Двата често срещани типа вентилатори, използвани в сградните инсталации за канални системи, се наричат ​​общо центробежни и аксиални вентилатори – името произлиза от определящата посока на въздушния поток през вентилатора. Тези два типа са разделени на редица подтипове, които са разработени, за да осигурят специфични характеристики на обемния поток/налягане, както и други експлоатационни характеристики (включително размер, шум, вибрации, почистване, поддръжка и здравина).

---

Таблица 1: Публикувани в САЩ и Европа данни за пикова ефективност на вентилатори с диаметър >600 мм

---

Някои от по-често срещаните видове вентилатори, използвани в ОВК системите, са изброени в Таблица 1, заедно с индикативни пикови ефективности, събрани1 от данни, публикувани от редица американски и европейски производители. В допълнение към тях, „щепселният“ вентилатор (който всъщност е вариант на центробежния вентилатор) се радва на нарастваща популярност през последните години.

---

Фигура 1: Общи криви на вентилатора. Реалните вентилатори могат да се различават значително от тези опростени криви.

---

Характерните криви на вентилатора са показани на Фигура 1. Това са преувеличени, идеализирани криви и реалните вентилатори може да се различават от тях; въпреки това е вероятно да проявяват подобни характеристики. Това включва областите на нестабилност, които се дължат на колебания, при които вентилаторът може да превключва между два възможни дебита при едно и също налягане или в резултат на спиране на вентилатора (вижте „Спиране на кутията за въздушен поток“). Производителите трябва също да посочат предпочитаните „безопасни“ работни диапазони в своята литература.

Центробежни вентилатори

При центробежните вентилатори въздухът навлиза в работното колело по оста му, след което се изпуска радиално от него чрез центробежно движение. Тези вентилатори са способни да генерират както високо налягане, така и висок обемен дебити. По-голямата част от традиционните центробежни вентилатори са затворени в корпус тип спирала (както е показано на Фигура 2), който насочва движещия се въздух и ефективно преобразува кинетичната енергия в статично налягане. За да се движи повече въздух, вентилаторът може да бъде проектиран с работно колело с „двойна ширина и двоен вход“, което позволява на въздуха да навлиза от двете страни на корпуса.

---

Фигура 2: Центробежен вентилатор в спирален корпус с наклонено назад работно колело

---

Има редица форми на лопатките, които могат да съставят работното колело, като основните видове са извити напред и извити назад – формата на лопатката ще определи нейната производителност, потенциалната ефективност и формата на характеристичната крива на вентилатора. Други фактори, които ще повлияят на ефективността на вентилатора, са ширината на работното колело, пространството между входния конус и въртящото се работно колело и площта, използвана за изпускане на въздуха от вентилатора (т. нар. „зона на дуване“).

Този тип вентилатор традиционно се задвижва от двигател с ремъчно-ролкова система. С усъвършенстването на електронните контроли на скоростта и увеличената наличност на електронно комутирани („EC“ или безчеткови) двигатели обаче, директните задвижвания стават все по-често използвани. Това не само премахва неефективността, присъща на ремъчното задвижване (която може да бъде от 2% до повече от 10%, в зависимост от поддръжката2), но е вероятно също така да намали вибрациите, да намали поддръжката (по-малко лагери и изисквания за почистване) и да направи монтажа по-компактен.

