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Banana JetBanana Jet®®Ein revolutionär neues Konzept
PatentPatent--Nr. 1050684Nr. 1050684
Registered TrademarkRegistered Trademark
• Banana JetBanana Jet®® wurde in drei Straßentunneln getestet.
• Banana JetBanana Jet®® generiert 30 – 45 % mehr Schub als herkömmliche Strahlventilatoren.
• 3 Effekte erklären die besseren Werte des Banana JetBanana Jet®®.
• Alle Beteiligten haben außerordentliche Vorteile durchden Einsatz der Banana JetBanana Jet®® Technologie.
Banana JetBanana Jet®® ein revolutionär neues Konzept
Der Banana JetBanana Jet®® generiert 25 – 50 % mehr Schub
50 – 75 %100 %Gesamt*15 – 30 %15 – 30 %Ansaug /Ausblas Portalverluste
2 – 17 %2 – 20 %Verluste in Kurven, Installationen, Straßen-Schildern, Nische, Ecken, Lampen, usw.
0 – 5 %
0 %0 %
2 – 5 %
5 – 35 %
5 – 15 %15 – 25 %26 – 35 %
Impulsverlust (Wand Effekt)- Montage an der Decke oder der Wand
- Montage in einer Ecke- Montage in einer Nische
5 – 17 %8 – 20 %Hintergrundgeschwindigkeitsverlust
25 – 40 %30 – 50 %Wand Reibungsverlust (Coanda Effekt)
mit Banana Jet®Herkömmliche Strahlventilatoren
* Angenommen in einem leeren Tunnel, Stau oder Kolben Effekt nicht berücksichtigt
Verluste von herkömmlichen Strahlventilatoren und Banana Jet® in % des total Verlustes
Quelle: Witt & Sohn Analyse
Der Banana JetBanana Jet®® bietet allen Beteiligten große Vorteile
Vorteile des Banana JetBanana Jet®® :
• Ein 30 – 45 % geringerer Energieverbrauch 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 Banana
JetJet®® Technologie.
• Ein geringerer Geräuschpegel bei gleichem effektivem Schub.
•• Banana JetBanana Jet®® optimiert die Luftverteilung im Tunnelquerschnitt.
• Einfache Auswahl neuer Strahlventilatoren, die mit einem 30 – 40 % höheren effektiven Schub ausgestattet sind.
Die Kabelkosten für Tunnel Strahl Ventilatoren sind erheblich
Kabel kosten in €/m
Aktuell bewertet in A
Notstrom
Schaltanlage
F90 Kabel (Feuerfest)
Normale Kabel
Annahme:Durchschnittliche Kabel Länge200 m
120
100
80
60
40
20
025 50 75 100
102
82
62
33
Quelle: Witt & Sohn Analyse
Banana JetBanana Jet®® bieten erhebliche Einsparungen für den Anlagenbauer und den Endkunden
Betriebszeit 1000 h / Jahr, Elektrizitätskosten € 0,1 per kWh, 10 % DiskontierungssatzKosten für el. Kabel 25 – 58 €/m für E90 Kabel inkl. Installation
Trad. Norm. Banana Jet® Trad. Norm. Banana Jet® Trad. Norm. Banana Jet®
Betriebskosten
Kabelkosten
Einkaufspreis
Annahme:
Vergleich der Lebensdauerkosten zwischen herkömmlichen Strahlventilatoren und Banana Jet®
Quelle: Witt & Sohn Analyse
Der zusätzliche Verlust von Banana JetBanana Jet®® in einem Stau ist geringfügig
Herk. Strahlventilatoren
Banana Jet®
Annahme: Ausblas Geschwindigkeit 33,5 m/s, Tunnelhöhe: 5,5 m
Unterschied des Drucks im Straßenverkehr:LKW (15 % von allen Fahrzeugen): 0,3 – 0,5 %Autos : 0,5 – 1,0 %
LKW
Autos
33,5 m/s
23,2 m/s
23,2 m/s17,8 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
8,2 m/s
7,4 m/s6,7 m/s
6,7 m/s
5,9 m/s
Strahlventilator
Vergleich Luftgeschwindigkeit von Banana Jet® vs. Herk. Strahlventilator
Quelle: Recknagel, Sprenger, Schrammeln
Schnellauswahl Banana JetBanana Jet®®
57,02390184059,426002000160043,91860143047,121301640140032,2125596542,521851680125033,61695130534,317701360112025,0117590527,013801060100017,571555019,588568090012,345034513,654542080015,893071515,995073071012,271054512,27105456308,44303308,44253255606,02752106,43102405002,680602,68060400
m³/sNNm³/sNNmm
VolumenStrom
Äquivalenter Schub
NominalerSchub
Volumen Strom
ÄquivalenterSchub
NominalerSchub
Größe
Asymmetrische Banana Jet® Symmetrische Banana Jet®
Banana Jet® Schnellauswahl Tabelle, 50 Hz
Annahme: 30 % Verbesserung des effektiven Schubs
Vergleichende Messungen wurden in 3 Tunneln gemacht
Uznaberg West Tunnel
Schweiz
Collombey Tunnel
Schweiz
Krohnstieg TunnelDeutschland
Banana JetBanana Jet®® mit Adaptern zum Strahlventilator umgebaut
Banana Jet®
Herkömmlicher Strahlventilator
Die Ventilator vorbereitet für die Messungen im Collombey Tunnel
Banana JetBanana Jet®® : 30 – 40 % mehr Schub als Strahlventilatoren ...
