Видове вентилатори: класификация, предназначение и принцип на тяхното действие

Вентилаторът е в основата на всяка система за изкуствена вентилация. Уредът намира широко приложение в ежедневието и е незаменим в много области на човешката дейност.Когато планирате закупуването на вентилационно оборудване, трябва да разберете спецификата на неговия дизайн и работа.

Статията, представена за преглед, описва подробно видовете вентилатори, техните конструктивни характеристики, принципи на работа и предназначение на всяка единица. Ще ви разкажем за приоритетните области за избор на подходящия модел. Тук ще научите как да изберете устройство в зависимост от условията на работа.

Класификация на вентилаторите по основни параметри

Вентилаторите са механични устройства, предназначени за придвижване, подаване или изсмукване на въздушни и газови маси. Циркулацията на въздуха възниква поради разликата в налягането между входните и изходните канали на вентилационния модул.

Вентилаторите се използват навсякъде. Незаменими уреди при аранжиране снабдителен и смукателен вентилационен комплекс сгради, обдухване на работни елементи в климатици и отоплителни уреди.

Вентилаторите са предназначени за работа с газове, чиято степен на сгъстяване не надвишава 1,15. В същото време разликата в индикаторите за налягане на входа / изхода е ограничена до 15 kPa - за по-голяма стойност се използва компресор

Общата класификация на вентилационните агрегати се основава на различни параметри.

Сред основните критерии за градация са:

• конструкция и принцип на работа на устройството;
• предназначение и условия на работа на вентилатора;
• метод на инсталиране;
• методи за свързване на устройството към електродвигателя;
• технически характеристики: IP степен на защита, генерирано налягане, консумация на енергия, скорост на въртене, ефективност и ниво на акустично налягане.

Въз основа на вида на дизайна има пет модификации на вентилатори: аксиални, центробежни, диагонални, диаметрални и без лопатки.

Диагоналните и диаметралните агрегати се считат за разновидност на две основни групи вентилационни агрегати: аксиални и центробежни. Новите продукти без остриета са коренно различни от техните колеги

Въз основа на условията на работа се разделят следните видове газови машини:

• уреди за обща употреба;
• вентилатори за специални цели.

Първата група включва агрегати, предназначени за работа с въздушни и неактивни газови потоци, чиято температура не надвишава +50°C. Втората група включва специално оборудване: топлоустойчиво, взривозащитено, прахоустойчиво, устойчиво на корозия и димоотвеждащо.

Според метода на инсталиране те се разграничават:

• стандарт - монтажът се извършва върху опора;
• покрив - монтаж на покрив на сграда;
• канал – поставя се вътре във вентилационния канал;
• многозонови - модели, предназначени за свързване към няколко въздушни канала.

За задвижване на вентилационния модул се използват електродвигатели.

Има няколко възможни начина за свързване на двигателя към работното колело:

• директна връзка;
• ремъчна трансмисия;
• безстепенен теглич.

След определяне на подходящия тип вентилатор се избира модел с оптимални технически характеристики.

Взема се предвид зоната на обслужване, мястото на монтаж, допустимото ниво на шум, влажността в помещението и необходимостта от защита на устройството от чужди предмети.

Принципът на действие на различни видове устройства

Основният критерий за избор на вентилатор е неговият дизайн и принцип на работа. Характеристиките на дизайна и техническите нюанси определят ефективността на устройството, нивото на шума, ефективността на работа и възможността за използването му при определени условия.

Аксиален агрегат – класически вентилатор

Аксиалният (аксиален) вентилатор се използва широко в домакинството вентилационни системи на частни къщи, в аспиратори за баня, в сложни аспиратори, като охлаждащ елемент за различно оборудване и електроника, както и в аеродинамични тунели и турбовентилационни двигатели в областта на авиацията.

Дизайнът на моделите се характеризира с простота на изпълнение и малки размери. Основни елементи: цилиндрично тяло, колело с лопатки и задвижване.Вътрешният диаметър на цилиндъра трябва да осигурява безпрепятствено въртене на работното колело. Разстоянието между ножовете и корпуса е ограничено до 1,5% от дължината на въртящия се нож.

За да се намалят хидравличните загуби и да се подобрят аеродинамичните характеристики, дизайнът е допълнен с колектор, дифузьор и обтекател от двете страни на работното колело

Принцип на работа: въртящите се лопатки улавят въздуха и го избутват по оста на работното колело. Почти няма движение на въздушните потоци в радиална посока. Работата на оборудването се регулира чрез завъртане на лопатките.

