Tipuri de ventilatoare: clasificare, scopul și principiul funcționării acestora

Ventilatorul este baza oricărui sistem de ventilație artificială. Aparatul este utilizat pe scară largă în viața de zi cu zi și este indispensabil în multe domenii ale activității umane.Când planificați achiziționarea unui echipament de ventilație, trebuie să înțelegeți specificul designului și funcționării acestuia.

Articolul prezentat spre revizuire descrie în detaliu tipurile de ventilatoare, caracteristicile lor de proiectare, principiile de funcționare și scopul fiecărei unități. Vă vom spune despre domeniile prioritare pentru alegerea modelului potrivit. Aici veți învăța cum să selectați un dispozitiv în funcție de condițiile de funcționare.

Clasificarea ventilatoarelor în funcție de parametrii de bază

Ventilatoarele sunt dispozitive mecanice concepute pentru deplasarea, alimentarea sau evacuarea aerului și a maselor de gaz. Circulația aerului are loc datorită diferenței de presiune dintre canalele de intrare și de evacuare ale unității de ventilație.

Ventilatoarele sunt folosite peste tot. Dispozitive indispensabile la aranjare complex de ventilație de alimentare și evacuare clădiri, suflarea elementelor de lucru în aparatele de aer condiționat și dispozitivele de încălzire.

Ventilatoarele sunt proiectate să funcționeze cu gaze al căror raport de compresie nu depășește 1,15. În același timp, diferența de indicatoare de presiune la intrare/ieșire este limitată la 15 kPa - pentru o valoare mai mare se folosește un compresor

Clasificarea generală a unităților de ventilație se bazează pe diferiți parametri.

Printre principalele criterii de gradare se numără:

• proiectarea și principiul de funcționare al dispozitivului;
• scopul și condițiile de funcționare ale ventilatorului;
• metoda de instalare;
• metode de conectare a dispozitivului la motorul electric;
• caracteristici tehnice: gradul de protecție IP, presiunea generată, consumul de energie, viteza de rotație, eficiența și nivelul presiunii acustice.

În funcție de tipul de design, există cinci modificări ale ventilatoarelor: axiale, centrifuge, diagonale, diametrale și fără pale.

Unitățile diagonale și diametrale sunt considerate o variație a două grupe principale de unități de ventilație: axiale și centrifuge. Noile produse fără lamă sunt fundamental diferite de omologii lor

În funcție de condițiile de funcționare, următoarele tipuri de mașini de suflat cu gaz sunt împărțite:

• aparate de uz general;
• ventilatoare pentru scopuri speciale.

Prima grupă include unități proiectate să funcționeze cu fluxuri de aer și gaze inactive, a căror temperatură nu depășește +50°C. Al doilea grup include echipamente speciale: rezistente la căldură, rezistente la explozie, rezistente la praf, rezistente la coroziune și pentru îndepărtarea fumului.

În funcție de metoda de instalare, acestea se disting:

• standard – instalarea se realizează pe un suport;
• acoperiș - instalare pe acoperișul unei clădiri;
• conductă – plasată în interiorul conductei de ventilație;
• multi-zonă - modele concepute pentru conectarea la mai multe canale de aer.

Motoarele electrice sunt folosite pentru a conduce unitatea de ventilație.

Există mai multe moduri posibile de a cupla motorul la rotor:

• conexiune directa;
• transmisie cu curele trapezoidale;
• cârlig fără trepte.

După determinarea tipului adecvat de ventilator, se selectează un model cu caracteristici tehnice optime.

Se iau în considerare zona de service, locul de instalare, nivelul de zgomot admis, umiditatea camerei și necesitatea de a proteja dispozitivul de obiecte străine.

Principiul de funcționare a diferitelor tipuri de dispozitive

Principalul criteriu pentru alegerea unui ventilator este proiectarea și principiul său de funcționare. Caracteristicile de proiectare și nuanțele tehnice determină eficiența dispozitivului, nivelul de zgomot, eficiența de funcționare și posibilitatea utilizării acestuia în anumite condiții.

Unitate axială – ventilator clasic

Ventilatorul axial (axial) este utilizat pe scară largă în gospodărie sisteme de ventilație ale caselor particulare, in hotele de baie, in hotele complexe de evacuare, ca element de racire pentru diverse echipamente si electronice, precum si in tunelurile de vant si motoarele de turboventilatie din domeniul aviatiei.

