تهوية المروحة النفاثة: تعزيز تدفق الهواء في الأنفاق والمساحات تحت الأرض

تعتمد أنظمة الأنفاق والأنظمة تحت الأرض الحديثة على مروحة نفاثة - مروحة محورية متخصصة - لتدوير الهواء والتحكم في الدخان دون الحاجة إلى مجاري هواء واسعة. تُنتج مروحة النفاثة (وتُسمى أيضًا مروحة النبض أو الحث) نفثًا عالي السرعة من الهواء، يجذب الهواء المحيط ويدفع الملوثات نحو المخارج. على سبيل المثال، تُظهر صورٌ مثل الصورة أدناه مراوح نفاثة مثبتة في السقف في نفق طريق، موضحةً كيف يدفع نفث هواء مُركز تدفق الهواء عبر النفق. بخلاف مراوح الأنابيب التقليدية، يستخدم نظام مروحة النفاثة النفق نفسه كمسار تدفق، مما يوفر المساحة والتكلفة مع تحريك كمية كبيرة من الهواء.

مراوح نفاثة مثبتة على سقف نفق. تُخرج المروحة النفاثة تيارًا هوائيًا عالي السرعة يجذب الهواء المحيط لخلق تدفق طولي. تُنتج كل مروحة قوة دفع (تُقاس بالنيوتن) عن طريق تسريع الهواء؛ ومع اختلاط هذا النفاثة مع التيار، تحمل زخمها المزيد من الهواء والملوثات على طول فتحة النفق. بالاستفادة من مبدأ برنولي، يمكن لمروحة نفاثة واحدة أن تُؤثر على حجم تفريغها عدة مرات. في الواقع، تُحفز المروحة النفاثة دورانًا واسع النطاق دون الحاجة إلى قنوات كبيرة - وهي ميزة أساسية في الأنفاق والمرائب محدودة المساحة.

مروحة النفث جهازٌ مُخصصٌّ لمهمةٍ مُعينة: تُركَّب على التوالي على طول سقف مكانٍ مُغلق (مثل نفق طريق أو مبنى موقف سيارات) ويتم التحكم فيها معًا. تُشغِّل المستشعرات مراوحَ مُنفصلة لتخفيف أو سحب الهواء المُلوَّث، مُوفِّرةً بذلك استراتيجية تهوية "ذكية". تُوجِّه مروحة النفث الهواء إلى منفذ عادم أو مخرج مُشترك، مُلبِّيةً احتياجات التهوية وعوادم الدخان بطريقةٍ اقتصاديةٍ وبدون قنوات.

معايير الأداء الرئيسية

يتحدد أداء مروحة النفث بعدة معايير رئيسية: الدفع، وسرعة تدفق الهواء، ونسبة السحب (الحث)، والضوضاء، والكفاءة. يُحدد كل معيار مدى كفاءة مروحة النفث في تهوية مساحة معينة.

• الدفع (نيوتن، نيوتن): الدفع هو القوة الدافعة للهواء. يمكن لمراوح النفق النفاثة عالية القدرة أن تُنتج ما بين 1000 و3000 نيوتن من الدفع. على سبيل المثال، تُظهر بيانات إحدى الشركات المصنعة سلسلة من مراوح النفق النفاثة بقوة دفع تصل إلى 3000 نيوتن. يُحدد الدفع مدى وسرعة تدفق الهواء عبر النفق. (غالبًا ما يُقاس الدفع لكل مروحة على منصة اختبار وفقًا لمعايير مثل AMCA 250).

• سرعة وتدفق الهواء (م/ث، م³/ث): تُخرج مروحة النفق الهواء بسرعة عالية. تتراوح سرعات الهواء الخارج عادةً بين 10 و40 م/ث في قلب النفق (غالبًا ما تكون أعلى بالقرب من الدافع). يعتمد معدل التدفق الحجمي على حجم المروحة وقوة المحرك. على سبيل المثال، قد تتحرك مروحة نفقية قطرها متر واحد (1000 مم) بسرعة تتراوح بين 5 و10 م³/ث بكامل طاقتها (تختلف القيم الدقيقة باختلاف التصميم). تجذب النفاثات عالية السرعة المزيد من الهواء.

• نسبة السحب (الحث): السحب هو مضاعف سحب الهواء المحيط إلى التدفق. تُعرّف نسبة السحب بأنها (إجمالي تدفق الهواء المُدخل) / (تفريغ الهواء من المروحة نفسها). يمكن لمراوح النفث الحديثة تحقيق نسب حث تتراوح بين 10 و30 ضعفًا أو أكثر، مما يعني أن كل متر مكعب واحد في الثانية من فوهة المروحة يمكن أن يُحفز تدفقًا إجماليًا يتراوح بين 10 و30 متر مكعب في الثانية. (على سبيل المثال، يدّعي أحد المنتجات "نسبة حث 28 ضعفًا"). تعني نسبة الحث العالية أن مروحة النفث تُهوي بفعالية حجمًا أكبر بكثير من مجرد خرجها المباشر.