Центробежни вентилатори с обратно извити лопатки

Вентилаторите с назад извити (или „наклонени“) лопатки се характеризират с лопатки, които са наклонени встрани от посоката на въртене. Те могат да достигнат ефективност от близо 90%, когато използват аеродинамични лопатки, както е показано на Фигура 3, или с обикновени лопатки, оформени в три измерения, и малко по-малко, когато използват обикновени извити лопатки, и отново по-малко, когато използват прости плоски, назад наклонени лопатки. Въздухът напуска върховете на работното колело с относително ниска скорост, така че загубите от триене в корпуса са ниски, а шумът, генериран от въздуха, също е нисък. Те могат да спрат в крайните точки на работната крива. Сравнително по-широките работни колела ще осигурят най-голяма ефективност и могат лесно да използват по-масивните аеродинамични профилирани лопатки. Тънките работни колела ще покажат малка полза от използването на аеродинамични лопатки, така че е склонно да използват плоски лопатки. Вентилаторите с назад извити лопатки са особено известни със способността си да произвеждат високо налягане, комбинирано с нисък шум, и имат характеристика на мощност без претоварване – това означава, че с намаляването на съпротивлението в системата и увеличаването на дебита, мощността, консумирана от електрическия двигател, ще намалее. Конструкцията на вентилаторите с назад извити лопатки вероятно е по-здрава и по-скоро по-тежка от по-неефективния вентилатор с напред извити лопатки. Сравнително бавната скорост на въздуха през лопатките може да позволи натрупването на замърсители (като прах и мазнини).

---

Фигура 3: Илюстрация на роторните колела на центробежния вентилатор

---

Центробежни вентилатори с предни извивки

Вентилаторите с напред извити лопатки се характеризират с голям брой напред извити лопатки. Тъй като обикновено произвеждат по-ниско налягане, те са по-малки, по-леки и по-евтини от еквивалентния вентилатор с обратно извити лопатки. Както е показано на Фигура 3 и Фигура 4, този тип вентилаторно работно колело ще включва над 20 лопатки, които могат да бъдат толкова прости, колкото да бъдат оформени от един метален лист. Подобрена ефективност се постига при по-големи размери с индивидуално оформени лопатки. Въздухът напуска върховете на лопатките с висока тангенциална скорост и тази кинетична енергия трябва да се преобразува в статично налягане в корпуса – това намалява ефективността. Те обикновено се използват за ниски до средни обеми въздух при ниско налягане (обикновено <1,5 kPa) и имат относително ниска ефективност под 70%. Спираловидният корпус е особено важен за постигане на най-добра ефективност, тъй като въздухът напуска върха на лопатките с висока скорост и се използва за ефективно преобразуване на кинетичната енергия в статично налягане. Те работят с ниски скорости на въртене и следователно нивата на генерирания механичен шум са склонни да бъдат по-ниски от тези при по-високоскоростните обратно извити вентилатори. Вентилаторът има характеристика на претоварване, когато работи срещу ниски системни съпротивления.

---

Фигура 4: Центробежен вентилатор с напред извити лопатки и вграден двигател

---

Тези вентилатори не са подходящи, когато например въздухът е силно замърсен с прах или носи унесени капчици мазнини.

---

Фигура 5: Пример за директно задвижван вентилатор с обратно извити лопатки

---

Центробежни вентилатори с радиални лопатки

Центробежният вентилатор с радиални лопатки има предимството, че може да премества замърсени въздушни частици при високо налягане (от порядъка на 10 kPa), но работейки с високи скорости, той е много шумен и неефективен (<60%) и затова не трябва да се използва за общо предназначение за ОВК. Той също така страда от характеристика на претоварване на мощността – тъй като съпротивлението на системата се намалява (вероятно чрез отваряне на клапите за регулиране на обема), мощността на двигателя ще се увеличи и, в зависимост от размера на двигателя, е възможно да се „претовари“.

