Вентилатори за системи за вентилација со канали
Овој модул ги разгледува центрифугалните и аксијалните вентилатори што се користат за системи за вентилација со канали и разгледува одредени аспекти, вклучувајќи ги нивните карактеристики и оперативни атрибути.
Двата вообичаени типа вентилатори што се користат во градежните услуги за канализирани системи се генерички наречени центрифугални и аксијални вентилатори - името произлегува од дефинирачката насока на проток на воздух низ вентилаторот. Овие два типа се поделени на голем број подтипови кои се развиени за да обезбедат специфични карактеристики на волуменски проток/притисок, како и други оперативни атрибути (вклучувајќи големина, бучава, вибрации, можност за чистење, одржување и робусност).
Табела 1: Објавени податоци за максимална ефикасност на вентилаторите во САД и Европа за вентилатори со дијаметар од >600 mm
Некои од почесто среќаваните типови вентилатори што се користат во HVAC се наведени во Табела 1, заедно со индикативни врвни ефикасности собрани1 од податоци објавени од низа американски и европски производители. Покрај овие, вентилаторот „приклучок“ (што всушност е варијанта на центрифугалниот вентилатор) доживува зголемена популарност во последниве години.
Слика 1: Општи криви на вентилаторите. Вистинските вентилатори можат значително да се разликуваат од овие поедноставени криви.
Карактеристичните криви на вентилаторите се прикажани на Слика 1. Ова се претерани, идеализирани криви, а вистинските вентилатори може да се разликуваат од нив; сепак, тие веројатно ќе покажат слични атрибути. Ова ги вклучува областите на нестабилност кои се должат на лов, каде што вентилаторот може да се префрла помеѓу два можни протоци при ист притисок или како последица на застој на вентилаторот (видете Застој на кутијата за проток на воздух). Производителите треба да ги идентификуваат и претпочитаните „безбедни“ работни опсези во нивната литература.
Центрифугални вентилатори
Кај центрифугалните вентилатори, воздухот влегува во работното коло по неговата оска, а потоа се испушта радијално од работното коло со центрифугално движење. Овие вентилатори се способни да генерираат и висок притисок и голем волумен на проток. Поголемиот дел од традиционалните центрифугални вентилатори се затворени во куќиште од типот на спирала (како на Слика 2) кое дејствува за насочување на движечкиот воздух и ефикасно претворање на кинетичката енергија во статички притисок. За да се движи повеќе воздух, вентилаторот може да биде дизајниран со работно коло со „двојна ширина на двоен влез“, кое овозможува воздухот да влегува од двете страни на куќиштето.
Слика 2: Центрифугален вентилатор во спирално куќиште, со навалено работно коло наназад
Постојат голем број облици на лопатки што можат да го сочинуваат работното коло, при што главните типови се закривени напред и закривени назад - обликот на лопатката ќе ги одреди неговите перформанси, потенцијалната ефикасност и обликот на карактеристичната крива на вентилаторот. Другите фактори што ќе влијаат на ефикасноста на вентилаторот се ширината на тркалото на работното коло, просторот помеѓу влезниот конус и ротирачкото работно коло и површината што се користи за исфрлање на воздухот од вентилаторот (т.н. „област на дување“).
Овој тип вентилатор традиционално се напојува со мотор со распоред на ремен и макара. Меѓутоа, со подобрувањето на електронските контроли на брзината и зголемената достапност на електронски комутирани („EC“ или безчеткични) мотори, директните погони стануваат сè почесто користени. Ова не само што ги отстранува неефикасностите својствени за ременскиот погон (кои можат да бидат од 2% до повеќе од 10%, во зависност од одржувањето2), туку веројатно ќе ги намали и вибрациите, ќе го намали одржувањето (помалку лежишта и потреби за чистење) и ќе го направи склопот покомпактен.
