Banana Jet. Banana Jet. Ein revolutionär neues Konzept

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1 Banana Jet Banana Jet Ein revolutionär neues Konzept

2 Banana Jet ein revolutionär neues Konzept Banana Jet wurde in drei Straßentunneln getestet. Banana Jet generiert % mehr Schub als herkömmliche Strahlventilatoren. 3 Effekte erklären die besseren Werte des Banana Jet. Alle Beteiligten haben außerordentliche Vorteile durch den Einsatz der Banana Jet Technologie. Patent-Nr Registered Trademark

3 Der Banana Jet generiert % mehr Schub Verluste von herkömmlichen Strahlventilatoren und Banana Jet in % des total Verlustes Wand Reibungsverlust (Coanda Effekt) Hintergrundgeschwindigkeitsverlust Impulsverlust (Wand Effekt) - Montage an der Decke oder der Wand - Montage in einer Ecke - Montage in einer Nische Verluste in Kurven, Installationen, Straßen-Schildern, Nische, Ecken, Lampen, usw. Ansaug /Ausblas Portalverluste Gesamt* Herkömmliche Strahlventilatoren % 8 20 % 5 35 % 2 20 % % 100 % 5 15 % % % mit Banana Jet % 5 17 % 0 5 % 0 % 0 % 2 5 % 2 17 % % % * Angenommen in einem leeren Tunnel, Stau oder Kolben Effekt nicht berücksichtigt Quelle: Witt & Sohn Analyse

4 Der Banana Jet bietet allen Beteiligten große Vorteile Vorteile des Banana Jet : Einfache Auswahl neuer Strahlventilatoren, die mit einem % höheren effektiven Schub ausgestattet sind. Ein % geringerer Energieverbrauch bei gleichem effektivem Schub. Ein geringerer Geräuschpegel bei gleichem effektivem Schub. In Abhängigkeit zur Richtung können Verluste in Nischen oder an anderen Behinderungen minimiert werden. Geringerer Anschaffungspreise ohne Schubverluste. Geringere Kabeldurchmesser bzw. kürzere Kabel sowie weitere Einsparungen bei der Installation. Existierende Tunnel können leicht umgerüstet werden auf die Banana Jet Technologie. Banana Jet optimiert die Luftverteilung im Tunnelquerschnitt.

5 Die Kabelkosten für Tunnel Strahl Ventilatoren sind erheblich Kabel kosten in /m Notstrom Schaltanlage F90 Kabel (Feuerfest) Normale Kabel 20 0 Quelle: Witt & Sohn Analyse Aktuell bewertet in A Annahme: Durchschnittliche Kabel Länge 200 m

6 Banana Jet bieten erhebliche Einsparungen für den Anlagenbauer und den Endkunden Vergleich der Lebensdauerkosten zwischen herkömmlichen Strahlventilatoren und Banana Jet Betriebskosten Kabelkosten Einkaufspreis Trad. Norm. Banana Jet Trad. Norm. Banana Jet Trad. Norm. Banana Jet Annahme: Betriebszeit 1000 h / Jahr, Elektrizitätskosten 0,1 per kwh, 10 % Diskontierungssatz Kosten für el. Kabel /m für E90 Kabel inkl. Installation Quelle: Witt & Sohn Analyse

7 Der zusätzliche Verlust von Banana Jet in einem Stau ist geringfügig Vergleich Luftgeschwindigkeit von Banana Jet vs. Herk. Strahlventilator Strahlventilator 33,5 m/s 23,2 m/s 17,8 m/s LKW Autos 23,2 m/s 17,8 m/s 14,4 m/s 14,4 m/s 12,1 m/s 12,1 m/s 10,5 m/s 10,5 m/s 9,2 m/s 9,2 m/s 8,2 m/s 7,4 m/s 6,7 m/s 5,9 m/s 8,2 m/s 6,7 m/s Unterschied des Drucks im Straßenverkehr: LKW (15 % von allen Fahrzeugen): 0,3 0,5 % Autos : 0,5 1,0 % Herk. Strahlventilatoren Banana Jet Annahme: Ausblas Geschwindigkeit 33,5 m/s, Tunnelhöhe: 5,5 m Quelle: Recknagel, Sprenger, Schrammeln

