Išcentrinis ventiliatorius: įrenginio specifika ir prietaiso veikimo principas

Vystantis pramonės sektoriui, daug technologinių procesų pareikalavo priverstinio oro tiekimo. Neatsiliko ir buitinė sfera. Siekiant užtikrinti kai kurių ryšių tipus, reikalingas reguliarus gryno oro srautas.

Elegantiškas šios problemos sprendimas tapo išcentrinis ventiliatorius, kuris gali autonomiškai slėgti reikiamą oro masės kiekį. Bet kaip jis veikia? Būtent šiuos klausimus išsamiai aptarsime mūsų straipsnyje.

Aptarsime prietaiso konstrukcines ypatybes, jo galimybes, taikymo sritį, geriausius gamintojus, kurių produkcija yra rinkoje. Taip pat pateiksime rekomendacijas, kaip pasirinkti tinkamą ventiliatoriaus modelį.

Ventiliatoriaus oro slėgio ir retėjimo esmė

Ventiliatorius yra mechaninė konstrukcija, galinti apdoroti dujų-oro mišinio srautą didindama jo savitąją energiją, kad vėliau jį perkeltų.

Tokia agregato architektūra suteikia galimybę sukurti slėgio arba retėjimo efektą darbo dujose erdvėje atitinkamai didinant arba mažinant slėgį (energijos transformacijos mechanizmas).

Dujų slėgis suprantamas kaip begalinis chaotiškas dujų molekulių judėjimo procesas, kurios atsitrenkdamos į uždaros erdvės sieneles sukuria joms slėgį.

Todėl, kuo didesnis šių molekulių greitis, tuo daugiau smūgių ir tuo didesnis slėgis. Dujų slėgis yra viena iš pagrindinių dujų charakteristikų.

Iš kitos pusės, bet kokios dujos turi dar du parametrus: tūrį ir temperatūrą. Tūris – tai erdvės kiekis, kurį užpildė dujos. Dujų temperatūra – termodinaminė charakteristika, siejanti molekulių greitį ir jų generuojamą slėgį.

Ant šių “trijų banginių” laikosi molekulinė–kinetinė teorija, kuri yra pagrindas aprašant visus procesus, susijusius su dujų ir dujų mišinių apdorojimu.

Slėgio didinimo procesas yra priverstinis molekulių sutelkimas uždaroje erdvėje virš tam tikros normos. Pavyzdžiui, visuotinai priimtas oro slėgis žemės paviršiuje yra maždaug 100 kPa (10⁵ kilo Paskalių) arba 760 mm Hg. (gyvsidabrio stulpelio milimetrų).

Didėjant aukščiui virš Žemės paviršiaus, slėgis mažėja, oras tampa retesnis.

Atmosferos slėgis – tai oro stulpelio svoris, palyginti su paviršiaus plotu, virš kurio jis yra. Ne masė, o būtent svoris P=mg. Matuojamas barometru, kiti slėgio tipai nustatomi manometru.

Retinimas yra atvirkštinis slėgio didinimo procesas, kurio metu molekulės palieka uždarą sistemą. Tūris išlieka toks pat, o molekulių kiekis sumažėja kelis kartus, taigi ir slėgis sumažėja.

Slėgio didinimo efektas yra būtinas priverstiniam oro judėjimui. Galimas oro judėjimo variantas per retėjimo efektą: norint atkurti slėgio pusiausvyrą visoje sistemoje, molekulės juda iš labiau koncentruotos molekulių srities į mažiau koncentruotą.

Tokiu būdu vyksta dujų molekulių judėjimas.

Oro srauto greičiui nustatyti lauke arba pastato viduje dažnai naudojamas specialus įrankis – anemometras. Nepakeičiamas prietaisas projektuojant vėdinimo sistemas.

Egzistuoja įvairiausios vėdinimo sistemų konfigūracijos, tačiau jas sąlygiškai galima suskirstyti į kelias klases pagal tam tikrus parametrus:

1. Pagal paskirtį. Skiriami bendrosios ir specialiosios paskirties ventiliatoriai. Ventiliatoriai naudojami įprastam dujų judėjimui. Specialieji ventiliatoriai naudojami pneumatiriniam transportui, agresyvių ir sprogiusių dujų mišinių transportavimui.
2. Pagal spartą. Būna su mažu, vidutiniu ir dideliu savituoju menčių rato sukimosi dažniu.
3. Pagal slėgio diapazoną. Žinomos žemo (iki 1 kPa), vidutinio (1–3 kPa), aukšto (daugiau nei 3 kPa) slėgio generavimo sistemos.

Kai kurie pramoniniai ir buitiniai procesai, naudojant orapūtes, vyksta ekstremaliomis aplinkos sąlygomis, todėl įrangai keliami atitinkami reikalavimai.