Designul modelelor se caracterizează prin simplitate a execuției și dimensiuni reduse. Elemente principale: corp cilindric, roată cu lame și antrenare.Diametrul interior al cilindrului trebuie să asigure rotirea nestingherită a rotorului. Distanța dintre lame și carcasă este limitată la 1,5% din lungimea lamei rotative.

Pentru a reduce pierderile hidraulice și a îmbunătăți caracteristicile aerodinamice, designul este completat cu un colector, difuzor și carenare pe ambele părți ale rotorului.

Principiul de funcționare: palele rotative captează aerul și îl împing de-a lungul axei rotorului. Nu există aproape nicio mișcare a fluxurilor de aer în direcția radială. Performanța echipamentului este reglată prin rotirea lamelor.

Caracteristici distinctive ale modelelor axiale:

• nu necesită o suprafață mare pentru instalare;
• consum economic de energie;
• nivel scăzut de zgomot;
• ușurință în operare și reparare;
• cost scăzut.

Avantajele funcționării și utilizării ventilatoarelor axiale au dus la popularitatea lor largă în viața de zi cu zi. Modelele de carcasă pentru răcirea aparatelor electrice și unitățile axiale portabile cu grile sunt utilizate pe scară largă.

Pentru a îmbunătăți schimbul de aer, ventilatoarele axiale cu un panou de perete sunt instalate în deschiderile de perete și în alte structuri de susținere. Dispozitivele pot funcționa în două moduri: aspirarea aerului și injectarea aerului

Model centrifugal - rezistență și putere mare

Ventilatoarele centrifugale (radiale) sunt foarte eficiente - unitățile sunt capabile să genereze presiuni mari și să funcționeze în condiții grele. Proiectarea echipamentului include următoarele elemente.

Cadru. Carcasa difuzorului este realizată din tablă nituită sau sudată. Corpul gol are o formă de spirală a unui melc; designul include conducte de aspirație și refulare. Pentru a adăuga rigiditate, carcasa este întărită cu nervuri sau dungi transversale.

Partea superioară a „melcului” este închisă cu o cutie suplimentară sau căptușită cu panouri care absorb zgomotul. Acest lucru este necesar pentru a reduce zgomotul în timpul funcționării unității de ventilație.

Roata de lucru. Rotorul cu palete este format din două discuri, pale și un butuc.

Designul roții determină condițiile de utilizare a ventilatorului:

• fără disc – transportul fluxurilor cu componente solide;
• single-disk – mișcarea mediilor de aer cu un conținut scăzut de fracții solide;
• dublu disc – circulația maselor de aer curat în diferite domenii de presiune;
• trei discuri – care asigură aspirație în două sensuri.

Roata este atașată la arbore folosind butuci. Lamele sunt fixate pe discuri și butuci.

Omoplati. Caracteristicile de performanță și eficiența unității în ansamblu depind în mare măsură de forma lamelor:

• aripă aerodinamică – asigură zgomot, performanță bună și rezistență dispozitivului la temperaturi ridicate;
• curbat înapoi – previne acumularea de praf în interiorul ventilatorului, potrivit pentru utilizare în medii cu opresiune mare;
• curbat înainte – ventilatoarele cu aripioare „față” sunt proiectate să funcționeze cu volume mari de aer și presiune ridicată și sunt rezistente la eroziune;
• radiale - instalatii de dimensiuni compacte cu randament mediu, ghidajele rotorului sunt tratate cu un compus protector impotriva eroziunii.

La roțile cu lame „spate”, diferența dintre presiunea statică și cea totală nu este mare, astfel încât nivelul lor de eficiență este ridicat. Eficiența de funcționare ajunge la 80%.

Lamele curbate înainte creează un debit mare de aer la ieșire. Unitatea menține o eficiență de 60%. Avantajul paletelor „față” este că parametrii necesari sunt obținuți cu dimensiuni mai mici ale ventilatorului

În instalațiile centrifuge, aerul intră pe direcția axială și este expulzat pe direcția radială. Masele de aer se deplasează sub influența forțelor centrifuge într-un corp cilindric.

