Tunele ułatwiają transport w zatłoczonych metropoliach oraz umożliwiają ludziom dotarcie do celu, ograniczając przy tym ślad węglowy. Popularność tuneli w Polsce jest coraz większa. Są one jednak bardzo wymagającymi obiektami, biorąc pod uwagę szeroką gamę wymagań zarówno prawnych, jak i technicznych. Lista wymagań dotyczących systemu wentylacji rozpoczyna się od tak praktycznych względów, jak odpowiednia ilość powietrza oraz przystosowanie urządzeń do radzenia sobie z dymem i wysoką temperaturą. Zadanie projektowe jest jednak znacznie bardziej skomplikowane ze względu na wiele innych aspektów – od tych dotyczących samej koncepcji projektowej po te związane z efektywnością i kosztami. 

Bezpieczeństwo i efektywność: projektowanie wentylacji dla nowoczesnych tuneli

System wentylacji jest podstawą codziennej pracy tunelu, bez niego nie ma mowy o jego bezpiecznym użytkowaniu. Dlatego projektowanie wentylacji rozpoczyna się, gdy fizyczna koncepcja tunelu nabiera kształtu. W miarę jak inżynierowie zajmujący się tunelem zaczynają opracowywać obraz trasy i konstrukcji tunelu, należy rozważyć, w jaki sposób system wentylacji będzie dostosowany do tunelu, niezależnie od tego, czy przewiduje się zastosowanie wentylacji wzdłużnej, czy poprzecznej.

Bezpieczeństwo zawsze musi być wiodącą determinantą przy projektowaniu, ale rozwiązania powinny być również zgodne z zasadami zrównoważonego rozwoju. Powinniśmy pamiętać o tym, że warto stosować urządzenia, które cechują się najwyższymi możliwymi współczynnikami sprawności energetycznej.

Strumieniowy czy osiowy – jaki model wentylatora wybrać?

Do zarządzania powietrzem w tunelu można wykorzystać wentylatory strumieniowe JET FAN SEF(R) bądź wentylatory osiowe SEF(T) dostępne w ofercie SMAY. Oba typy należą do klasy F400/120 i zostały zaprojektowane z myślą o zastosowaniu właśnie w tunelach. Mogą pracować zarówno jednokierunkowo, jak i ze stuprocentową rewersją przepływu powietrza, a wybór pomiędzy nimi będzie zależał od zastosowanej techniki wentylacji. Wentylatory mogą zatem służyć do nawiewu świeżego powietrza lub odwrotnie – do odprowadzania spalin i dymu. Wentylatory osiowe SEF(T) są preferowane tam, gdzie potrzeba dużej ilości powietrza i idealnie nadają się do wentylacji tuneli przy użyciu technik poprzecznych lub poprzeczno-wzdłużnych. Wentylatory umieszcza się w specjalnych stacjach połączonych z tunelem za pomocą przewodów. Przy zastosowaniu wentylatorów osiowych SEF(T) możliwy jest przepływ do ok. 220 m³/s oraz spiętrzenie statyczne nawet na poziomie ok. 3500 Pa.

W tunelach z wentylacją wzdłużną stosuje się natomiast wentylatory strumieniowe. Są one montowane w tunelu i tłoczą powietrze zewnętrzne na całej jego długości. W tym przypadku kluczową miarą jest siła ciągu. Seria JET FAN SEF(R) może zapewnić ciąg nawet do 2300 N w obu kierunkach, aby zagwarantować wymaganą jakość powietrza i odprowadzać dym w sytuacjach awaryjnych.

Jak oszacować koszty?

Przy wyborze wentylatora istotny jest jego koszt, ale należy wziąć pod uwagę także koszty eksploatacji oraz wpływ pracy urządzenia na środowisko. Ilość energii elektrycznej potrzebnej do uruchomienia wentylatora w celu osiągnięcia pożądanego przepływu powietrza będzie zależeć od sprawności zarówno elementów napędu (silnik, falownik), jak i wentylatora. Istnieje kilka stosunkowo prostych wzorów, których można użyć do obliczenia wartości sprawności.

Zacznijmy od sprawności silnika

Moc nominalną silnika łatwo określić, ponieważ jest podana na tabliczce znamionowej silnika. Ale ilość zużytej energii elektrycznej zależy od sprawności silnika. Sprawność silnika można wyprowadzić ze stosunku mocy wejściowej silnika do mocy wyjściowej silnika i wyrazić ją w procentach. Na przykład: jeśli silnik ma moc znamionową 0,75 kW i jest w 100% obciążony, a jego sprawność wynosi 75%, to zapotrzebowanie na moc elektryczną będzie wynosić 1 kW. Różnica pomiędzy tymi dwoma wartościami to faktycznie tracona energia, którą można wykryć w postaci ciepła.