• الضوضاء (ديسيبل): يمكن أن تُصدر مروحة النفث صوتًا عاليًا عند السرعات العالية. عادةً ما يُقلل خفض سرعة مروحة النفث إلى النصف الضوضاء بحوالي 15 ديسيبل. عمليًا، قد تُولّد مروحة نفث بكامل طاقتها في نفق ما بين 70 و85 ديسيبل (أمبير) على عمق متر واحد (مجال حر)، حسب الحجم والتصميم. للتحكم في الضوضاء، تُزود العديد من مراوح الأنفاق بفلانشات مدخل أو بطانات عازلة للصوت.

• الكفاءة (نيوتن/كيلوواط): كفاءة الدفع هي مقياس شائع (الدفع لكل وحدة طاقة). يمكن أن تصل مراوح النفث عالية الكفاءة إلى ما بين 30 و40 نيوتن/كيلوواط. على سبيل المثال، مروحة نفث بقوة 1500 نيوتن تستهلك 50 كيلوواط، وتستهلك 30 نيوتن/كيلوواط. تُحسّن التصاميم الديناميكية الهوائية (شفرات محكمة، فوهات مُحسّنة) من قوة الدفع لكل كيلوواط مُستخدم.

يجب موازنة هذه المعايير عند الاختيار. على سبيل المثال، زيادة حجم المحرك تزيد من قوة الدفع، ولكن أيضًا من مستوى الضوضاء. غالبًا ما يستخدم المصممون عدة مراوح نفاثة صغيرة متصلة على التوالي لتحقيق التهوية المطلوبة بمستوى ضوضاء وتكلفة مقبولين.

مروحة جيت مقابل أنظمة التهوية الأخرى

تُقدّم مراوح النفث حلاً للتهوية الطولية (بدون قنوات)، والذي يختلف اختلافًا جوهريًا عن أنظمة القنوات التقليدية وأنواع المراوح الأخرى. ومن أبرز أوجه الاختلاف:

• التهوية الطولية (النفاثة) مقابل التهوية العرضية (القناة): في الأنظمة الطولية، تُركّب مراوح نفاثة في النفق نفسه لدفع الهواء على طوله بدفعات. على النقيض من ذلك، تستخدم التهوية العرضية مراوح محورية كبيرة (غالبًا فوق الأرض) لتزويد الهواء أو سحبه عبر قنوات أو أعمدة على فترات. عمليًا، لا يحتاج نظام المروحة النفاثة الخالصة إلى قنوات طويلة - فهو ببساطة يستخدم النفق كقناة مستقلة، مما يوفر المساحة والمواد.

• المروحة المحورية/المختلطة التدفق مقابل المروحة النفاثة (النبضية): عادةً ما تكون مراوح المروحة النفاثة مراوح محورية التدفق (بهيكل أنبوبي قصير) تُنتج نفاثة ضيقة. توجد مروحة التدفق المختلط (التي تمزج بين التدفق المحوري والطرد المركزي) ولكنها أقل شيوعًا في الأنفاق الطويلة. تنقل المراوح المحورية الكبيرة التقليدية كميات هائلة من الهواء في مكان واحد. على العكس من ذلك، تكون مراوح المروحة النفاثة معيارية وموزعة. في مرآب السيارات، على سبيل المثال، كانت التصاميم الكلاسيكية تستخدم فتحات تهوية وشبكات سقف متعددة، لكن مراوح النفث تتيح حلاً خاليًا من القنوات.

• مراوح السقف/الصناعية مقابل مراوح النفث النفقية: تُستخدم مراوح السقف والمراوح التجارية/الصناعية في المباني والمصانع، وعادةً ما توفر عادمًا أو دورانًا عامًا للهواء. أما مراوح النفث النفقية، فهي مخصصة لأنفاق المركبات، والمرائب تحت الأرض، وما شابهها. ويتكامل النظامان.

باختصار، تُفضّل مراوح النفث على أنظمة التهوية القنوية عند الحاجة إلى تهوية خطية ومرنة، وتمنع المساحة أو التكلفة استخدام قنوات كبيرة. وتتميّز هذه المراوح بكفاءة في الممرات الطويلة تحت حركة المرور (الطرق، والسكك الحديدية، ومواقف السيارات)، بينما تُستخدم المراوح التقليدية في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المختلفة.