Întregul proces poate fi împărțit în mai multe etape:

1. Când roata se rotește, aerul dintre spațiul paletelor se repezi spre marginea rotorului.
2. Ca rezultat, în centrul roții se formează o zonă de joasă presiune. Aceasta duce la absorbția maselor de aer din exterior.
3. În centrul camerei, fluxurile de aer își schimbă direcția de la axial la radial, pătrunzând în compartimentele dintre lame.
4. Datorită rotației rapide, masele de aer se îndreaptă spre peretele interior al carcasei.
5. Energia cinetică este parțial convertită în energie de compresie și viteza aerului scade - un flux de aer volumetric se adună în interiorul „melcului” și se formează o presiune în exces.
6. Masa gazoasă se grăbește în conducta de evacuare, intră în conductă și apoi în zona de lucru.

Unitățile centrifuge sunt utilizate în sistemele de alimentare și evacuare ale spațiilor mari, garajelor, centrelor comerciale și clădirilor în care este necesară o ventilație puternică continuă.

Unitățile radiale sunt utilizate în industriile periculoase pentru a elimina rapid aerul contaminat. De exemplu, în atelierele de prelucrare a lemnului sau a metalelor, în atelierele de epuizare a fumului și a fumului nociv

Diagonală – o combinație de ventilatoare axiale și radiale

Modelul diagonal este o sinteză a două tipuri de ventilatoare: axiale și centrifuge. Rotorul dispozitivului are o formă specială - structura rotorului seamănă cu structura unui tambur într-un ventilator radial. Paletele rotorului sunt situate paralel cu axa de rotație.

Ventilatoarele combinate au un corp cilindric și sunt mai asemănătoare ca aspect cu modelele axiale.Cu toate acestea, principiul lor de funcționare este diferit datorită caracteristicilor de proiectare ale rotorului. Aerul se mișcă mai întâi de-a lungul axei și apoi își schimbă direcția cu 45°.

Datorită injecției centrifuge, viteza fluxului de aer crește, ceea ce înseamnă că eficiența unității de ventilație crește. Nivelul de eficiență al modelelor diagonale atinge 80%

Principalul avantaj al unui ventilator de tip mixt este obținerea unui compromis între caracteristicile de zgomot, performanța și dimensiunile dispozitivului.

Cel mai adesea, unitățile centrifugal-axiale sunt folosite ca ventilatoare de conducte în sistemele de ventilație de dimensiuni mici și mijlocii cu conducte de aer lungi. Sunt utilizate ca unități de evacuare și admisii în sistemele sub presiune de tip alimentare.

Instalare tangențială - flux uniform de aer

Un ventilator tangențial (diametral) constă dintr-o carcasă alungită echipată cu un difuzor și duză și un rotor de tip tambur cu palete înclinate. Aerul se deplasează de două ori perpendicular pe axa de rotație a cilindrului.

Carcasa modelului diametral seamănă cu carcasa unui ventilator radial. Diferența este că într-o unitate tangențială conducta de aer este situată de-a lungul panoului lateral

Caracteristici distinctive ale dispozitivelor diametrale:

• performanță aerodinamică ridicată;
• capacitatea de a furniza un flux uniform;
• capacitatea de a roti ventilatorul, alegând direcția fluxului de aer;
• funcționare silențioasă;
• rata de eficiență ridicată - până la 60-70%.

Domeniul de aplicare: crearea de perdele de aer, unități ventiloconvector și utilizarea în sisteme split.

Ventilator fără lame - tehnologie inovatoare

Ventilatoarele de uz casnic fără pale au apărut recent pe piața internă a sistemelor de ventilație.Principiul lor de funcționare este radical diferit de modificările discutate mai sus.

Acțiunea dispozitivului inovator se bazează pe dorința mediului de a egaliza echilibrul dintre presiunile din exterior și din interiorul dispozitivului, precum și pe tehnologia „multiplicator de aer”

Componentele dispozitivului:

• un cadru rotund sau oval conceput pentru a atrage și a ejecta masele de aer;
• bază pentru fixarea cadrului;
• mini-turbină montată în baza ventilatorului;
• motor.