Назад закривени центрифугални вентилатори
Назад закривените (или „наклонети“) вентилатори се карактеризираат со лопатки кои се навалуваат од правецот на ротација. Тие можат да достигнат ефикасност од околу 90% кога се користат аеропрофилни лопатки, како што е прикажано на Слика 3, или со обични лопатки обликувани во три димензии, и малку помалку кога се користат обични закривени лопатки, и повторно помалку кога се користат едноставни рамни лопатки наназад. Воздухот ги напушта врвовите на работното коло со релативно мала брзина, така што загубите од триење во куќиштето се ниски, а и бучавата генерирана од воздух е исто така ниска. Тие може да се блокираат на екстремитетите од оперативната крива. Релативно пошироките работни кола ќе обезбедат најголема ефикасност и лесно можат да ги користат позначајните лопатки со аеропрофилен профил. Тенките работни кола ќе покажат мала корист од употребата на аеропрофилни лопатки, па затоа имаат тенденција да користат рамни лопатки. Назад закривените вентилатори се особено познати по нивниот капацитет да произведуваат висок притисок во комбинација со низок шум и имаат карактеристика на моќност без преоптоварување - ова значи дека како што се намалува отпорот во системот и се зголемува протокот, моќноста што ја влече електричниот мотор ќе се намали. Конструкцијата на вентилаторите со наназад кривина веројатно ќе биде поцврста и потешка од помалку ефикасниот вентилатор со нанапред кривина. Релативно малата брзина на воздухот низ лопатките може да овозможи акумулација на загадувачи (како што се прашина и маснотии).
Слика 3: Илустрација на центрифугални вентилаторски работни кола
Напред закривени центрифугални вентилатори
Вентилаторите со напредна кривина се карактеризираат со голем број на напредна кривина. Бидејќи тие обично произведуваат помал притисок, тие се помали, полесни и поевтини од еквивалентниот вентилатор со напонска кривина. Како што е прикажано на Слика 3 и Слика 4, овој тип на работно коло на вентилаторот ќе вклучува повеќе од 20 лопатки кои можат да бидат едноставни како да се формираат од еден метален лим. Подобрена ефикасност се добива во поголеми димензии со поединечно формирани лопатки. Воздухот ги напушта врвовите на лопатките со висока тангенцијална брзина, а оваа кинетичка енергија мора да се претвори во статичен притисок во куќиштето - ова ја намалува ефикасноста. Тие обично се користат за мали до средни волумени на воздух при низок притисок (нормално <1,5 kPa) и имаат релативно ниска ефикасност под 70%. Свиолетовото куќиште е особено важно за да се постигне најдобра ефикасност, бидејќи воздухот го напушта врвот на лопатките со голема брзина и се користи за ефикасно претворање на кинетичката енергија во статички притисок. Тие работат со ниски брзини на ротација и, оттука, механички генерираните нивоа на бучава имаат тенденција да бидат помали од вентилаторите со поголема брзина со назадна кривина. Вентилаторот има карактеристика на моќност на преоптоварување кога работи против ниски системски отпори.
Слика 4: Центрифугален вентилатор со закривена насока напред со вграден мотор
Овие вентилатори не се соодветни таму каде, на пример, воздухот е многу загаден со прашина или носи капки маснотии.
Слика 5: Пример за вентилатор со директно погон со вентилатор со криви перки наназад
Радијални центрифугални вентилатори со перки
Радијалниот центрифугален вентилатор со перки има предност што може да ги движи контаминираните честички на воздух и при висок притисок (од редот на 10 kPa), но, работејќи со голема брзина, е многу бучен и неефикасен (<60%) и затоа не треба да се користи за HVAC системи за општа намена. Исто така, страда од карактеристика на моќност на преоптоварување - како што се намалува отпорот на системот (можеби со отворање на амортизерите за контрола на јачината на звукот), моќноста на моторот ќе се зголеми и, во зависност од големината на моторот, може да се „преоптовари“.
