Ventilátory pro potrubní ventilační systémy
Tento modul se zabývá odstředivými a axiálními ventilátory používanými pro potrubní ventilační systémy a zohledňuje vybrané aspekty, včetně jejich charakteristik a provozních vlastností.
Dva běžné typy ventilátorů používané v technických zařízeních budov pro potrubní systémy se obecně označují jako odstředivé a axiální ventilátory – název odvozený od definujícího směru proudění vzduchu ventilátorem.Tyto dva typy jsou samy o sobě rozděleny do několika podtypů, které byly vyvinuty tak, aby poskytovaly určité charakteristiky objemového průtoku/tlaku a také další provozní vlastnosti (včetně velikosti, hluku, vibrací, čistitelnosti, udržovatelnosti a robustnosti).
Tabulka 1: Údaje o maximální účinnosti ventilátorů publikované v USA a Evropě pro ventilátory o průměru > 600 mm
Některé z častěji se vyskytujících typů ventilátorů používaných v HVAC jsou uvedeny v tabulce 1 spolu s orientačními maximálními účinnostmi, které byly shromážděny1 z údajů publikovaných řadou amerických a evropských výrobců.Kromě toho se v posledních letech těší rostoucí oblibě „zástrčkový“ ventilátor (což je vlastně varianta odstředivého ventilátoru).
Obrázek 1: Obecné křivky ventilátoru.Skutečné ventilátory se mohou od těchto zjednodušených křivek značně lišit
Charakteristické křivky ventilátoru jsou znázorněny na obrázku 1. Jedná se o přehnané, idealizované křivky a skutečné ventilátory se od nich mohou velmi lišit;pravděpodobně však vykazují podobné atributy.To zahrnuje oblasti nestability, které jsou důsledkem lovu, kdy se ventilátor může překlopit mezi dvěma možnými průtoky při stejném tlaku nebo v důsledku zastavení ventilátoru (viz Zastavení boxu průtoku vzduchu).Výrobci by také měli ve své literatuře určit preferované „bezpečné“ pracovní rozsahy.
Odstředivé ventilátory
U odstředivých ventilátorů vzduch vstupuje do oběžného kola podél jeho osy, poté je odstředivým pohybem vypouštěn radiálně z oběžného kola.Tyto ventilátory jsou schopny generovat jak vysoké tlaky, tak i velké objemové průtoky.Většina tradičních odstředivých ventilátorů je uzavřena ve spirálovém krytu (jako na obrázku 2), který působí tak, že směruje pohybující se vzduch a účinně převádí kinetickou energii na statický tlak.Pro pohyb většího množství vzduchu může být ventilátor navržen s oběžným kolem s dvojitou šířkou dvojitého vstupu, které umožňuje vstup vzduchu na obě strany pláště.
Obrázek 2: Radiální ventilátor ve spirálové skříni, s dozadu nakloněným oběžným kolem
Existuje řada tvarů lopatek, které mohou tvořit oběžné kolo, přičemž hlavní typy jsou dopředu zakřivené a dozadu zakřivené – tvar lopatky určí její výkon, potenciální účinnost a tvar charakteristické křivky ventilátoru.Dalšími faktory, které ovlivní účinnost ventilátoru, jsou šířka oběžného kola, volný prostor mezi vstupním kuželem a rotujícím oběžným kolem a využitá plocha pro odvod vzduchu z ventilátoru (tzv. .
Tento typ ventilátoru byl tradičně poháněn motorem s uspořádáním řemene a řemenice.Se zlepšením elektronického řízení rychlosti a zvýšenou dostupností elektronicky komutovaných ("EC" nebo bezkomutátorových) motorů se však stále častěji používají přímé pohony.To nejen odstraní neefektivitu vlastní řemenovému pohonu (která může být od 2 % do více než 10 %, v závislosti na údržbě2), ale pravděpodobně to také sníží vibrace, sníží údržbu (méně ložisek a požadavků na čištění) a zefektivní sestavu kompaktnější.