8 Schnellauswahl Banana Jet Banana Jet Schnellauswahl Tabelle, 50 Hz Asymmetrische Banana Jet Größe Nominaler Schub Äquivalenter Schub Volumen Strom Symmetrische Banana Jet Nominaler Schub Äquivalenter Schub Volumen Strom mm N N m³/s N N m³/s ,6 6,4 8,4 12,2 15,9 13, ,6 6,0 8,4 12,2 15,8 12, ,5 27,0 34,3 42,5 47,1 59, ,5 25,0 33,6 32,2 43,9 57,0 Annahme: 30 % Verbesserung des effektiven Schubs

9 Vergleichende Messungen wurden in 3 Tunneln gemacht Uznaberg West Tunnel Schweiz Krohnstieg Tunnel Deutschland Collombey Tunnel Schweiz

10 Banana Jet mit Adaptern zum Strahlventilator umgebaut Die Ventilator vorbereitet für die Messungen im Collombey Tunnel Banana Jet Herkömmlicher Strahlventilator

11 Banana Jet : % mehr Schub als Strahlventilatoren... Vergleich Luftgeschwindigkeit und Schub zw. Banana Jet und herkömmlichen Strahlventilatoren in drei Tunneln Banana Jet Collombey Tunnel Herk. Strahlventilator Banana Jet Uznaberg Tunnel Herk. Strahlventilator Krohnstieg Tunnel Banana Jet Herk. Strahlventilator Quelle: HBI & Witt Messungen Luftgeschwindigkeit in m/s Relativer Schub in %

12 ... Die Geschwindigkeitsverteilung zeigt deutliche Unterschiede Beispiel: Uznaberg West Tunnel, die Luftgeschwindigkeit im Querschnitt in verschiedenen Abständen hinter den Ventilatoren 20 m, Banana Jet 40 m, Banana Jet 60 m, Banana Jet 120m, Banana Jet m, Trad. Jet Fan 40 m, Trad. Jet Fan 60 m, Trad. Jet Fan 120 m, Trad. Jet Fan Hauptunterschiede: - Eine niedrigere durchschnittliche Luftgeschwindigkeit mit herkömmlichen Strahlventilatoren - Bei den herkömmliche Ventilatoren entsteht ein Loch in der Mitte des Tunnels - Bei den herkömmliche Ventilatoren entsteht eine hohe Luftgeschwindigkeit im Deckenbereich des Tunnels Quelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel

13 Banana Jet : Durch 3 Effekte effizienter als herkömmlicher Strahlventilator Der Wand Effekt (Kempf Prinzip) Bei hoher Luftgeschwindigkeit berührt der Luftstrom einige Meter hinter dem Ventilator die Decke. Herr Kempf ermittelte in den 60iger Jahren einen Zusammenhang zwischen der Nähe der Wand, der Decke und dem effektiven Schub, den ein Strahlventilator generieren kann. Die grafische Darstellung der Luftgeschwindigkeit im Tunnel zeigt deutlich, dass der Banana Jet im Deckenbereich eine niedrigere Luftgeschwindigkeit erzeugt und deshalb keine bedeutenden Friktionsverluste unter der Decke entstehen. Der Coanda Effekt Der Coanda Effekt lässt den Luftstrahl an der Wand/Decke kleben. Der Banana Jet erzeugt eine niedrigere Luftgeschwindigkeit im gesamten Tunnelverlauf, so dass die Reibungsverluste geringer sind. Die Korrektur der Hintergrundgeschwindigkeit Die Hintergrundgeschwindigkeit vermindert den effektiven Zuwachs der Luftgeschwindigkeit und somit den effektiven Schub. Der Schub des Banana Jet Banana Jet muss weniger korrigiert werden als der Schub herkömmlicher Strahlventilatoren, weil die Luftgeschwindigkeit unter der Decke selbst bei größeren Entfernungen geringer ist.