Ventilatorul inovator funcționează pe următorul principiu:

1. După pornirea motorului, turbina este activată.
2. Pe măsură ce turbina se rotește, ea atrage aer prin perforațiile din carcasa de bază.
3. Sub influența turbulenței, aerul este accelerat de 15 ori și iese prin fantele de evacuare situate de-a lungul perimetrului cadrului.

Curenții de aer se îndoaie în jurul suprafeței inelului și se grăbesc în direcția dorită.

Datorită proprietăților aerodinamice ale dispozitivului de ventilație, aerul din lateral și din spatele cadrului inelar este atras în fluxul de aer rezultat

În comparație cu modelele tradiționale ventilatoare fara pale au o serie de avantaje:

• reglare lină a intensității fluxului de aer;
• confort și siguranță absolută de utilizare;
• schimbarea direcției aerului prin reglarea poziției inelului;
• eficienta operationala - consumul de energie este cu 20% mai mic comparativ cu modelele axiale.

Principalele dezavantaje ale dispozitivului: cost ridicat și nivel ridicat de zgomot.

Dependență de condițiile de funcționare

Atunci când alegeți un ventilator, este important să luați în considerare condițiile de utilizare a acestuia. Au fost dezvoltate instalații înalt specializate pentru utilizare în medii agresive.

Unități pentru utilizare normală

Ventilatoarele de uz general sunt fabricate din oțel carbon.

Dispozitivele sunt permise pentru instalare în condițiile obligatorii de funcționare:

• conținut de praf în aer pentru unitățile radiale – nu mai mult de 0,01 g/cub.m, pentru dispozitivele axiale – până la 0,01 g/cub.m;
• temperatura mediului de lucru - până la +50°С;
• absența componentelor chimice agresive, explozive, a fibrelor și a particulelor lipicioase în aer.

Mediul gaz-vapori-aer nu ar trebui să provoace procese de coroziune accelerate; rata admisibilă de distrugere a metalului este de 0,1 mm pe an. Dacă temperatura de funcționare crește peste valoarea limită, atunci funcționarea motorului, care este de obicei situat în fluxul maselor de aer în mișcare, se deteriorează.

Există ventilatoare din oțel rezistente la căldură pentru uz general. Temperatura maximă a trenului transportat este de până la +200°C. Produsele autohtone sunt marcate cu literele „Zh” și „Zh2”

Modelele de uz general sunt utilizate în sisteme încălzire cu aer și ventilarea clădirilor publice, rezidențiale și industriale, precum și în alte scopuri sanitare și tehnice.

Unități de ventilație cu destinație specială

Ventilatoarele cu scop special sunt de obicei împărțite în cinci grupuri:

• prăfuit;
• rezistent la caldura;
• rezistent la explozie;
• rezistent la coroziune;
• extractoare de fum.

Unitățile de praf sunt utilizate pentru curățarea maselor de aer de praf și particule de murdărie: rumeguș de lemn și metal, zgură de sudură, deșeuri de cereale. Fluxul de aer, care trece prin duze, își schimbă direcția de la axial la radial. Din cauza forței centrifuge, se modifică și viteza fluxului de aer.

Dispozitivele de praf sunt fabricate din alamă, oțel carbon sau oțel inoxidabil. Temperatura maximă a mediului de lucru este de +80°C. Există modele de tip mixt: praf, rezistent la explozie și rezistent la căldură

Ventilatoarele radiale de praf de putere redusă sunt instalate pe vehiculele care transportă compoziții de cereale. Dispozitivele de înaltă presiune sunt utilizate în atelierele mari de producție.

Unitățile rezistente la căldură sunt proiectate pentru a mișca aerul a cărui temperatură depășește +80°C.

Datorită condițiilor dure de funcționare, ventilatoarele trebuie să aibă caracteristici speciale:

• izolarea termică a motorului electric și îndepărtarea acestuia în afara fluxului de aer;
• nivel ridicat de protecție a motorului – IP44 și mai mare;
• producerea de elemente structurale din materiale rezistente la căldură (poliamidă termorezistentă, aliaj de aluminiu, oțel inoxidabil sau carbon);
• gamă largă de temperaturi de funcționare.

Ventilatoarele rezistente la căldură sunt folosite în mobilier sisteme de ventilație pentru baie și saune, îndepărtarea aerului evacuat la temperatură înaltă dintr-un șemineu sau sobă, îndepărtarea produselor de ardere din zonele de producție.

