داده‌های عملکرد فن‌های مدرن PPV از تولید‌کننده‌ای به تولید‌کننده دیگر متفاوت است، البته اندازه موتور و قطر پروانه تقریبا یکسان است. این موضوع باعث عدم اطمینان در میان ماموران آتش‌نشانی می‌شود که باید در مورد سرمایه گذاری در تجهیزات جدید تصمیم بگیرند.
چطور است به مقیاسی برسیم؟ استانداردهای بین المللی و رایج پذیرفته شده‌ای وجود ندارد: تولیدکنندگان آمریکا AMCA 240 را ترجیح می‌دهند، تولیدکنندگان اروپایی استانداردهای صنعتی (DIN 24163، ISO …) را بکار می‌برند و روش‌های اندازه گیری خود را معتبر نمی‌کنند. پس چگونه با دیدگاه بیطرفی پاسخی پیدا کنیم؟
به منظور درک بهتر عملکرد یک فن PPV، نخست دو سناریو مورد بررسی قرار گرفت. اول، فن به تنهایی و پس از آن، هنگامی که در ساختمانی در حال سوختن بود به کار گرفته شد. این دو سناریو با دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) شبیه‌سازی شده و ویژگی‌های عملکرد آنها مورد بررسی قرار گرفت. مدل فن انتخابی VM 400 Dex از شرکت Rußwurm Ventilatoren، آلمان، تصویر 1 بود.
شبیه سازی در یک مطالعه آکادمیک در دانشگاه کوبورگ علوم کاربردی، آلمان با استفاده از نرم افزار ANSYS CFX دینامیک سیالات محاسباتی انجام شد. در سناریوی اول فن شبیه‌سازی شد که بر روی زمین و فقط با هوای تازه کار می‌کند. در این سناریو دو شرایط مرزی مورد بررسی قرار گرفت، تصویر 2 را ببینید.
تصویر1: فن VM 400 Dex از شرکت Rußwurm Ventilatoren
تصویر 2: شرایط مرزی برای شبیه سازی CFD.
همانطور که طبق تجربه مشخص شده است، فن باد را فقط به داخل تیغه فشار نمی‌دهد. با توجه به سرعت بالای جریان هوا از داخل خود فن، هوای اطراف فن نیز با جریان به دلیل فشار برشی چسبناک کشیده شد. در نگاه اول به نظر می‌رسد مقدار هوای کشیده شده با فن، بسیار بزرگ است. این موضوع را می‌توان از لحاظ کیفی در تصویر ۳ مشاهده کرد. مقدار سرعت جریان در اطراف فن حدود 5 برابر سرعت جریان در داخل خود فن بود. با این حال، در اینجا فن به تنهایی کار می‌کرد. هنگامی که فن به یک اتاق در حال سوختن در یک ساختمان می‌دمید، این وضعیت تغییر کرد. این حالت در یک سناریوی دوم تحلیل شد.
تصویر 3: جریان هوا از طریق فن و اطراف آن- جریان هوا کشیده شده ی اطراف توسط فن را می توان به وضوح دیده می شود.
در سناریوی دوم، فن در هوای دودی در یک اتاق در حال سوختن بکار گرفته شد، همانطور که در تصویر ۴ نشان داده شده است. این دامنه جریان از یک فن در خارج از ساختمان در سمت چپ و یک اتاق در حال سوختن در سمت راست تشکیل شده است. زمین در اتاق در حال سوختن است و از این رو دود تولید می‌کند. به منظور در نظر گرفتن آتش بر روی زمین اتاق، یک شبیه‌ساز عددی جریان دو مرحله‌ای انجام شد. هوای تازه در حال آمدن از ورودی سمت چپ است و دود از کف اتاق بلند می‌شود. مخلوطی از هوای تازه و دود از پنجره‌ای در سمت راست، اتاق را ترک می‌کند. شبیه‌ساز نشان می‌دهد زمانی که آتشی بر روی کف اتاق وجود دارد، تمامی اتاق و فضاهای مجاور آن از دود پر می‌شود، همانطور که می‌توان در تصویر 5 مشاهده کرد.
تصویر 4: فن در حال دمیدن به اتاق در حال سوختن
تصویر 5: دود هنگامی که فن کار نمی‌کند به سراسر اتاق گسترش می‌یابد.
اکنون با روشن کردن VM 400 DEX با 2.900 دور در دقیقه، دود تقریبا به طور کامل در خط فن و همچنین تا حد زیادی در تمام اتاق پراکنده شده است، و این امکان را برای ماموران آتش‌نشانی فراهم می‌کند که داخل اتاق رفته تا با آتش مقابله کنند و مردم را نجات بدهند، تصویر 6.
تصویر 8: دمای اتاق در حال سوختن زمانی که VM 400 فن DEX با 2.900 دور در دقیقه کار می‌کند.