14 Der Luftstrom berührt die Decke nahe hinter dem Ventilator Max. Entfernung bevor der Luftstrahl eines herkömmlichen Strahlventilators die Decke oder Wand berührt In m hinter dem Strahlventilator, ohne Coanda Effekt Wand Effekt Entfernung vor dem Berühren Entfernung des Lüfters zu der Decke/Wand in m

15 Der Schub wird abhängig von der Nähe zur Wand reduziert Illustration und Formel - Wand Effekt (Kempf Prinzip) Wand Effekt Z D Kempf Formel : z K = x d 2 z d

16 Viele Montagepositionen verursachen große Schubverluste bei Traditionellen Strahlventilatoren Illustrationen der zu erwartenden Schubverluste bei verschiedenen Montagepositionen. Wand Effekt Wand oder Decken Montage Montage in einer Ecke Montage in einer Nische Schubverlust Trad. Strahlventilatoren Schubverlust Banana Jet 5 15 % ~ 0 % % ~ 0 % % 2-5 % Quelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel

17 Unterschiede der Luftgeschwindigkeitsprofile Herkömmlichen Strahlventilatoren - Banana Jet Die Luftgeschwindigkeit in unterschiedlichen Höhen von 20, 40, 60 und Wand Effekt 120 m hinter den Strahlventilatoren Herkömmliche Strahlventilatoren Banana Jet Durchschnittliche Geschwindigkeit Banana Jet Durchschnitliche Geschwindigkeit herkömmlicher Strahlventilatoren Tunnel Höhe in m Tunnel Höhe in m 20m- 40m- 60m- 120m- Abstand hinter dem Ventilator Quelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel

18 Banana Jet hat max. Geschwindigkeit in 2/3 der Tunnelhöhe Durchschnittliche Luftverteilung im Vergleich Decke Herkömmlicher Strahlventilator Tunnelhöhe in m Banana Jet Wand Effekt Geringfügig höherer Druck im Fall eines Verkehrsstaus mit Banana Jet Straße Luftgeschwindigkeit in m/s Annahme: gleicher totaler effektiver Schub Quelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel

19 Der Coanda Effekt lässt den Luftstrom an der Decke kleben Schematische Darstellung des Coanda Effekt Coanda Effekt Luftstrahl Turbulenzen und ein niedriger lokaler Druck sorgen für den Klebe-Effekt

20 Der Banana Jet entwickelt eine niedrigere Luftgeschwindigkeit entlang der Tunnelwände Die Luftgeschwindigkeit im Umfang des Tunnels Herkömmliche Strahlventilatoren normiert auf die gleiche Durchschnittsgeschwindigkeit wie Banana Jet Coanda Effekt Luftgeschwindigkeit in m/s Normaler Durchschnitt Ergebnis: Erheblich geringere Reibungsverluste im Tunnel herk. Strahlventilator Banana Jet Vergleich der Luftgeschwindigkeit 20m- 40m- 60m- 120m- Abstand hinter dem Ventilator Annahme: Gleiche Durchschnitsgeschwindigkiet erreicht. Quelle: HBI Messungen Uznaberg Tunnel, Witt Berechnungen

21 Die Hintergrundgeschwindigkeit verringert die Luftgeschwindigkeit und dadurch den effektiven Schub Hintergrund Geschwindigkeit Nominale Luftgeschwindigkeit generiert durch den Strahlventilator Hintergrundgeschwindigkeit Effektive Luftgeschwindigkeit generiert durch den Strahlventilator