تطبيقات مراوح النفاثة

تعتبر مراوح النفاثة متعددة الاستخدامات ويمكن استخدامها في العديد من الأماكن المغلقة والموجودة تحت الأرض:

• أنفاق الطرق والسكك الحديدية: تُعدّ أنفاق الطرق السريعة والسكك الحديدية من أكثر التطبيقات شيوعًا. في الأنفاق أحادية أو ثنائية الاتجاه، تعمل مراوح النفث المثبتة في السقف على سحب أبخرة العادم باستمرار ودخول الهواء النقي. في حالة نشوب حريق طارئ، تُنشئ هذه المراوح نفسها تدفقًا طوليًا للهواء لاستخراج الدخان. عادةً ما تُركّب مراوح النفث على طول الأنفاق لتوجيه تهوية الهواء عبر الدفعات.

• مرائب السيارات ومنحدرات وصول المركبات: تستخدم هياكل مواقف السيارات متعددة الطوابق مراوح النفث لتلبية الحدود الصارمة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون/أكسيد النيتروجين. تُهوّئ مراوح النفث عن طريق توزيع الهواء باستخدام وحدات موزعة بشكل استراتيجي. تُغني أنظمة مراوح النفث عن الكثير من أعمال مجاري الهواء المعقدة التي تتطلبها تصاميم المرائب القديمة. تدفع مراوح النفث الهواء من مروحة إلى أخرى، مُشكّلةً تيارات نفث، مما يُتيح الاستغناء عن أعمال مجاري الهواء في مرائب السيارات. هذا يُبسّط تهوية مواقف السيارات الكبيرة بشكل كبير.

• مرائب الأنفاق والممرات اللوجستية: يُمكن الاستفادة من أي ممر أرضي طويل. على سبيل المثال، تستخدم أنفاق المرافق، وأنفاق التعدين الانجرافية، وممرات نقل البضائع تحت الأرض، أو ممرات المخابئ العسكرية مراوح نفاثة للتهوية الطبيعية والتحكم في الدخان.

مراوح نفاثة مثبتة في السقف داخل نفق. هنا، تُحرّك ثلاث مراوح نفاثة عالية الطاقة تدفق الهواء على طول النفق. في نفق الطرق أو نفق النقل، تُركّب سلسلة من هذه المراوح على فترات للحفاظ على تدفق التهوية في اتجاه حركة المرور. يمكن لهذه المراوح عكس اتجاه الدفع عند الحاجة لحركة مرور ثنائية الاتجاه أو للتحكم في الدخان. تُشغّلها أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم حسب الحاجة.

بشكل عام، تتكيف مراوح الطائرات النفاثة مع العديد من البيئات تحت الأرض - من مترو المدينة وأنفاق الطرق السريعة إلى مواقف السيارات ومنحدرات الوصول والممرات الطويلة في المصانع الصناعية.

فوائد أنظمة المروحة النفاثة

توفر تهوية المروحة النفاثة العديد من المزايا التي تجعلها خيارًا شائعًا:

تركيب مراوح النفث قيد التنفيذ. عادةً ما تُركّب وحدات مراوح النفث في السقف باستخدام حوامل تثبيت سريعة، ما يجعل التركيب سهلًا نسبيًا. بخلاف أنظمة التهوية بالقنوات، لا يتطلب نظام مراوح النفث تمديدات طويلة من مجاري الهواء أو فتحات تهوية كبيرة. تصميم مراوح النفث المنخفض "يمكن أن يُحقق وفورات كبيرة في تكاليف الحفر والبناء"، إذ يُمكن خفض ارتفاع السقف وتقليل الحاجة إلى أعمال خرسانية. غالبًا ما يُمكن تركيب مجموعة معيارية من مراوح النفث (كما هو موضح أعلاه) في الأنفاق القائمة بأقل قدر من التغيير الهيكلي.

• انخفاض تكاليف البناء والتشييد: دون الحاجة إلى بناء قنوات طويلة أو حفر آبار تهوية جديدة، توفر المشاريع الوقت والمال. تشير الدراسات إلى "توفير في تكاليف الحفر والتشييد" بفضل تركيب مراوح النفث في السقف الحالي. في مواقف السيارات، يمكن أن يؤدي الاستغناء عن الأعمدة وقنوات التهوية إلى زيادة مساحة الأرضية القابلة للتأجير.

• الاستغناء عن قنوات التهوية: كما ذُكر سابقًا، تدفع مراوح النفث الهواء من مروحة إلى أخرى، مما يُنتج تيارات نفث، مما يعني أن الملوثات تنتقل عبر خطوط الأنفاق. هذا يُغني عن الحاجة إلى قنوات إمداد/عادم مُعقدة. يعني استخدام قطع أقل تصميمًا أبسط ومخاطر تسرب أقل.

