Как выбрать вентилятор для туннеля по длине: практическое руководство с формулами 

Строительство туннелей — от автомобильных тоннелей до метрополитенов — требует точного расчета систем вентиляции. Неправильный выбор вентилятора может привести к скоплению выхлопных газов, задымлению при пожаре или перерасходу электроэнергии. В этой статье мы разберем пошаговый алгоритм выбора оборудования для туннелей длиной от 50 м до 10 км, основанный на требованиях СП 120.13330.2018 и европейских стандартах EN 12101-3.

1. Почему длина туннеля определяет выбор вентилятора?

1.1 Основные факторы влияния

Длина туннеля напрямую влияет на три ключевых параметра:

1. Сопротивление воздуховодов — растет пропорционально длине (ΔP = R×L, где R — удельное сопротивление).
2. Необходимый воздухообмен — регулируется нормами кратности (для автодорожных туннелей — 8-12 объёмов/час).
3. Тип системы вентиляции — поперечная, продольная или полупоперечная.

1.2 Критическая длина переключения режимов

2. Пошаговый расчет мощности вентилятора

Шаг 1. Определение требуемого расхода воздуха (Q)

Формула для автодорожных туннелей:

​Q=A*V*N/3600

Где:

• A — площадь сечения (м²)
• V — скорость эвакуации дыма (обычно 2-3 м/с)
• N — количество полос движения

Пример:
Туннель 2 км с 2 полосами (A=40 м², V=2.5 м/с):

Q=40×2.5×23600=55.6 м3/сQ=360040×2.5×2​=55.6м3/с

Шаг 2. Расчет потерь давления

Используйте формулу Дарси-Вейсбаха:

ΔP=λ×L/D​×PVC²/2​​
Где:

• λ = 0.02-0.04 (коэффициент трения)
• D — гидравлический диаметр (м)
• ρ = 1.2 кг/м³ (плотность воздуха)

Шаг 3. Выбор вентилятора по характеристикам

Точка пересечения кривой Q-H вентилятора и кривой сопротивления системы должна находиться:

• В зоне 85-110% от максимального КПД
• С запасом 15-20% по давлению

3. Примеры подбора оборудования

Кейс 1. Горный автомобильный туннель 800 м

Параметры:

• 1 полоса движения
• Сечение 7×5 м
• Макс. интенсивность движения: 1000 авто/час

Расчет:

1. Q = (35 м² × 2 м/с × 1) / 3600 = 19.4 м³/с
2. ΔP = 0.03 × (800/6.2) × (1.2×2²)/2 = 92 Па
3. Выбор: 4 осевых вентилятора Vents VK-40S (Q=5.5 м³/с, P=250 Па) в параллель

Кейс 2. Метротоннель 2.5 км

Особенности:

• Аварийное дымоудаление
• 6 поездов/час

Решение:

• Центробежные вентиляторы TLT-Turbo GGH 2000
• Рабочие параметры: Q=120 м³/с, P=1500 Па
• Система с резервированием N+1

4. 5 фатальных ошибок при выборе

1. Пренебрежение пиковыми нагрузками
   Всегда учитывайте:
   • Максимальное число транспортных средств
   • Температуру пожара (до 1000°C для дымососов)
2. Неправильное расположение
   Для туннелей >1.5 км используйте каскадную установку через каждые 400-600 м.
3. Экономия на материалах
   Лопасти из алюминиевых сплавов выдерживают до 400°C, стальные — до 700°C.

5. Инновационные технологии

5.1 Умные системы управления

• Адаптивная регулировка скорости
  Датчики CO/NO₂ автоматически корректируют обороты, экономя до 40% энергии.
• Предиктивная аналитика
  Системы на базе ИИ прогнозируют загрязнение фильтров за 72 часа до аварии.

5.2 Гибридные установки

Комбинация осевых и струйных вентиляторов:

• Основной режим: осевые для постоянного воздухообмена
• Аварийный режим: струйные для локального дымоудаления

Заключение: чек-лист для закупщика

Прежде чем утвердить спецификацию, проверьте:
✅ Соответствие параметров таблице зависимости длина/мощность
✅ Наличие сертификатов пожаробезопасности (EN 12101-3)
✅ Возможность интеграции с SCADA-системой
✅ Гарантийные обязательства по износу лопаток

Спецпредложение! Для читателей этой статьи — бесплатный расчет вентиляции вашего туннеля от экспертов VentTech. Отправьте параметры объекта на winston-xu@hengdingfan.com и получите ТЭО за 24 часа.

Статья оптимизирована под Yandex:

• Ключевые слова естественно вписаны в таблицы и примеры
• Использованы формулы и стандарты для повышения доверия
• Призыв к действию стимулирует конверсию
• Структура с чек-листами упрощает восприятие