Vergleich Luftgeschwindigkeit und Schub zw. Banana JetBanana Jet®® und herkömmlichen Strahlventilatoren in drei Tunneln
Collombey Tunnel
Uznaberg Tunnel
Krohnstieg Tunnel
Quelle: HBI & Witt MessungenLuftgeschwindigkeit in m/s Relativer Schub in %
Banana Jet®
Banana Jet®
Banana Jet®
Herk. Strahlventilator
Herk. Strahlventilator
Herk. Strahlventilator
... Die Geschwindigkeitsverteilung zeigt deutliche Unterschiede
-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.0
20 m, Banana Jet
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
20 m, Trad. Jet Fan
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
40 m, Banana Jet
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
40 m, Trad. Jet Fan
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
60 m, Banana Jet
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
60 m, Trad. Jet Fan
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
120m, Banana Jet
-1.5
-0.5
0.5
1.5
2.5
3.5
4.5
5.5
6.5
120 m, Trad. Jet Fan
Beispiel: Uznaberg West Tunnel, die Luftgeschwindigkeit im Querschnitt in verschiedenen Abständen hinter den Ventilatoren
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
Banana JetBanana 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 JetBanana 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 JetBanana 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 JetBanana Jet®® muss weniger korrigiert werden als der Schub herkömmlicher Strahlventilatoren, weil die Luftgeschwindigkeit unter der Decke selbst bei größeren Entfernungen geringer ist.
Der Luftstrom berührt die Decke nahe hinter dem Ventilator
Wand Effekt
Max. Entfernung bevor der Luftstrahl eines herkömmlichen Strahlventilators die Decke oder Wand berührt
In m hinter dem Strahlventilator, ohne Coanda Effekt
Entfernung des Lüfters zu der Decke/Wand in m
Ent
fern
ung
v or d
em B
e rüh
ren
Der Schub wird abhängig von der Nähe zur Wand reduziert
Kempf Formel :
Wand Effekt
1.27dz0.144
dz0.0192xK
2
+−
=
DZDZDZ
Illustration und Formel - “Wand Effekt” (Kempf Prinzip)
Viele Montagepositionen verursachen große Schubverluste bei Traditionellen Strahlventilatoren
Illustrationen der zu erwartenden Schubverluste bei verschiedenen Montagepositionen.
Wand oder Decken Montage Montage in einer Ecke Montage in einer Nische
Wand Effekt
Schubverlust Trad. Strahlventilatoren Schubverlust Banana JetBanana Jet®®
5 – 15 %~ 0 %
15 – 25 %~ 0 %
20 – 35 %2 - 5 %
Quelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel
Unterschiede der Luftgeschwindigkeitsprofile Herkömmlichen Strahlventilatoren - Banana JetBanana Jet®®
Die Luftgeschwindigkeit in unterschiedlichen Höhen von 20, 40, 60 und 120 m hinter den Strahlventilatoren
Quelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel
Herkömmliche Strahlventilatoren Banana Jet®
Tunnel Höhe in m Tunnel Höhe in m
20m- 40m- 60m- 120m- Abstand hinter dem Ventilator
DurchschnittlicheGeschwindigkeitBanana Jet®
DurchschnitlicheGeschwindigkeitherkömmlicher
Strahlventilatoren
Wand Effekt
Banana JetBanana Jet®® hat max. Geschwindigkeit in 2/3 der Tunnelhöhe
Geringfügig höherer Druck im
Fall eines Verkehrsstaus mitBanana JetBanana Jet®®
Annahme: gleicher totaler effektiver SchubQuelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel
Durchschnittliche Luftverteilung im Vergleich
HerkömmlicherStrahlventilator
Banana Jet®
Luftgeschwindigkeit in m/s
Decke
Tunn
elhö
he in
m
Wand Effekt
Straße
Der “Coanda Effekt” lässt den Luftstrom an der Decke kleben
Turbulenzen und ein niedriger lokaler Druck sorgen für den “Klebe-Effekt”
Schematische Darstellung des “Coanda Effekt” Coanda Effekt
Luftstrahl
Der Banana JetBanana Jet®® entwickelt eine niedrigere Luftgeschwindigkeit entlang der Tunnelwände
Coanda Effekt
Quelle: HBI Messungen Uznaberg Tunnel, Witt Berechnungen
Die Luftgeschwindigkeit im Umfang des TunnelsHerkömmliche Strahlventilatoren normiert auf die gleiche Durchschnittsgeschwindigkeit wie Banana Jet®
Luftg
e sch
win
dig k
eit i
n m
/s
herk. Strahlventilator Banana Jet®
Vergleich der Luftgeschwindigkeit
NormalerDurchschnitt
Ergebnis:
Erheblichgeringere
Reibungsverlusteim Tunnel
20m- 40m- 60m- 120m- Abstand hinter dem Ventilator
Annahme: Gleiche Durchschnitsgeschwindigkiet erreicht.