Unitățile termorezistente pot avea un design axial sau radial. Cel mai adesea, ventilatoarele de temperatură înaltă sunt utilizate în conductele de ventilație, dar există modificări care sunt montate fără canale de aer

Echipamentul de ventilație rezistent la explozie este conceput pentru a îndepărta amestecurile de gaze explozive. Această categorie include compozițiile în care atunci când cea mai mică particulă se aprinde, întregul volum de gaz rămas se aprinde.

Cerințele de siguranță la explozie pentru echipamentele electrice sunt reglementate de directivele ATEX EC. În funcție de gradul de pericol de explozie al zonei, unitățile de ventilație pot fi protejate prin:

• umplerea cu cuarț sau cu ulei a carcasei părților conductoare;
• etanșare cu un material compus – polimer;
• acoperiri rezistente la explozie.

Materialele utilizate pentru fabricarea colectoarelor de admisie, rotoarelor și carcaselor sunt oțel inoxidabil, aliaje de aluminiu și grupuri de materiale diferite: oțel inoxidabil-alama, bronz, plastic conductiv electric.

Materialele diferite sunt combinate în așa fel încât o scânteie să nu poată apărea la lovirea sau frecarea una de alta

Ventilatoarele rezistente la coroziune sunt concepute pentru a transporta amestecuri agresive, neexplozive, aer-gaz, cu continut redus de praf si absenta componentelor fibroase si lipicioase.

Materiale pentru fabricarea pieselor dispozitivului: aliaje de titan, polipropilenă, plastic vinil. Opțional, elementele de lucru sunt pulverizate cu un strat anticoroziv - oțel rezistent la coroziune de calitate 08Х13 sau aliaj de titan.

Domeniul de aplicare al ventilatoarelor „anti-rugină”:

• metalurgia feroasă;
• linii tehnologice pentru producerea îngrășămintelor minerale;
• producția de carbon;
• alimentarea cu aer a cazanelor cu compoziție de fierbere;
• organizarea circulației vaporilor de apă cu impurități de fenol, alcali și hidrogen sulfurat;
• linii de plante de cocs.

Ventilatoarele de extragere a fumului sunt unități puternice ignifuge care sunt încorporate în sistemul de ventilație al unei clădiri și funcționează pentru a elimina fumul din cameră. Unitățile sunt supuse unor cerințe tehnice ridicate.

În caz de incendiu, ventilatorul trebuie să funcționeze continuu timp de 2 ore la o temperatură a aerului suflat de până la +400°C. Când temperatura crește la +600°C – până la 1 oră

Domeniul de aplicare: sisteme de ventilare a fumului pentru clădiri pentru diverse scopuri. „Aspiratoarele de fum” sunt instalate pe acoperișul încăperii folosind o flanșă de montare și conectate la canalele de evacuare a fumului.

În funcție de designul ventilatorului, emisia de fum în două sau patru căi poate fi realizată pe direcție orizontală sau verticală. Este posibil să funcționeze unitățile în modul de ventilație generală a casei.

Tipuri de ventilatoare după metoda de instalare

După cum sa indicat mai sus, conform metodei de instalare, dispozitivele de ventilație sunt împărțite în 4 grupe: standard, acoperiș, conductă și multi-zonă.

Ventilatoarele convenționale sunt de obicei complete cu un cadru de susținere sau un suport. Instalarea lor nu provoacă dificultăți.

Unitățile de acoperiș sunt instalate pe acoperișul unei clădiri și acționează ca veriga finală în sistemul de ventilație al clădirii. Astfel de ventilatoare sunt expuse factorilor externi negativi (ploaie, zăpadă, rafale de vânt), așa că sunt fabricate din materiale deosebit de rezistente. Aproape toate modelele sunt echipate cu un con de protecție pentru a preveni înfundarea carcasei.

Dispozitivele de ventilație pentru acoperiș funcționează pe un principiu axial sau centrifugal. Prima opțiune este mai des folosită pentru medii normale, iar a doua – pentru medii cu praf și agresivitate.

Atunci când alegeți un ventilator de acoperiș, țineți cont de specificul încăperii care este echipată. De exemplu, un model cu un nivel scăzut de zgomot este selectat pentru o grădiniță, spital sau școală. Pentru un atelier de producție, prioritatea va fi puterea echipamentului.