زمانی که فن به تنهایی خود در حال کار است، در بالا نشان داده شد که سرعت جریان در اطراف فن حدود 5 برابر بیشتر از سرعت جریان در داخل خود فن است. البته این فقط یک اثر موضعی است. زمانی که فن به داخل اتاق میدمد، سوال واقعی این است: چقدر سرعت جریان واقعا وارد اتاق می‌شود، از آن عبور می‌کند و از پنجره در سمت مقابل خارج می‌شود؟
از شبیه‌سازهای دینامیک سیالات محاسباتی یکی از آنها می‌تواند این داده‌ها را بخواند. مشخص شد وقتی که فن به داخل ساختمان میدمد، فقط20٪ سرعت جریان اضافی که از فن جریان می‌یابد از محیط اطرف نزدیک فن به ساختمان می‌آید. این مطلب را می‌توان به راحتی از داده‌های شبیه‌سازی خواند زمانی که به سرعت جریان آمده از پنجره و مقایسه آن با سرعت جریان از طریق فن به علاوه سرعت جریان آمده از زمین در حال سوختن می‌نگریم.
بنابراین مراقبت زیادی هنگام تحلیل عملکرد فن PPV لازم است. انجام اندازه‌گیری‌های جریان در فن و فقط محیط اطرافش، زمانی که فن به تنهایی در آزمایشگاه در حال کار است، ارقام درست را به دست نمی‌دهد. در واقع در آن حالت به تصور غلطی می‌رسیم که سرعت جریان قابل استفاده در ساختمان می‌تواند تا 6 برابر بیشتر از طریق فن به تنهایی باشد. اما چنین نیست! در واقع، برای موقعیت فن، یعنی فاصله فن تا در اتاق، که در این مطالعه شبیه‌سازی شده است، سرعت جریان فقط 1.2 برابر بیشتر از سرعت جریان از طریق فن به تنهایی است.
به درک بهتری از تاثیر سرعت جریان در داخل و اطراف فن، در مطالعه دیگری، دیوارهای اطراف فن نیز به عنوان باز شبیه‌سازی شدند. این بدان معناست که فن PPV در مقابل در اتاق در محدوده‌ای باز قرار گرفت، تصویر ۹ را ببینید و مانند مورد قبل در اتاق بسته یا راهرو گذاشته نشد. از تصویر 9 می‌توان دید که تا چه حد جریان اطراف فن می‌تواند پیچیده شود هنگامی که در محیطی باز قرار بگیرد.
: فن PPV که از محدوده باز به داخل اتاق میدمد.
در اینجا دو مورد، شبیه سازی شدند، یک مورد بدون آتش، یعنی با هوای تازه و فقط با آتشی که از کف اتاق، می‌آید یعنی دود. در مورد اول جریان توده هوای تازه که به ساختمان می‌آید حدود 1.5 برابر سرعت جریان عبور هوای تازه از طریق فن بود. در مورد دوم، یعنی زمانی که دود به دلیل آتش سوزی در اتاق وجود داشت، این نسبت برابر با 1.4 بود. می توان از این آمار و ارقام موارد ذکر شده پیشین دریافت که می‌توان نسبت منحصر به فردی از جریان هوای تازه در ساختمان به جریان هوا از طریق فن PPV پیدا کرد. این نسبت با تغییر شرایط عملکرد تغییر قابل توجهی می‌کند. فقط در این مطالعه چهار نسبت ذکر شده است: 6.0، 1.2، 1.5 و 1.4. کدام یک درست یا موثر است؟ سرعت جریان موثر فن PPV چیست؟ برای پاسخ دادن به این سوال، باید به چند سوال دیگر به دقت جواب داده شود تا سرعت جریان موثر از فن PPV تعیین شود، برای مثال:
الف) آیا فن PPV از محدوده آزاد به اتاق عمل می‌کند یا از محیطی بسته، برای مثال اتاق مجاور یا راهرو کار می‌کند؟
ب) فاصله فن PPV از در چقدر است؟
ج) آتش در اتاق چقدر دود تولید می‌کند؟
د) مقاومت جریان اتاق چقدر است، که به اندازه اتاق، تعداد پنجره‌ها و غیره بستگی دارد؟
ه) چگونه این نسبت در هنگام تغییر سرعت چرخش فن (RPM) تغییر می‌کند؟
ج) چگونه دودی که از اتاق در حال سوختن میآاید این نسبت را تحت تاثیر قرار می‌دهد؟
به منظور داشتن پاسخی به این سوالات، مطالعه‌ای سیستماتیک باید انجام شود تا مرزهایی مشخص شود که در آنها این نسبت می‌تواند متفاوت باشد. تنها پس از آن ماموران آتش‌نشانی می‌توانند حاشیه قابل اطمینانی برای سرعت جریان توده اعلام شده برای فن داشته باشند. به خصوص باید اشاره کرد که تحت چه شرایطی سرعت جریان مندرج در مشخصات فن اندازه‌گیری شده است. بنابراین، اندازه‌گیری سرعت جریان موثر یک فن PPV کار ساده‌ای نیست و باید تحت شرایط خوبی انجام شود.
شاید مبنای استاندارد جدیدی باید به دقت تعیین شود تا به اطلاعات قابل اعتمادی در مورد سرعت جریان موثر از طریق فن PPV دست پیدا کنیم.
جهت کسب اطلاعات بیشتر، سایت زیر رجوع کنید: www.ruwu.de
نظرات کاربران