Die Hintergrundgeschwindigkeit verringert die Luftgeschwindigkeit und dadurch den effektiven Schub
Nominale Luftgeschwindigkeit generiert durch den Strahlventilator
Effektive Luftgeschwindigkeit generiert durch den Strahlventilator
Hintergrundgeschwindigkeit
Hintergrund Geschwindigkeit
Banana JetBanana Jet®® : Geringere Schubkorrektur als bei herkömmlichen Strahlventilatoren
Luftgeschwindigkeit 120 m hinter dem Ventilator (20 m vor den nächsten Ventilatoren) Banana Jet® verglichen mit herkömmlichen Strahlventilatoren, bei angenommener gleicherTunnel-Luftgeschwindigkeit
Quelle: HBI Messungen, Uznaberg West Tunnel
Durchschnittliche Luftgeschwindigkeit
Hintergrund Geschwindigkeit
Banana Jet®
Herk. Strahlventilator
Luftgeschwindigkeit in m/s
Annahme: Angenommen der gleichen Luftgeschwindigkiet in dem Tunnel
Eine einfache Kalkulationsmethode bedeutet, dass Banana Banana JetJet®® einfach durch den Benutzer ausgewählt werden kann.
• Die Messungen in den 3 Tunneln ergaben deutliche Hinweise auf denBeitrag der einzelnen Effekte auf die Gesamtverbesserung des Schubs.
• Eine einfache Kalkulationsmethode konnte entwickelt werden:• Kein „Wand Effekt“• Luftgeschwindigkeit zur Berechnung der Verluste aus Reibung undHintergrundgeschwindigkeit kann auf ca. 80 % der durchschnittlichenLuftgeschwindigkeit angesetzt werden.
• Abgeglichen mit den Messungen liefert diese Berechnungsmethode sehrgenaue Ergebnisse.
Mit dieser Berechnung ergeben sich für alle Standardtunnel erhebliche Vorteile durch den Einsatz der BananaBanana JetJet®® Technologie.
Der Banana JetBanana Jet®® vermeidet Einflüsse des Wand Effekts und reduziert die Reibungsverluste und den Effekt der Hintergrundgeschwindigkeit
Quelle: HBI & Witt Messungen
Herk. Jet Fan Banana Jet® Herk. Jet Fan Banana Jet® Herk. Jet Fan Banana Jet®Herk. Jet Fan Banana Jet®
Wand Effekt
Hintergrundgeschwindigkeit
Reibungsverlust
Geometrieverlust
Einström-/ Ausströmverluste
Analyse der Verluste der jeweiligen Technologie
Die Messungen bestätigen einfache Kalkulationsmethode
Mögliche Berechnungsmethodik:
1. Schritt: Der Banana JetBanana Jet®® entwickelt 30 % mehr effektiven Schub(erste Schätzung)
2. Schritt: Der gewünschte totale Schub kann durch die Annahmedes Banana JetBanana Jet®® kalkuliert werden
- keine Verluste durch Wandeffekte
- 20 % geringere Durchschnittsluftgeschwindigkeit (für die Korrektur der Hintergrundgeschwindigkeit und desReibungsverlustes an den Wänden)
Alle Tunnel können bedeutende Vorteile durch die Banana JetBanana Jet®® Technologie erreichen.
Quelle: Witt Simulation
Eine Simulation des erhöhten Schubs in verschiedenen Tunneltypen auf Basis gewünschter Luftgeschwindigkeit und Tunnellänge
Annahme: kein “Wand Effekt” Luftgeschwindigkeit für die Berechnung der Verluste aus Reibung und der Hintergrundgeschwindigkeit ist 80 % weniger als die der durchschnittlichen Luftgeschwindigkeit.
TunneltypReibungsfaktorLuftgeschwindigkeitin m/s 3 5 7 3 5 7 3 5 7Länge in m
250 29% 30% 32% 25% 26% 28% 32% 33% 35%500 33% 34% 36% 30% 31% 33% 40 % (3) 41% 43%750 37% 38% 40% 33% 35% 36% 45% 46% 48%1000 40% 41% 43 % (1) 35 % (2) 37% 38% 48% 49% 51%1500 43% 45% 47% 38% 39% 41% 52% 53% 55%2000 42% 44% 46% 39% 41% 42% 54% 55% 57%3000 48% 50% 52% 41% 42% 44% 56% 58% 60%
"Country" Tunnel, hohe ReibungWand: 0,025 Installationen: 0,005
"Country" Tunnel, niedrige ReibungWand: 0,015 Installationen: 0,005
"Country" Tunnel, medium ReibungWand: 0,015 Installationen: 0,010
(1) Uznaberg (eigentlich 47 %)(2) Collombey (eigentlich 32 %)(3) Krohnstieg (eigentlich 35 %)