Unitățile de ventilație ale conductelor sunt plasate în conducte de ventilație și asigură evacuarea și alimentarea aerului prin sistemul de conducte de aer. Designul ventilatoarelor pentru conducte este de obicei de tip diagonal sau radial, mai rar - axial.

Alegerea dispozitivului se realizează în funcție de forma conductei de aer. Unitățile sunt produse pentru arbori rotunzi, pătrați și dreptunghiulari.

Ventilatoarele dreptunghiulare sau pătrate sunt din metal, ventilatoarele rotunde sunt din plastic.Carcasa metalica este rezistenta la uzura si durabila, iar carcasa din plastic este mai putin zgomotoasa

Unitățile de ventilație cu mai multe zone sunt echipate cu o carcasă care permite conectarea mai multor conducte de aer de aspirație care provin din zone diferite. Astfel de ventilatoare sunt indispensabile în încăperile în care este necesară instalarea unei hote în camere diferite, dar există o singură conductă de evacuare a aerului.

Unitățile cu mai multe canale vă permit să optimizați complexul de conducte de aer, să reduceți costurile de capital și intensitatea muncii pentru amenajarea sistemului de ventilație al unei case

Un avantaj suplimentar este ușurința în utilizare. Este necesară întreținerea unui ventilator, nu mai multor.

Varietăți de modele de ventilație de uz casnic

Ventilatoarele de uz casnic sunt clasificate în continuare în funcție de locația lor de instalare.

Fereastră. Dispozitivul este montat într-o fereastră sau perete lângă o fereastră; nu există conductă de aer. Un astfel de echipament este utilizat în principal în instituțiile publice: cafenele, frizerii etc. Instalarea independentă în ferestrele din PVC instalate este problematică.

Ventilatoarele pentru ferestre sunt produse cu profile rotunde și pătrate. Unele modele sunt echipate cu o supapă de reținere care împiedică pătrunderea prafului în casă

Bucătărie. Îndepărtează vaporii și diversele mirosuri care apar în timpul gătitului. Ventilatorul este montat direct în hota de evacuare. Pe baza designului, există hote plate, cu dom și încorporate. Ventilatoarele de bucătărie trebuie să fie rezistente la căldură și să aibă o plasă de protecție externă.

Echipament pentru baie. Pentru a crește eficiența eșapamentului ventilatie toaleta si baia se folosesc ventilatoare de perete și de tavan. Unitățile compacte sunt economice și ușor de instalat.

Partea interioară a carcasei este plasată în conducta de ventilație, iar partea exterioară iese în afară și este acoperită cu un grilaj de ventilație. În baie este indicat să folosiți un ventilator cu senzor hidraulic

Indiferent de tipul de ventilator ales, o atentie deosebita trebuie acordata marcajului aparatului si anume gradului de protectie IP. Standardul IP caracterizează securitatea echipamentelor într-un mediu neagresiv.

Prima cifră are o valoare în intervalul 0-6 și indică nivelul de protecție împotriva pătrunderii obiectelor străine, a prafului și a contactului cu mâinile

Nivelul de protecție împotriva pătrunderii umidității în interiorul carcasei este indicat de a doua cifră a marcajului.

Există o probabilitate mare de pătrundere a apei în dispozitivele cu valoarea „0”. Ele sunt permise pentru instalare numai în încăperi „uscate”. Cel mai înalt grad de protecție „8” garantează siguranța ventilatorului atunci când este complet scufundat în apă

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul #1. Principiul de funcționare și avantajele competitive ale unui ventilator fără pale:

Videoclipul #2. Proiectarea ventilatorului centrifugal VTsUN:

Videoclipul #3. Design ventilator pentru conducte rotunde:

Designul modelului și caracteristicile tehnice și operaționale ale ventilatoarelor ne permit să selectăm echipamentul optim pentru uz casnic și industrial. Design-urile unităților de ventilație sunt în permanență îmbunătățite, adaptându-se la nevoile clienților.

Ați avut întrebări în timp ce citiți articolul? Doriți să ne informați despre nuanțe utile în alegerea echipamentelor? Vă rugăm să scrieți comentarii în blocul de mai jos.