Отличителни черти на аксиалните модели:

• не изискват голяма площ за монтаж;
• икономична консумация на енергия;
• ниско ниво на шум;
• лекота на работа и ремонт;
• ниска цена.

Предимствата на работата и използването на аксиалните вентилатори доведоха до широката им популярност в ежедневието. Широко разпространени са корпусните модели за охлаждане на електрически уреди и преносими аксиални модули с решетки.

За подобряване на обмена на въздух аксиалните вентилатори със стенен панел се монтират в отвори на стени и други носещи конструкции. Устройствата могат да работят в два режима: всмукване на въздух и впръскване на въздух

Центробежен модел - здравина и висока мощност

Центробежните (радиални) вентилатори са високоефективни - агрегатите са в състояние да генерират високо налягане и да работят в тежки условия. Дизайнът на оборудването включва следните елементи.

Кадър. Корпусът на дифузора се изработва от нитована или заварена ламарина. Кухото тяло има спираловидна форма на охлюв, дизайнът включва смукателни и нагнетателни тръби. За да се добави твърдост, корпусът е подсилен с ребра или напречни ивици.

Горната част на „охлюва“ е затворена с допълнителна кутия или облицована с шумопоглъщащи панели. Това е необходимо за намаляване на шума по време на работа на вентилационния модул.

Работно колело. Лопатковият ротор се състои от два диска, лопатки и главина.

Дизайнът на колелото определя условията за използване на вентилатора:

• бездискови – транспортиране на потоци с твърди компоненти;
• еднодисково – движение на въздушна среда с ниско съдържание на твърди фракции;
• двоен диск – циркулация на чисти въздушни маси в различни диапазони на налягане;
• тридисков – осигуряващ двупосочно засмукване.

Колелото е прикрепено към вала с помощта на главини. Ножовете са фиксирани към дисковете и главините.

Лопатки. Характеристиките на работата и ефективността на устройството като цяло до голяма степен зависят от формата на лопатките:

• аеродинамично крило – осигурява безшумност, добра производителност и устойчивост на устройството на високи температури;
• извит назад – предотвратява натрупването на прах вътре във вентилатора, подходящ за използване в среди с високо налягане;
• извити напред – вентилатори с „предни“ ребра са проектирани да работят с големи обеми въздух и високо налягане и са устойчиви на ерозия;
• радиални - инсталации с компактни размери със средна ефективност, водачите на ротора са обработени със защитно съединение срещу ерозия.

При колелата със „задни“ лопатки разликата между статичното и общото налягане не е голяма, така че нивото на тяхната ефективност е високо. Ефективността на работа достига 80%.

Извитите напред лопатки създават висока скорост на въздушния поток на изхода. Устройството поддържа 60% ефективност. Предимството на „предните” лопатки е, че необходимите параметри се получават при по-малки размери на вентилатора

При центробежните инсталации въздухът влиза в аксиална посока и се изхвърля в радиална посока. Въздушните маси се движат под въздействието на центробежни сили в цилиндрично тяло.

Целият процес може да бъде разделен на няколко етапа:

1. Когато колелото се върти, въздухът между пространството на лопатките се втурва към ръба на ротора.
2. В резултат на това в центъра на колелото се образува зона с ниско налягане. Това води до абсорбиране на въздушни маси отвън.
3. В центъра на камерата въздушните потоци променят посоката си от аксиална към радиална, влизайки в отделенията между лопатките.
4. Поради бързото въртене, въздушните маси се втурват към вътрешната стена на корпуса.
5. Кинетичната енергия се преобразува частично в енергия на компресия и скоростта на въздуха намалява - вътре в "охлюва" се събира обемен въздушен поток и се образува излишно налягане.
6. Газообразната маса се втурва към изходната тръба, навлиза в тръбопровода и след това в работната зона.

Центробежните агрегати се използват в захранващи и изпускателни системи на големи помещения, гаражи, търговски центрове и сгради, където е необходима непрекъсната мощна вентилация.

Радиалните агрегати се използват в опасни производства за бързо отстраняване на замърсения въздух. Например в дърводелски или металообработващи цехове, в цехове за отвеждане на дим и вредни изпарения

Диагонал – комбинация от аксиални и радиални вентилатори

Диагоналният модел е синтез на два вида вентилатори: аксиални и центробежни. Работното колело на устройството има специална форма - структурата на работното колело наподобява структурата на барабан в радиален вентилатор. Лопатките на работното колело са разположени успоредно на оста на въртене.

