать отдельные вентиляторы для разбавления или удаления загрязненного воздуха, предлагая «умную» стратегию вентиляции. Струйный вентилятор направляет воздух в общую точку вытяжки или выхода, удовлетворяя потребности в вентиляции и дымоудалении экономически эффективным способом без воздуховодов.

Ключевые параметры производительности

Производительность струйного вентилятора характеризуется несколькими ключевыми параметрами: тяга, скорость воздушного потока, коэффициент увлечения (индукции), шум и эффективность. Каждый параметр помогает определить, насколько хорошо струйный вентилятор будет вентилировать заданное пространство.

• Тяга (Ньютон, Н): Тяга — это сила, толкающая воздух. Мощные туннельные струйные вентиляторы могут создавать тягу порядка 1000–3000 Н. Например, данные одного производителя показывают серию туннельных струйных вентиляторов с «силой тяги до 3000 Н». Тяга определяет, насколько далеко и как быстро поток воздуха может перемещаться по туннелю. (Тяга часто измеряется на вентилятор на испытательном стенде в соответствии со стандартами, такими как AMCA 250.)

• Скорость и поток воздуха (м/с, м³/с): Струйный вентилятор выталкивает воздух с высокой скоростью. Типичные скорости воздуха на выходе составляют от 10 до 40 м/с в сердечнике струи (часто выше вблизи крыльчатки). Объемный расход зависит от размера вентилятора и мощности двигателя. Например, струйный вентилятор диаметром 1 м (1000 мм) может перемещать 5–10 м³/с на полной мощности (точные значения зависят от конструкции). Струи с более высокой скоростью вовлекают больше воздуха.

• Коэффициент вовлечения (индукции): Вовлечение — это кратность, с которой окружающий воздух втягивается в поток. Коэффициент вовлечения определяется как (общий подаваемый поток воздуха)/(собственный расход воздуха вентилятора). Современные струйные вентиляторы могут достигать коэффициентов вовлечения от 10× до 30× или более, то есть каждый 1 м³/с из сопла вентилятора может вызывать общий поток в 10–30 м³/с. (Например, один продукт заявляет «28-кратный коэффициент вовлечения».) Высокий коэффициент вовлечения означает, что струйный вентилятор эффективно вентилирует гораздо больший объем, чем просто его прямой выход.

• Шум (дБ): струйный вентилятор может быть громким на высокой скорости. Уменьшение скорости струйного вентилятора вдвое обычно снижает шум примерно на 15 дБ. На практике, работающий на полную мощность струйный вентилятор в туннеле может генерировать порядка 70–85 дБ(А) на расстоянии 1 метра (свободное поле), в зависимости от размера и конструкции. Для контроля шума многие туннельные вентиляторы имеют звукопоглощающие входные фланцы или акустические вкладыши.

• Эффективность (Н/кВт): Тяговая эффективность является общепринятым показателем (тяга на единицу мощности). Высокоэффективные струйные вентиляторы могут достигать порядка 30–40 Н/кВт. Например, струйный вентилятор 1500 Н с тягой 50 кВт имеет 30 Н/кВт. Лучшие аэродинамические конструкции (плотные профили лопастей, оптимизированные сопла) максимизируют тягу на каждый используемый киловатт.

Эти параметры должны быть сбалансированы при выборе. Например, увеличение размера двигателя увеличивает тягу, но также и шум. Проектировщики часто используют несколько меньших струйных вентиляторов последовательно, чтобы достичь требуемой вентиляции с приемлемым уровнем шума и стоимостью.

Струйный вентилятор против других систем вентиляции

Струйные вентиляторы предлагают продольное (безканальное) вентиляционное решение, которое принципиально отличается от традиционных канальных систем и других типов вентиляторов. Основные отличия включают:

• Продольная (струйная) и поперечная (канальная) вентиляция: в продольных системах струйные вентиляторы устанавливаются в самом туннеле для импульсного проталкивания воздуха по его длине. Напротив, поперечная вентиляция использует большие осевые вентиляторы (часто надземные) для подачи или вытяжки воздуха через воздуховоды или шахты с интервалами. На практике, чистая система струйных вентиляторов не нуждается в длинных воздуховодах — она просто использует туннель как свой собственный «канал», экономя пространство и материалы.