• التحكم الديناميكي في التهوية: تتكامل أنظمة مراوح النفث مع مستشعرات ثاني أكسيد الكربون/أكسيد النيتروجين وأجهزة التحكم في المبنى. يتم تنشيط المراوح المطلوبة فقط، مما يُقلل من استهلاك الطاقة. يمكن تنظيم شبكات المراوح ديناميكيًا: "تتحكم المستشعرات الموضوعة في نقاط مثالية في أي مراوح تعمل لتخفيف أو استخراج الهواء الملوث". يُحسّن هذا التشغيل الذكي الكفاءة والسلامة (حيث يتم دفع الهواء النقي فقط عند الحاجة).

• عادم الدخان: في حالات الطوارئ، تُزيل مراوح النفث الدخان بسرعة. التهوية الفعالة ضرورية لوصول رجال الإطفاء وإخلائهم، لأن الغازات الضارة (مثل أول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد النيتروجين) والدخان قد تجعل الأنفاق مميتة. تُساعد مراوح النفث، من خلال دفعها الهواء نحو المخارج، على تلبية هذا الشرط. وكما يؤكد أحد مصادر الصناعة، فإن "نظام التهوية الفعال يُساعد على الإخلاء" في حالة نشوب حريق. من خلال توفير تدفق هواء طولي، تُدعم مراوح النفث هذا الهدف المتمثل في السيطرة على الدخان.

• توفير المساحة: بالمقارنة مع مداخل الهواء الكبيرة أو مراوح الشفرات، تشغل مراوح النفث مساحة علوية ضئيلة. يُعد هذا الصغر مهمًا بشكل خاص في المواقع التي تتطلب إعادة تأهيل أو مواقع محدودة. غالبًا ما يُشير مديرو المشاريع إلى أن الحجم الصغير لمراوح النفث يُتيح تصميمات أسقف أكثر مرونة.

• وصول الصيانة: يمكن صيانة مروحة النفث الفردية واحدة تلو الأخرى دون التأثير على النظام بأكمله. ونظرًا لسهولة الوصول إلى كل مروحة من السقف، فإن روتين الصيانة يكون أسهل من تنظيف القنوات الطويلة أو مراوح المحطات الكبيرة.

تُفسر هذه المزايا مجتمعةً سبب انتشار استخدام أنظمة مراوح النفث على الرغم من حاجتها المتكررة إلى وحدات فردية متعددة. والنتيجة النهائية هي حل تهوية اقتصادي، وسهل التركيب، ومناسب تمامًا للسيطرة على الدخان.

SHUANGYANG FAN Solutions

تقدم شركة شوانغيانغ فان مجموعة متكاملة من منتجات التهوية والتحكم في الدخان لتلبية هذه الاحتياجات. تشمل مجموعتها مراوح نفاثة (مثل الصور أدناه) مصممة لتهوية الأنفاق القوية وسحب الدخان. بالإضافة إلى ذلك، تُنتج الشركة مراوح تجارية، ومراوح مترو، ومراوح صناعية، ومراوح أسقف للتهوية العامة والعادم. وللبيئات شديدة الحساسية، تُصمم مراوحها النووية وفقًا لمعايير سلامة صارمة. واستكمالاً لهذه المعايير، توفر شوانغيانغ فان مخمدات دخان الحرائق وأنظمة تحكم متكاملة مع أي شبكة.

خاتمة

مروحة النفث هي العمود الفقري للتهوية تحت الأرض، حيث تُحوّل النفق نفسه إلى قناة تهوية عبر نفاثات هواء قوية وعالية السرعة. بسحب الهواء المحيط، تُحرّك كل مروحة نفاثة هواءً أكثر بكثير مما تُطلقه، مما يجعلها فعّالة في تنظيف عوادم المركبات والتحكم في الدخان. تُحدد مقاييس رئيسية، مثل قوة الدفع (نيوتن)، وسرعة تدفق الهواء، ونسبة الحث، قدرة مروحة النفث، بينما تُؤثر الضوضاء والكفاءة على خيارات التصميم. بالمقارنة مع الأنظمة القنوية أو المحورية، تُقدّم مروحة النفث مزايا كبيرة من حيث التكلفة والمساحة والمرونة. تُستخدم على نطاق واسع ليس فقط في أنفاق المترو/السكك الحديدية/الطرق، ولكن أيضًا في مواقف السيارات والممرات الصناعية. وقد أدى الجمع بين سهولة التركيب، وقلة أعمال قنوات الهواء، وفعالية شفط الدخان، إلى اعتمادها عالميًا.

ملاحظة: هذه البيانات للإشارة فقط، يُرجى مراجعة الشركات المعنية لمزيد من التفاصيل. محتوى المقالة خالٍ من السهو والأخطاء. نرحب باقتراحاتكم.