Комбинираните вентилатори имат цилиндрично тяло и са по-близки на външен вид до аксиалните модели.Принципът им на работа обаче е различен поради конструктивните характеристики на работното колело. Въздухът първо се движи по оста и след това променя посоката си с 45°.

Благодарение на центробежното впръскване скоростта на въздушния поток се увеличава, което означава, че ефективността на вентилационния блок се увеличава. Нивото на ефективност на диагоналните модели достига 80%

Основното предимство на вентилатора от смесен тип е постигането на компромис между шумовите характеристики, производителността и размерите на устройството.

Най-често се използват центробежно-аксиални единици канални вентилатори в малки и средни вентилационни системи с дълги въздуховоди. Те се използват като изпускателни устройства и входове в захранващи системи под налягане.

Тангенциален монтаж - равномерен въздушен поток

Тангенциалният (диаметрален) вентилатор се състои от удължен корпус, оборудван с дифузьор и дюза, и барабанно работно колело с наклонени лопатки. Въздухът се движи два пъти перпендикулярно на оста на въртене на цилиндъра.

Корпусът на диаметралния модел наподобява корпуса на радиален вентилатор. Разликата е, че при тангенциален модул въздуховодът е разположен по протежение на страничния панел

Отличителни черти на диаметралните устройства:

• високи аеродинамични характеристики;
• способност за осигуряване на равномерен поток;
• възможността за завъртане на вентилатора, избирайки посоката на въздушния поток;
• тиха работа;
• висока ефективност - до 60-70%.

Обхват на приложение: създаване на въздушни завеси, вентилаторни конвектори и използване в сплит системи.

Вентилатор без перки - иновативна технология

Наскоро на вътрешния пазар на вентилационни системи се появиха битови вентилатори без лопатки.Техният принцип на действие е коренно различен от модификациите, разгледани по-горе.

Действието на иновативния уред се основава на стремежа на околната среда да изравни баланса между наляганията отвън и вътре в уреда, както и на технологията “въздушен мултипликатор”.

Компоненти на устройството:

• кръгла или овална рамка, предназначена да изтегля и изхвърля въздушни маси;
• основа за фиксиране на рамката;
• мини-турбина, монтирана в основата на вентилатора;
• мотор.

Иновативният вентилатор работи на следния принцип:

1. След включване на двигателя се задейства турбината.
2. Докато турбината се върти, тя изтегля въздух през отвори в основния корпус.
3. Под въздействието на турбуленцията въздухът се ускорява 15 пъти и излиза през изходните процепи, разположени по периметъра на рамката.

Въздушните течения се огъват около повърхността на пръстена и се втурват в желаната посока.

Поради аеродинамичните свойства на вентилационното устройство, въздухът отстрани и зад пръстеновидната рамка се изтегля в получения въздушен поток

В сравнение с традиционните модели вентилатори без лопатки имат редица предимства:

• плавно регулиране на интензивността на въздушния поток;
• удобство и абсолютна безопасност на употреба;
• промяна на посоката на въздуха чрез регулиране на позицията на пръстена;
• оперативна ефективност - потреблението на енергия е с 20% по-малко в сравнение с аксиалните модели.

Основните недостатъци на устройството: висока цена и високо ниво на шум.

Зависимост от условията на работа

При избора на вентилатор е важно да се вземат предвид условията за неговото използване. Разработени са високоспециализирани инсталации за използване в агресивни среди.

Единици за нормална употреба

Вентилаторите с общо предназначение са изработени от въглеродна стомана.

Устройствата са допустими за монтаж при спазване на задължителните условия за експлоатация:

• съдържание на прах във въздуха за радиални агрегати - не повече от 0,01 g / m3, за аксиални устройства - до 0,01 g / m3;
• температура на работната среда – до +50°С;
• липса на химически агресивни, експлозивни компоненти, влакна и лепкави частици във въздуха.

Средата газ-пари-въздух не трябва да провокира ускорени корозионни процеси, допустимата скорост на разрушаване на метала е 0,1 mm годишно. Ако работната температура се повиши над граничната стойност, тогава работата на двигателя, който обикновено се намира в потока от движещи се въздушни маси, се влошава.

Има стоманени топлоустойчиви вентилатори за общо предназначение. Максималната температура на транспортирания влак е до +200°C. Домашните продукти са маркирани с буквите "Zh" и "Zh2"

В системите се използват модели с общо предназначение въздушно отопление и вентилация на обществени, жилищни и производствени сгради, както и за други санитарно-технически цели.