Taigi, galima kalbėti apie dulkių, drėgmei atsparius, karščiui atsparius, korozijai atsparius, kibirkštims atsparius agregatus ir įrenginius dūmų šalinimui bei įprastus ventiliatorius.

Informacija apie ventiliatorių tipus išsamiai aptarta kitoje mūsų straipsnyje.

Išcentrinio tipo ventiliatoriaus konstrukcija

Centrifugalinės konstrukcijos sistema yra slėgimo mechanizmas su radialine architektūra, kuris gali generuoti bet kokio diapazono slėgį.

Skirtas vienos ir daugiaatomėms dujoms transportuoti, įskaitant chemiškai “agresyvius” junginius.

Konstrukcija “aprengta” metaliniu/plastikiniu korpusu, kuris vadinamas apsauginiu gaubtu. Apvalkalas apsaugo vidinę kamerą nuo dulkių, drėgmės ir kitų medžiagų, kurios gali neigiamai paveikti agregato darbą.

Kokybiškas vėdinimo gaminys visada turi tam tikrą apsaugos klasę. Korpuso apsaugos laipsnis (Ingress Protection) – vieningas tarptautinis gaminio kokybės standartas, kuris nustato įrangos apsaugos lygį nuo aplinkos poveikio.

Radialinio tipo ventiliatorius sukuria žymiai didesnį slėgį nei ašinis variantas. Tai lemia tai, kad į būgną patekusio oro porcijai suteikiama energija, susidaranti pereinant nuo įėjimo prie išėjimo iš sistemos.

Mechanizmas varomas elektriniu varikliu arba vidaus degimo varikliu (būdinga pramoniniams ventiliatoriams). Labiausiai paplitęs būdas yra elektrinis variklis, kuris suka veleną su sparnuote.

Yra žinoma keletas sukamojo judesio perdavimo iš variklio į sparnuotę variantų:

• elastinga mova;
• klininė diržinė pavara;
• bestepenis perdavimas (hidraulinė arba indukcinė slydimo mova).

Atsižvelgiant į tai, kad egzistuoja didžiulis kiekis gamybos įmonių, kuriančių unikalias sistemas su pačiais įvairiausiais dinaminiais parametrais, vartotojams yra prieinamas gana platus ventiliatorių asortimentas.

Korpuse yra du pagrindiniai kanalai: įvesties ir išvesties. Dujų mišinys patenka į pirmąjį kanalą, juda į kamerą, ten yra apdorojamas, po to išeina į kitą.

Dėl intensyvaus kūrėjų darbo turime platų tokių mašinų taikymo spektrą, įskaitant:

• vėdinimo ir šildymo sistemos privačiuose ir daugiaaukščiuose namuose;
• oro tiekimas ir valymas negyvenamiems pastatams;
• filtravimo sistemos žemės ūkyje;
• technologinių procesų vykdymas lengvojoje ir sunkiojoje pramonėje įvairiomis kryptimis.

Taip pat egzistuoja oro pūstuvų taikymo variantai gaisro gesinimo sistemose ir itin greito oro keitimo uždarose erdvėse.

Tokie ventiliatoriai dirba su aukštatemperatūriniais dujų mišiniais, o tai įpareigoja gamintojus į techninę dokumentaciją įtraukti informaciją apie savo įrangos atitiktį tarptautiniams standartams.

Patikrinta ir paprasta išcentrinio mechanizmo konstrukcija turi keletą akivaizdžių pranašumų:

• didelis patikimumas ir nepralenkiamas našumas;
• įrangos priežiūros lengvumas ir prieinamumas;
• agregatų integravimo ir eksploatavimo saugumas;
• minimalios energijos išteklių ir remonto išlaidos gedimo atveju.

Be to, oro pūstuvai pasižymi gana žemu triukšmo slenksčiu, todėl juos galima naudoti buitinėmis sąlygomis. Išcentriniai ventiliatoriai taip pat turi itin ilgą tarnavimo laiką dėl to, kad darbo kameroje nėra tiesioginio mechanizmo darbinių dalių kontakto.

Prietaiso darbo ciklo ypatybės

Panagrinėkime bendrą radialinės konstrukcijos išcentrinės oro pūstuvės veikimo principą. Atkreipkime dėmesį, kad specialistai skiria dvi pagrindines ventiliatoriaus konstrukcijas: su ašiniu ir radialiniu įvesties angos išdėstymu, į kurią įsiurbiamas oro srautas.

Tai pirmiausia veikia ventiliatoriaus montavimo būdą sistemoje ir beveik neturi įtakos bendram našumui.

Radialinio tipo ventiliatorius gali dirbti tiek su paprastu oru, kurį jis paima iš erdvės, tiek su srauto oru, kuris teka per ortakį (skirtingo slėgio zonų balanso efektas).