22 Banana Jet : Geringere Schubkorrektur als bei herkömmlichen Strahlventilatoren Hintergrund Geschwindigkeit Luftgeschwindigkeit 120 m hinter dem Ventilator (20 m vor den nächsten Ventilatoren) Banana Jet verglichen mit herkömmlichen Strahlventilatoren, bei angenommener gleichertunnel-luftgeschwindigkeit Durchschnittliche Luftgeschwindigkeit Banana Jet Herk. Strahlventilator Luftgeschwindigkeit in m/s Annahme: Angenommen der gleichen Luftgeschwindigkiet in dem Tunnel Quelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel

23 Eine einfache Kalkulationsmethode bedeutet, dass Banana Jet einfach durch den Benutzer ausgewählt werden kann. Die Messungen in den 3 Tunneln ergaben deutliche Hinweise auf den Beitrag der einzelnen Effekte auf die Gesamtverbesserung des Schubs. Eine einfache Kalkulationsmethode konnte entwickelt werden: Kein Wand Effekt Luftgeschwindigkeit zur Berechnung der Verluste aus Reibung und Hintergrundgeschwindigkeit kann auf ca. 80 % der durchschnittlichen Luftgeschwindigkeit angesetzt werden. Abgeglichen mit den Messungen liefert diese Berechnungsmethode sehr genaue Ergebnisse. Mit dieser Berechnung ergeben sich für alle Standardtunnel erhebliche Vorteile durch den Einsatz der Banana Jet Technologie.

24 Der Banana Jet vermeidet Einflüsse des Wand Effekts und reduziert die Reibungsverluste und den Effekt der Hintergrundgeschwindigkeit Analyse der Verluste der jeweiligen Technologie Wand Effekt Hintergrundgeschwindigkeit Reibungsverlust Geometrieverlust Einström-/ Ausströmverluste Herk. Jet Fan Banana Jet Herk. Jet Fan Banana Jet Herk. Jet Fan Banana Jet Herk. Jet Fan Banana Jet Quelle: HBI & Witt Messungen

25 Die Messungen bestätigen einfache Kalkulationsmethode Mögliche Berechnungsmethodik: 1. Schritt: Der Banana Jet entwickelt 30 % mehr effektiven Schub (erste Schätzung) 2. Schritt: Der gewünschte totale Schub kann durch die Annahme des Banana Jet kalkuliert werden - keine Verluste durch Wandeffekte - 20 % geringere Durchschnittsluftgeschwindigkeit (für die Korrektur der Hintergrundgeschwindigkeit und des Reibungsverlustes an den Wänden)

26 Alle Tunnel können bedeutende Vorteile durch die Banana Jet Technologie erreichen. Eine Simulation des erhöhten Schubs in verschiedenen Tunneltypen auf Basis gewünschter Luftgeschwindigkeit und Tunnellänge Tunneltyp Reibungsfaktor "Country" Tunnel, niedrige Reibung"Country" Tunnel, medium Reibung Wand: 0,015 Installationen: 0,005 Wand: 0,015 Installationen: 0,010 "Country" Tunnel, hohe Reibung Wand: 0,025 Installationen: 0,005 Luftgeschwindigkeit in m/s Länge in m % 30% 32% 25% 26% 28% 32% 33% 35% % 34% 36% 30% 31% 33% 40 % (3) 41% 43% % 38% 40% 33% 35% 36% 45% 46% 48% % 41% 43 % (1) 35 % (2) 37% 38% 48% 49% 51% % 45% 47% 38% 39% 41% 52% 53% 55% % 44% 46% 39% 41% 42% 54% 55% 57% % 50% 52% 41% 42% 44% 56% 58% 60% (1) Uznaberg (eigentlich 47 %) (2) Collombey (eigentlich 32 %) (3) Krohnstieg (eigentlich 35 %) Annahme: kein Wand Effekt Luftgeschwindigkeit für die Berechnung der Verluste aus Reibung und der Hintergrundgeschwindigkeit ist 80 % weniger als die der durchschnittlichen Luftgeschwindigkeit. Quelle: Witt Simulation