• Осевой/смешанный поток против струйного (импульсного) вентилятора: сами струйные вентиляторы обычно являются осевыми вентиляторами (с коротким трубчатым корпусом), которые создают узкую струю. Смешанный поток вентиляторов (которые смешивают осевой и центробежный поток) существует, но менее распространен в длинных туннелях. Традиционные большие осевые вентиляторы перемещают огромные объемы воздуха в одном месте. Струйные вентиляторы, наоборот, являются модульными и распределенными. Например, в парковке классические конструкции когда-то использовали несколько вентиляционных отверстий и решеток на крыше, но струйные вентиляторы позволяют реализовать решение без воздуховодов.

• Крышные/промышленные вентиляторы против туннельных струйных вентиляторов: крышные вентиляторы и коммерческие/промышленные вентиляторы обслуживают здания и заводы, как правило, обеспечивая вытяжку или общую циркуляцию. Струйные вентиляторы предназначены для автомобильных туннелей, подземных гаражей и подобных помещений. Эти две системы являются взаимодополняющими.

Подводя итог, струйные вентиляторы выбираются вместо канальных систем, когда требуется линейная, гибкая вентиляция, а пространство или стоимость исключают большие воздуховоды. Они отлично подходят для длинных коридоров с движением (автомобильные, железнодорожные, парковочные), тогда как обычные вентиляторы используются в различных ролях HVAC.

Применение реактивных вентиляторов

Струйные вентиляторы универсальны и находят применение во многих подземных и закрытых помещениях:

• Автодорожные и железнодорожные туннели: наиболее классическое применение — автодорожные и железнодорожные туннели. В одноканальных или двунаправленных туннелях потолочные струйные вентиляторы непрерывно выдувают выхлопные газы и закачивают свежий воздух. При аварийном пожаре эти же вентиляторы создают продольный поток воздуха для удаления дыма. Струйные вентиляторы обычно устанавливаются вдоль туннелей для подачи вентиляционного воздуха с помощью импульса.

• Парковки и пандусы для доступа транспортных средств: многоэтажные парковки используют струйные вентиляторы для соблюдения строгих ограничений CO/NO₂. Струйный вентилятор вентилирует, распределяя воздух с помощью стратегически размещенных блоков. Системы струйных вентиляторов устраняют большую часть сложной системы воздуховодов, необходимой для старых конструкций гаражей. Струйный вентилятор проталкивает воздух от вентилятора к вентилятору, создавая струйные потоки, что позволяет исключить систему воздуховодов в парковочных гаражах. Это значительно упрощает вентиляцию больших парковок.

• Туннельные гаражи и логистические коридоры: любой длинный подземный проход может принести пользу. Например, в инженерных туннелях, горнодобывающих штольнях, подземных коридорах грузовых конвейеров или военных бункерах для обычной вентиляции и дымоудаления используются струйные вентиляторы.

Потолочные струйные вентиляторы в туннеле. Здесь три мощных струйных вентилятора гонят поток воздуха по туннелю. В дорожном или транзитном туннеле ряд таких вентиляторов устанавливается с интервалами для поддержания потока вентиляции в направлении движения. Эти вентиляторы могут менять тягу, если это необходимо для двунаправленного движения или контроля дыма. Датчики и элементы управления включают их по мере необходимости.

В целом, струйные вентиляторы адаптируются ко многим подземным средам — от городских метрополитенов и туннелей автомагистралей до парковок, пандусов и длинных коридоров на промышленных предприятиях.

Преимущества систем струйной вентиляции

Вентиляция с помощью струйного вентилятора имеет ряд преимуществ, которые делают ее популярным выбором:

Установка струйного вентилятора в процессе. Установки струйных вентиляторов обычно монтируются на потолке с помощью быстросъемных кронштейнов, поэтому установка относительно проста. В отличие от канальных систем, система струйных вентиляторов не требует длинных воздуховодов или больших вентиляционных шахт. Низкопрофильная конструкция струйных вентиляторов «может привести к значительной экономии на земляных работах и строительных расходах», поскольку высота потолка может быть ниже и требуется меньше бетонных работ. Модульный массив струйных вентиляторов (как показано выше) часто можно установить в существующих туннелях с минимальными структурными изменениями.