Вентилационни агрегати със специално предназначение

Вентилаторите със специално предназначение обикновено се разделят на пет групи:

• прашен;
• топлоустойчив;
• взривозащитен;
• устойчив на корозия;
• димоотводи.

Прахоуловителите се използват за почистване на въздушни маси от частици прах и мръсотия: дървени и метални стърготини, заваръчна шлака, зърнени отпадъци. Въздушният поток, преминавайки през дюзите, променя посоката си от аксиална към радиална. Поради центробежната сила се променя и скоростта на въздушния поток.

Устройствата за прах са изработени от месинг, въглеродна стомана или неръждаема стомана. Максималната температура на работната среда е +80°C. Има модели от смесен тип: прахоустойчиви, взривоустойчиви и топлоустойчиви

Радиални вентилатори с ниска мощност са монтирани на превозни средства, транспортиращи зърнени композиции. В големите производствени цехове се използват устройства с високо налягане.

Термоустойчивите агрегати са предназначени да движат въздух, чиято температура надвишава +80°C.

Поради тежките условия на работа, вентилаторите трябва да имат специални характеристики:

• топлоизолация на електродвигателя и отстраняването му извън въздушния поток;
• високо ниво на защита на двигателя – IP44 и по-високо;
• производство на конструктивни елементи от топлоустойчиви материали (топлоустойчив полиамид, алуминиева сплав, неръждаема или въглеродна стомана);
• широк диапазон от работни температури.

В обзавеждането се използват топлоустойчиви вентилатори вентилационни системи за баня и сауни, отстраняване на високотемпературния отработен въздух от камина или печка, отстраняване на продуктите от горенето от производствените помещения.

Топлоустойчивите модули могат да имат аксиален или радиален дизайн. Най-често във вентилационните канали се използват високотемпературни вентилатори, но има модификации, които се монтират без въздуховоди

Взривобезопасното вентилационно оборудване е предназначено за отстраняване на експлозивни газови смеси. Тази категория включва състави, при които при запалване на най-малката частица се запалва целият останал обем газ.

Изискванията за безопасност при експлозия за електрическо оборудване се регулират от директивите на ATEX EC. В зависимост от степента на опасност от експлозия на зоната, вентилационните модули могат да бъдат защитени чрез:

• кварцов или маслен пълнеж на обвивките на проводящите части;
• запечатване с компаунд – полимерен материал;
• взривозащитени покрития.

Материалите, използвани за производството на входящи колектори, работни колела и корпуси, са неръждаема стомана, алуминиеви сплави и групи от различни материали: неръждаема стомана-месинг, бронз, електропроводима пластмаса.

Различните материали са комбинирани по такъв начин, че да не може да възникне искра при удар или триене един в друг

Устойчивите на корозия вентилатори са предназначени за транспортиране на агресивни, неексплозивни въздушно-газови смеси с ниско съдържание на прах и липса на влакнести и лепкави компоненти.

Материали за производство на части на устройството: титанови сплави, полипропилен, винилова пластмаса. Като опция работните елементи са напръскани с антикорозионно покритие - устойчива на корозия стомана 08Х13 или титанова сплав.

Обхват на приложение на вентилатори против ръжда:

• черна металургия;
• технологични линии за производство на минерални торове;
• производство на въглерод;
• подаване на въздух към котли с кипящ състав;
• организиране на циркулация на водна пара с примеси от фенол, алкали и сероводород;
• линии на коксови заводи.

Вентилаторите за димоотвеждане са мощни огнеупорни устройства, които са вградени във вентилационната система на сградата и работят за извеждане на дима от помещението. Агрегатите са обект на високи технически изисквания.

В случай на пожар вентилаторът трябва да работи непрекъснато 2 часа при температура на издухвания въздух до +400°C. При повишаване на температурата до +600°C – до 1 час

Обхват на приложение: димни вентилационни системи за сгради с различно предназначение. „Димоотводите“ се монтират на покрива на помещението с помощта на монтажен фланец и се свързват към димоотводи.

В зависимост от конструкцията на вентилатора двупосочно или четирипосочно димоотвеждане може да се извършва в хоризонтална или вертикална посока. Възможна е работа на агрегатите в режим на обща вентилация на къщата.

Видове вентилатори по метод на монтаж

Както беше посочено по-горе, според метода на монтаж вентилационните устройства са разделени на 4 групи: стандартни, покривни, канални и многозонови.

Конвенционалните вентилатори обикновено идват в комплект с опорна рамка или държач. Инсталирането им не създава никакви затруднения.