Radiální ventilátory zakřivené dozadu
Zpětně zakřivené (neboli „nakloněné“) ventilátory se vyznačují lopatkami, které se naklánějí od směru otáčení.Mohou dosáhnout účinnosti až 90 % při použití křídlových lopatek, jak je znázorněno na obrázku 3, nebo s hladkými lopatkami tvarovanými ve třech rozměrech, a o něco nižší při použití hladkých zakřivených lopatek a opět nižší při použití jednoduchých plochých lopatek nakloněných dozadu.Vzduch opouští špičky oběžného kola relativně nízkou rychlostí, takže ztráty třením v plášti jsou nízké a hluk vytvářený vzduchem je také nízký.Mohou se zastavit na krajních polohách provozní křivky.Relativně širší oběžná kola poskytnou největší účinnost a mohou snadno využívat mohutnější lopatky s profilovaným profilem.Štíhlá oběžná kola budou mít jen malý užitek z použití křídel, takže mají tendenci používat ploché lopatky.Zpětně zakřivené ventilátory jsou zvláště známé svou schopností produkovat vysoké tlaky v kombinaci s nízkou hlučností a mají nepřetěžující výkonovou charakteristiku – to znamená, že když se odpor v systému snižuje a průtok se zvyšuje, výkon odebraný elektromotorem se snižuje. .Konstrukce dozadu zakřivených ventilátorů bude pravděpodobně robustnější a spíše těžší než méně účinný dopředu zakřivený ventilátor.Relativně nízká rychlost vzduchu proudícího přes lopatky může umožnit hromadění nečistot (jako je prach a mastnota).
Obrázek 3: Ilustrace oběžných kol odstředivých ventilátorů
Dopředu zakřivené odstředivé ventilátory
Dopředně zahnuté ventilátory se vyznačují velkým počtem dopředu zahnutých lopatek.Protože obvykle produkují nižší tlaky, jsou menší, lehčí a levnější než ekvivalentní poháněný zpětně zakřivený ventilátor.Jak je znázorněno na obrázku 3 a obrázku 4, tento typ oběžného kola ventilátoru bude obsahovat více než 20 lopatek, které mohou být tak jednoduché, jako by byly vytvořeny z jednoho kovového plechu.Zlepšené účinnosti jsou dosaženy ve větších velikostech s jednotlivě tvarovanými lopatkami.Vzduch opouští hroty lopatek s vysokou tangenciální rychlostí a tato kinetická energie se musí přeměnit na statický tlak v plášti – to snižuje účinnost.Obvykle se používají pro nízké až střední objemy vzduchu při nízkém tlaku (normálně <1,5 kPa) a mají relativně nízkou účinnost pod 70 %.Spirálový plášť je zvláště důležitý pro dosažení nejlepší účinnosti, protože vzduch opouští špičku lopatek vysokou rychlostí a používá se k efektivní přeměně kinetické energie na statický tlak.Běží při nízkých otáčkách, a proto je hladina hluku vytvářeného mechanicky nižší než u vysokootáčkových ventilátorů se zpětným zakřivením.Ventilátor má charakteristiku přetížení při provozu proti nízkým odporům systému.
Obrázek 4: Dopředu zakřivený radiální ventilátor s integrovaným motorem
Tyto ventilátory nejsou vhodné tam, kde je např. vzduch silně znečištěný prachem nebo nese unášené kapičky tuku.
Obrázek 5: Příklad přímo poháněného zástrčkového ventilátoru s dozadu zahnutými lopatkami
Radiální lopatkové radiální ventilátory
Radiální lopatkový odstředivý ventilátor má tu výhodu, že je schopen pohybovat kontaminovanými částicemi vzduchu a při vysokých tlacích (řádově 10 kPa), ale při vysokých rychlostech je velmi hlučný a neefektivní (<60 %), a proto by neměl být používá se pro všeobecné účely HVAC.Trpí také charakteristikou výkonu při přetížení – se snížením odporu systému (možná otevřením klapek regulace hlasitosti) se výkon motoru zvýší a v závislosti na velikosti motoru může dojít k „přetížení“.
