Banana JetBanana Jet®®Ein revolutionär neues Konzept

PatentPatent--Nr. 1050684Nr. 1050684

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• 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 %)