Покривните модули се монтират на покрива на сграда и действат като крайна връзка във вентилационната система на сградата. Такива вентилатори са изложени на отрицателни външни фактори (дъжд, сняг, пориви на вятъра), така че са изработени от особено издръжливи материали. Почти всички модели са оборудвани със защитен конус за предотвратяване на запушване на корпуса.

Покривните вентилационни устройства работят на аксиален или центробежен принцип. Първият вариант се използва по-често за нормална среда, а вторият – за прашна и агресивна среда.

При избора на покривен вентилатор се съобразете със спецификата на оборудваното помещение. Например, за детска градина, болница или училище е избран модел с ниско ниво на шум. За производствен цех приоритет ще бъде мощността на оборудването.

Каналните вентилационни модули се поставят във вентилационните канали и осигуряват отвеждане и подаване на въздух през въздуховодната система. Конструкцията на каналните вентилатори обикновено е диагонална или радиална, по-рядко - аксиална.

Изборът на устройство се извършва в зависимост от формата на въздуховода. Произвеждат се възли за кръгли, квадратни и правоъгълни валове.

Вентилаторите с правоъгълен или квадратен канал са изработени от метал, кръглите вентилатори са изработени от пластмаса.Металният корпус е устойчив на износване и издръжлив, а пластмасовият е по-малко шумен

Многозоналните вентилационни модули са оборудвани с корпус, който позволява свързването на няколко смукателни въздуховода, които произхождат от различни зони. Такива вентилатори са незаменими в помещения, където е необходимо да се монтира качулка в различни помещения, но има само един канал за отработен въздух.

Многоканалните агрегати ви позволяват да оптимизирате комплекса от въздуховоди, да намалите капиталовите разходи и трудоемкостта на работата по подреждането на вентилационната система на къщата

Допълнително предимство е лекотата на използване. Необходимо е да се обслужва един вентилатор, а не няколко.

Разновидности на модели за битова вентилация

Битовите вентилатори се класифицират допълнително според мястото на инсталиране.

прозорец. Устройството се монтира в прозорец или стена близо до прозорец, няма въздуховод. Такова оборудване се използва главно в обществени институции: кафенета, фризьорски салони и др. Самостоятелният монтаж в монтирани PVC прозорци е проблематичен.

Прозоречните вентилатори се произвеждат с кръгли и квадратни профили. Някои модели са оборудвани с възвратен клапан, който предотвратява навлизането на прах в дома

Кухня. Премахва изпаренията и различни миризми, които възникват по време на готвене. Вентилаторът е монтиран директно в аспиратора. Въз основа на дизайна има плоски, куполни и вградени аспиратори. Кухненските вентилатори трябва да са топлоустойчиви и да имат външна защитна мрежа.

Оборудване за баня. За повишаване на ефективността на ауспуха вентилация на тоалетна и баня използват се монтирани стенни и таванни вентилатори. Компактните модули са икономични и лесни за инсталиране.

Вътрешната част на корпуса е поставена във вентилационния канал, а външната част е издадена напред и е покрита с вентилационна решетка. В банята е препоръчително да използвате вентилатор с хидравличен сензор

Независимо от избрания тип вентилатор, трябва да се обърне специално внимание на маркировката на устройството, а именно степента на защита IP. Стандартът IP характеризира сигурността на оборудването в неагресивна среда.

Първата цифра има стойност в диапазона 0-6 и показва нивото на защита срещу проникване на чужди предмети, прах и контакт с ръце

Нивото на защита срещу проникване на влага в корпуса се обозначава с втората цифра на маркировката.

Има голяма вероятност от проникване на вода в устройства със стойност „0“. Те са допустими за инсталиране само в "сухи" помещения. Най-високата степен на защита “8” гарантира безопасността на вентилатора при пълно потапяне във вода

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Принцип на работа и конкурентни предимства на безлопатковия вентилатор:

Видео #2. Дизайн на центробежен вентилатор VTsUN:

Видео #3. Дизайн на вентилатор с кръгла тръба:

Дизайнът на модела и техническите и експлоатационни характеристики на вентилаторите ни позволяват да изберем оптималното оборудване както за битова, така и за промишлена употреба. Дизайнът на вентилационните модули непрекъснато се подобрява, адаптирайки се към нуждите на клиентите.

Имахте ли въпроси, докато четехте статията? Искате ли да ни информирате за полезни нюанси при избора на оборудване? Моля, напишете коментари в блока по-долу.