Вентилатори со приклучок
Наместо да се монтираат во спирално куќиште, овие центрифугални работни кола со намена можат да се користат директно во куќиштето на единицата за ракување со воздух (или, всушност, во кој било канал или пленум), а нивната почетна цена веројатно ќе биде пониска од вградените центрифугални вентилатори. Познати како центрифугални вентилатори „пленум“, „приклучок“ или едноставно „некуќни“, овие можат да обезбедат некои просторни предности, но по цена на изгубена оперативна ефикасност (при што најдобрите ефикасности се слични на оние за вградените центрифугални вентилатори со напредна кривина). Вентилаторите ќе го влеваат воздухот низ влезниот конус (на ист начин како вграден вентилатор), но потоа ќе го испуштаат воздухот радијално околу целиот надворешен обем од 360° на работното коло. Тие можат да обезбедат голема флексибилност на излезните врски (од пленумот), што значи дека може да има помала потреба од соседни свиоци или остри премини во каналите што самите би го зголемиле падот на притисокот во системот (и, оттука, дополнителна моќност на вентилаторот). Целокупната ефикасност на системот може да се подобри со користење на влезови во облик на ѕвонче до каналите што излегуваат од пленумот. Една од придобивките на вентилаторот со приклучок е неговата подобрена акустична изведба, што во голема мера е резултат на апсорпцијата на звук во пленумот и недостатокот на патеки за „директен поглед“ од работното коло во отворот на каналите. Ефикасноста ќе зависи многу од локацијата на вентилаторот во пленумот и од односот на вентилаторот со неговиот излез - пленумот се користи за претворање на кинетичката енергија во воздухот и со тоа зголемување на статичкиот притисок. Значително различните перформанси и различната стабилност на работата ќе зависат од типот на работното коло - работни кола со мешан проток (кои обезбедуваат комбинација од радијален и аксијален проток) се користат за надминување на проблемите со протокот што произлегуваат од силниот модел на радијален проток на воздух создаден со користење на едноставни центрифугални работни кола3.
За помалите единици, нивниот компактен дизајн често се надополнува со употреба на лесно контролирани EC мотори.
Аксијални вентилатори
Кај вентилаторите со аксијален проток, воздухот поминува низ вентилаторот во линија со оската на ротација (како што е прикажано кај едноставниот цевен аксијален вентилатор на Слика 6) – притисокот се создава со аеродинамичен лифт (сличен на крило на авион). Овие можат да бидат релативно компактни, ниски трошоци и лесни, особено погодни за движење на воздух под релативно ниски притисоци, па затоа често се користат во системи за издувни гасови каде што падовите на притисок се пониски од системите за снабдување – снабдувањето нормално го вклучува падот на притисокот на сите компоненти за климатизација во единицата за обработка на воздух. Кога воздухот ќе излезе од едноставен аксијален вентилатор, тој ќе се вртложи поради ротацијата што му се дава на воздухот додека поминува низ работното коло – перформансите на вентилаторот може значително да се подобрат со водечки лопатки низводно за да се врати вртлогот, како кај аксијалниот вентилатор со лопатки прикажан на Слика 7. Ефикасноста на аксијалниот вентилатор е под влијание на обликот на лопатката, растојанието помеѓу врвот на лопатката и околното куќиште и враќањето на вртлогот. Чекорот на лопатката може да се промени за ефикасно да се менува излезната моќност на вентилаторот. Со обратна ротација на аксијалните вентилатори, може да се обрати и протокот на воздух - иако вентилаторот ќе биде дизајниран да работи во главната насока.
Слика 6: Цевчест вентилатор со аксијален проток
Карактеристичната крива за аксијалните вентилатори има област на застој што може да ги направи несоодветни за системи со широк спектар на работни услови, иако тие имаат предност на карактеристика на моќност без преоптоварување.
Слика 7: Аксијален вентилатор со крилца
Аксијалните вентилатори со крилести влакна можат да бидат исто толку ефикасни како центрифугалните вентилатори со наназад закривеност и се способни да произведат високи протоци при разумни притисоци (обично околу 2 kPa), иако веројатно ќе создадат повеќе бучава.
Вентилаторот со мешан проток е развој на аксијалниот вентилатор и, како што е прикажано на Слика 8, има конусно обликувано работно коло каде што воздухот се влече радијално низ каналите што се шират, а потоа аксијално поминува низ лопатките за исправување. Комбинираното дејство може да произведе притисок многу поголем отколку што е можно со други вентилатори со аксијален проток. Ефикасноста и нивоата на бучава можат да бидат слични на оние на центрифугалниот вентилатор со обратна кривина.
Слика 8: Вграден вентилатор со мешан проток
Инсталација на вентилаторот
Напорите за обезбедување ефикасно решение за вентилаторот може сериозно да бидат поткопани од врската помеѓу вентилаторот и локалните канализирани патишта за воздух.
Време на објавување: 07.01.2022