• Снижение затрат на строительство и гражданское строительство: проекты экономят время и деньги, не строя длинные воздуховоды или новые вентиляционные скважины. Исследования показывают «экономию затрат на земляные работы и строительство», поскольку струйные вентиляторы монтируются в существующий потолок. В парковочных гаражах устранение шахт и пространства для воздуховодов также может обеспечить большую арендуемую площадь.

• Устранение воздуховодов: как отмечалось ранее, струйные вентиляторы «проталкивают воздух от вентилятора к вентилятору, создавая струйные потоки», то есть загрязняющие вещества переносятся по туннельным линиям. Это устраняет необходимость в сложных приточных/вытяжных воздуховодах. Меньшее количество деталей означает более простую конструкцию и меньший риск утечки.

• Динамическое управление вентиляцией: системы струйных вентиляторов интегрируются с датчиками CO/NO₂ и системами управления зданием. Активируются только необходимые вентиляторы, что снижает потребление энергии. Сети вентиляторов можно динамически регулировать: «Датчики, размещенные в оптимальных точках… управляют тем, какие вентиляторы работают для разбавления или удаления загрязненного воздуха». Эта интеллектуальная операция повышает эффективность и безопасность (поскольку свежий воздух подается только туда, где это необходимо).

• Дымоудаление: в чрезвычайных ситуациях струйные вентиляторы могут быстро рассеять дым. Эффективная вентиляция жизненно важна для доступа и эвакуации пожарных, поскольку вредные газы (CO, NO₂) и дым в противном случае могут сделать туннели смертельно опасными. Струйный вентилятор, направляя воздух к выходам, помогает выполнить это требование. Как подчеркивает один отраслевой источник, «эффективная система вентиляции поможет эвакуации» в случае пожара. Обеспечивая продольный поток воздуха, струйные вентиляторы поддерживают эту цель контроля дыма.

• Экономия места: по сравнению с большими воздухозаборниками или вентиляторами лопастного типа струйные вентиляторы занимают минимальное пространство над головой. Эта компактность особенно важна при модернизации или ограниченных пространствах. Руководители проектов часто ссылаются на компактные размеры струйных вентиляторов как на возможность более гибкой компоновки потолка.

• Доступ для технического обслуживания: отдельные струйные вентиляторы можно обслуживать по одному, не затрагивая всю систему. Поскольку каждый из них доступен с потолка, плановое техническое обслуживание проще, чем очистка длинных воздуховодов или больших станционных вентиляторов.

В совокупности эти преимущества объясняют, почему системы струйных вентиляторов широко используются, несмотря на то, что часто требуется множество отдельных блоков. Конечный результат — это вентиляционное решение, которое является экономически эффективным, простым в установке и хорошо подходит для контроля дыма.

SHUANGYANG FAN Решения

SHUANGYANG FAN предлагает полную линейку продукции для вентиляции и дымоудаления, чтобы удовлетворить эти потребности. Их портфолио включает струйные вентиляторы (изображения, подобные тем, что приведены ниже), разработанные для надежной вентиляции туннелей и удаления дыма. Кроме того, для общей вентиляции и вытяжки они производят коммерческие вентиляторы, вентиляторы для метро, промышленные вентиляторы и крышные вентиляторы. Для сверхкритических сред их вентиляторы ядерного класса изготовлены в соответствии со строгими стандартами безопасности. Дополняя их, SHUANGYANG FAN поставляет противопожарные дымовые заслонки и системы управления для интеграции с любой сетью.

Заключение

Струйный вентилятор — это рабочая лошадка подземной вентиляции, превращающая сам туннель в вентиляционный канал посредством мощных, высокоскоростных воздушных струй. Захватывая окружающий воздух, каждый струйный вентилятор перемещает гораздо больше воздуха, чем выпускает, что делает его эффективным для очистки выхлопных газов транспортных средств и контроля дыма. Ключевые показатели, такие как тяга (N), скорость воздушного потока и коэффициент индукции, определяют возможности струйного вентилятора, в то время как шум и эффективность влияют на выбор конструкции. По сравнению с канальными или осевыми системами струйные вентиляторы предлагают значительные преимущества в стоимости, пространстве и гибкости. Он широко используется не только в метро/железнодорожных/автомобильных туннелях, но и в паркингах и промышленных переходах. Сочетание простоты установки, минимальной воздуховодной системы и эффективного удаления дыма привело к его всемирному принятию.

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.