Ašinė įvesties anga būdinga bendrosios paskirties slėginėms oro pūstuvėms. Radialinis srauto įėjimo išdėstymas būdingas magistralinėms oro pūstuvėms.

Pirmajame ventiliatoriaus darbo ciklo etape oro srautas juda į greitai besisukančio sparnuotės paviršių. Sparnuotės mentės padalija orą į mažus tūrius, kurie juda į darbo kamerą.

Čia vyksta oro masės kaupimasis, tai yra tiesioginis oro masės suspaudimas į mažą tūrį.

Pati agregato korpuso konstrukcija turi savo ypatumų.

Yra žinomos dvi labiausiai paplitusios korpuso formos:

• apvalios;
• spiralinės.

Apvali korpuso forma būdinga ventilatoriams, kurie per trumpą proceso vykdymo laiką perkelia didžiulį oro kiekį. O spiralinė forma būdinga ventilatoriams, kurie papildomai atlieka oro tūrio suspaudimą ir generuoja vidutinį bei aukštą slėgį.

Antrajame etape vyksta oro priverstinis tiekimas darbo kameroje. Kaip žinoma, esant pastoviam tūriui, didėjant bendrai dujų molekulių masei, didėja molekulių susidūrimų skaičius, taigi ir jų greitis. Vadinasi, dujų slėgis taip pat didėja.

Didelę reikšmę turi menčių forma ir skaičius. Visi be išimties sparnuočių variantai yra išbandomi aerodinaminiuose tuneliuose, siekiant nustatyti optimalias eksploatavimo sąlygas.

Paskutiniame etape vyksta suspaustų dujų išvedimas iš darbo kameros į išėjimo angą. Toliau oras patenka į centrinį ortakį ir juda nurodyta kryptimi.

Išretinimo procesas vyksta priešingai. Oras paimamas iš oro vamzdyno arba uždaros erdvės, kur reikia sukurti išretintą sritį, ir išleidžiamas į aplinką arba kitą ribotą erdvę.

Išcentrinio ventiliatoriaus specifikacija

Kompresorinės sistemos pasižymi daugybe konstrukcinių ir dinaminių skirtumų, kuriuos būtina atsižvelgti jas parenkant ir diegiant į vėdinimo sistemą.

Į specifikaciją įeina:

• pačią pūstuvo konstrukciją;
• variklio tipas;
• valdymo blokas;
• sparnuotės išdėstymą ir sukamojo judesio perdavimą nuo variklio;
• įėjimo ir išėjimo vamzdžių kampą;
• medžiagą, iš kurios pagamintos gaminio dalys, jo matmenys ir svoris.

Specialistai taip pat atkreipia dėmesį į gaminių atitiktį tarptautinėms normoms: ISO/IEC ir GOST standartus, IP ženklinimą, ATEX direktyvas ir t. t.

Prie dinaminių ypatumų priskiriami pūstuvo našumo techniniai parametrai: generuojamas slėgis ir slėgio kritimo koeficientas, srauto greitis ir maksimali temperatūra, velio sukimosi dažnis ir garso slėgio lygis, naudingumo koeficientas ir variklio galia.

Priverstinis slėgis – maksimali vertė, kurią ventiliatorius gali sukurti dirbdamas vardiniu režimu.

P_v = P_sv + P_dv,

Kur: P_v – visas slėgis, P_sv – statinis slėgis, P_dv – dinaminis slėgis.

Slėgio skirtumo koeficientas – skirtumas tarp įėjimo ir generuojamo slėgio (bar).

Oro tūrinis debitas – dujų mišinio kiekis, kuris perkeliamas per laiko vienetą (našumas). Paprastai skaičiuojamas m³/h vietiniams gamintojams, l/min – užsienio.

Sukimosi dažnis – pilnų sparnuotės apsisukimų skaičius per laiko vienetą. Skaičiuojamas aps./s arba Hz. Reikia prisiminti, kad oro ventiliatoriaus apkrovos lygis neturi viršyti 75 % nuo maksimalaus.

Ilgą laiką dirbdamas perkrovos režimu su dideliu sukimosi dažniu, ventiliatorius perkaista ir gali greitai sugesti. Tačiau šį procesą galima kontroliuoti, valdant jį pagal savo nuožiūrą. Tam naudojamas sukimosi greičio reguliatorius ventiliatoriui.

Garso slėgis – triukšmo lygis nuo besisukančių detalių ir oro trinties į metalą. Matuojamas 3 metrų atstumu nuo šaltinio, kai jis veikia maksimalios apkrovos režimu. Triukšmą būtina įvertinti renkantis nuolat veikiantį ventiliatorių.

Dauguma įrangos yra įrengta triukšmo ir foninių garsų slopintuvais. Triukšmo normos: ne daugiau kaip 50 dBA buitinėms patalpoms ir ne daugiau kaip 75 dBA pramoninėms.