Zástrčka ventilátorů
Namísto montáže do spirálové skříně mohou být tato účelově navržená odstředivá oběžná kola použita přímo ve skříni vzduchotechnické jednotky (nebo vlastně v jakémkoli potrubí nebo přetlakovém prostoru) a jejich počáteční cena bude pravděpodobně nižší než umístěné odstředivé ventilátory.Známé jako „přetlakové“, „zástrčkové“ nebo jednoduše „nezapuštěné“ odstředivé ventilátory, mohou poskytnout určité prostorové výhody, ale za cenu ztráty provozní účinnosti (přičemž nejlepší účinnost je podobná jako u zabudovaných dopředu zakřivených odstředivých ventilátorů).Ventilátory budou nasávat vzduch vstupním kuželem (stejně jako zabudovaný ventilátor), ale pak vzduch vypouštějí radiálně po celém 360° vnějším obvodu oběžného kola.Mohou poskytovat velkou flexibilitu výstupních připojení (z přetlakové komory), což znamená, že může být méně potřeba sousedních ohybů nebo ostrých přechodů v potrubí, které by samy o sobě přispívaly k poklesu tlaku v systému (a tím k dodatečnému výkonu ventilátoru).Celková účinnost systému může být zlepšena použitím vstupů zvonového ústí do potrubí opouštějících přetlakovou komoru.Jednou z výhod zástrčkového ventilátoru je jeho zlepšený akustický výkon, který je z velké části způsoben pohlcováním zvuku v přetlakovém prostoru a chybějícími cestami „přímého pohledu“ z oběžného kola do ústí potrubí.Účinnost bude velmi závislá na umístění ventilátoru v komoře a vztahu ventilátoru k jeho výstupu – přetlaková komora slouží k přeměně kinetické energie ve vzduchu a tím ke zvýšení statického tlaku.Podstatně odlišný výkon a různé stability provozu budou záviset na typu oběžného kola – oběžná kola se smíšeným prouděním (poskytující kombinaci radiálního a axiálního proudění) byla použita k překonání problémů s prouděním vyplývajícím ze silného radiálního proudění vzduchu vytvořeného pomocí jednoduchých odstředivých oběžných kol3.
U menších jednotek je jejich kompaktní design často doplněn použitím snadno ovladatelných EC motorů.
Axiální ventilátory
U axiálních ventilátorů vzduch prochází ventilátorem v linii s osou otáčení (jak je znázorněno na jednoduchém trubkovém axiálním ventilátoru na obrázku 6) – natlakování je vytvářeno aerodynamickým vztlakem (podobně jako křídlo letadla).Ty mohou být poměrně kompaktní, levné a lehké, zvláště vhodné pro pohyb vzduchu proti relativně nízkým tlakům, takže se často používají v odsávacích systémech, kde jsou tlakové ztráty nižší než u napájecích systémů – zásobování normálně zahrnuje tlakovou ztrátu veškeré klimatizace. komponenty ve vzduchotechnické jednotce.Když vzduch opustí jednoduchý axiální ventilátor, bude vířit v důsledku rotace přenášené vzduchem, když prochází oběžným kolem – výkon ventilátoru může být výrazně zlepšen následnými vodicími lopatkami, které obnovují víření, jako je tomu u lopatky axiální ventilátor zobrazený na obrázku 7. Účinnost axiálního ventilátoru je ovlivněna tvarem lopatky, vzdáleností mezi špičkou lopatky a okolním pouzdrem a regenerací víření.Rozteč lopatek lze měnit, aby se efektivně měnil výkon ventilátoru.Obrácením otáčení axiálních ventilátorů lze také obrátit proudění vzduchu – ačkoli ventilátor bude navržen tak, aby pracoval v hlavním směru.
Obrázek 6: Trubkový axiální ventilátor
Charakteristická křivka pro axiální ventilátory má blokovou oblast, která je může učinit nevhodnými pro systémy s velmi proměnlivým rozsahem provozních podmínek, ačkoli mají výhodu nepřetěžující výkonové charakteristiky.
Obrázek 7: Lopatkový axiální ventilátor
Lopatkové axiální ventilátory mohou být stejně účinné jako zpětně zakřivené odstředivé ventilátory a jsou schopny produkovat vysoké průtoky při rozumných tlacích (typicky kolem 2 kPa), ačkoli pravděpodobně vytvářejí více hluku.
Ventilátor se smíšeným prouděním je vyvinutím axiálního ventilátoru a, jak je znázorněno na obr. 8, má kónicky tvarované oběžné kolo, kde je vzduch nasáván radiálně přes expandující kanály a poté prochází axiálně přes rovnací vodicí lopatky.Kombinovaná činnost může vytvořit tlak mnohem vyšší, než je možné u jiných axiálních ventilátorů.Účinnost a hladiny hluku mohou být podobné jako u odstředivého ventilátoru se zpětnou křivkou.
Obrázek 8: Inline ventilátor se smíšeným průtokem
Instalace ventilátoru
Snaha poskytnout účinné řešení ventilátoru může být vážně narušena vztahem mezi ventilátorem a místními kanály pro vzduch.
Čas odeslání: leden-07-2022