Включете вентилатори

Вместо да бъдат монтирани в спирален корпус, тези специално проектирани центробежни работни колела могат да се използват директно в корпуса на климатичния агрегат (или всъщност във всеки канал или пленум), а първоначалната им цена вероятно ще бъде по-ниска от тази на центробежните вентилатори в корпус. Известни като „пленумни“, „щепселни“ или просто „незатворени“ центробежни вентилатори, те могат да осигурят някои предимства по отношение на пространството, но на цената на загуба на оперативна ефективност (като най-добрата ефективност е подобна на тази при затворените центробежни вентилатори с предни извити лопатки). Вентилаторите засмукват въздух през входния конус (по същия начин като затворен вентилатор), но след това изпускат въздуха радиално около цялата 360° външна обиколка на работното колело. Те могат да осигурят голяма гъвкавост на изходните връзки (от пленума), което означава, че може да има по-малка нужда от съседни завои или остри преходи в каналите, които сами по себе си биха допринесли за спада на налягането в системата (и следователно за допълнителна мощност на вентилатора). Цялостната ефективност на системата може да се подобри чрез използване на входове с камбана към каналите, излизащи от пленума. Едно от предимствата на вентилатора с щепсел е подобрените му акустични характеристики, до голяма степен резултат от поглъщането на звука в пленума и липсата на пътища за „директна видимост“ от работното колело до отвора на въздуховода. Ефективността ще зависи много от местоположението на вентилатора в пленума и отношението на вентилатора към неговия изход – пленумът се използва за преобразуване на кинетичната енергия във въздуха и по този начин за увеличаване на статичното налягане. Значително различната производителност и различната стабилност на работа ще зависят от типа на работното колело – работното колело със смесен поток (осигуряващо комбинация от радиален и аксиален поток) се използва за преодоляване на проблеми с потока, произтичащи от силния радиален модел на въздушния поток, създаден с помощта на прости центробежни работни колела3.

При по-малките агрегати, компактният им дизайн често се допълва от използването на лесно управляеми EC двигатели.

Аксиални вентилатори

При аксиалните вентилатори въздухът преминава през вентилатора в съответствие с оста на въртене (както е показано на обикновения тръбен аксиален вентилатор на Фигура 6) – налягането се създава от аеродинамична подемна сила (подобно на крило на самолет). Те могат да бъдат сравнително компактни, евтини и леки, особено подходящи за движение на въздух при относително ниско налягане, така че често се използват в извличащи системи, където падовете на налягане са по-ниски от тези в подаващите системи – подаването обикновено включва падовете на налягане на всички компоненти на климатичната система в климатичния агрегат. Когато въздухът напуска обикновен аксиален вентилатор, той ще се завихря поради въртенето, придадено на въздуха, докато преминава през работното колело – производителността на вентилатора може да се подобри значително чрез насочващи лопатки надолу по течението, за да се възстанови завихрянето, както при аксиалния вентилатор с лопатки, показан на Фигура 7. Ефективността на аксиалния вентилатор се влияе от формата на лопатката, разстоянието между върха на лопатката и околния корпус и възстановяването на завихрянето. Наклонът на лопатката може да се променя, за да се променя ефективно мощността на вентилатора. Чрез обръщане на въртенето на аксиалните вентилатори, въздушният поток също може да се обърне - въпреки че вентилаторът ще бъде проектиран да работи в основната посока.

---

Фигура 6: Тръбен аксиален вентилатор

---

Характеристичната крива на аксиалните вентилатори има област на спиране, която може да ги направи неподходящи за системи с широко вариращ диапазон от работни условия, въпреки че те имат предимството на характеристика на мощност без претоварване.

---

Фигура 7: Аксиален вентилатор с лопатки

---

Аксиалните вентилатори с лопатки могат да бъдат толкова ефективни, колкото и центробежните вентилатори с обратно извити лопатки и са способни да произвеждат високи дебити при разумно налягане (обикновено около 2 kPa), въпреки че е вероятно да създават повече шум.

Вентилаторът със смесен поток е развитие на аксиалния вентилатор и, както е показано на Фигура 8, има конично оформено работно колело, където въздухът се засмуква радиално през разширяващите се канали и след това преминава аксиално през изправящите направляващи лопатки. Комбинираното действие може да създаде налягане, много по-високо от това, което е възможно с други аксиални вентилатори. Ефективността и нивата на шум могат да бъдат подобни на тези на центробежен вентилатор с обратна крива.

---

Фигура 8: Вграден вентилатор със смесен поток

---

Монтажът на вентилатора

Усилията за осигуряване на ефективно решение за вентилатор могат да бъдат сериозно подкопани от връзката между вентилатора и локалните въздуховоди за въздуха.

---

Време на публикуване: 07 януари 2022 г.