Vienas iš prietaisų su mažu triukšmo lygiu yra bemenčis ventiliatorius.

Ventiliatoriaus naudingumo koeficientas yra trijų toliau nurodytų koeficientų sandauga:

• oro srauto nuostoliai;
• nuotėkiai per konstrukcijos tarpus;
• mechaninis gaminio naudingumo koeficientas.

Išcentrinių ventiliatorių bendras naudingumo koeficientas yra nuo 0,7 iki 0,85, ašinių (ortakinių) – ne daugiau kaip 0,95. Renkantis radialinį ventiliatorių būtina atsižvelgti į elektros variklio atsargos koeficientą 1,2. Tai yra, parinkti elektros variklio galią 20 % didesnę nei būtina.

Ventiliatoriaus elektros variklio galia nustatoma pagal formulę:

N = (Q*P)/(102*3600*NK),

Kur: Q – našumas (oro tūrinis debitas), P – generuojamas slėgis.

Ventiliatoriaus parinkimas pagal reikalavimus

Vėdinimo įrangos parinkimo procesas pramoniniam objektui (darbo cechui, angarui) yra gana įdomus ir sudėtingas procesas, kurį turi atlikti specialistas. Gamybinių patalpų vėdinimo ypatumai išsamiai aprašyti čia.

Įprastiniams butams ir privatiems namams jau yra paruošti sprendimai. Bendru atveju (2–3 kambarių butui) turime tokią vėdinimo sistemos architektūrą:

• gyvenamuosiuose kambariuose montuojami vėdintuvai, kurių kiekis priklauso nuo patalpų dydžio ir gyventojų skaičiaus;
• Virtuvėje ir vonioje integruojami ištraukiamieji difuzoriai, be to, tiesiami ortakiai prie tiekimo-ištraukimo įrenginio.

Išcentrinis ventiliatorius apima valdymo bloką, oro valymo filtrų sistemą, elektros variklį ir patį radialinį ventiliatorių.

Aukščiau nurodytai vėdinimo sistemai tinka Vents gamybos CF serijos sieniniai ventiliatoriai, kurių našumas iki 120 m³/val.

Dabartinė vėdinimo įrangos rinka yra atstovaujama plataus užsienio gamintojų asortimento: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.

Šių kompanijų gaminiai bus puikus sprendimas bet kokio masto vėdinimo užduotims.

Kokybe ir įrangos patikimumu joms nenusileidžia vietiniai prekių ženklai Vents, Elkom, Domovent ir Veeza. Jei kyla abejonių dėl atliktų skaičiavimų tikslumo ar konkretaus modelio pasirinkimo, rekomenduojame kreiptis į bet kurios iš įmonių palaikymo tarnybą.

Jei esate privataus 1–2 aukštų namo, gamybinio ar komercinio panašaus ploto pastato (restoranas, sandėlis, valgykla, kavinė, biuras) savininkas, renkantis įrangą būtina atsižvelgti į patalpų tūrį, oro mainų dažnį, magistralinių vamzdynų ilgį ir skerspjūvį.

Su vėdinimo ir dūmų šalinimo užduotimis lengvai susidoros daugiazoniniai oro pūstuvai arba Veeza kompanijos KROM serijos stogo ventiliatoriai, Vents kompanijos VN serijos ventiliatoriai ir kiti.

Būtinai atkreipkite dėmesį į papildomą išcentrinių ventiliatorių funkcionalumą ir galimybę integruoti į įvairias kondicionavimo sistemas.

Taigi, radialiniai oro pūstuvai gali būti aprūpinti pagalbiniais komponentais:

• reguliuojamais laikmačiais ir intervaliniais jungikliais, foto jutikliais ir drėgmės detektoriais;
• greičio reguliatoriais ir būsenos indikatoriais;
• elektros variklio perkrovos ir elektros maitinimo tinklo nebuvimo jutikliais;
• spyruokliniais vibracijos sugėrikliais arba guminiais vibracijos izoliatoriais.

Jei ventiliatorius yra patalpintas bute ar name, jį galima uždengti nuimamu priekiniu dekoratyviniu aliuminio ar plastiko skydeliu, atsižvelgiant į patalpos interjerą.

Daugeliui vartotojų svarbus kriterijus renkantis ventiliatorių yra triukšmo lygis. Ar renkatės tylų ventiliatorių vonios kambariui? Rekomenduojame susipažinti su tylių ventiliatorių reitingu.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Toliau pateiktame vaizdo įraše Elkom kompanijos specialistai suprantamai pasakoja apie išcentrinius ventiliatorius:

Žemiau parodytas puikus buitinio ventiliatoriaus montavimo vonioje pavyzdys:

Dar vienas mažos galios buitinio ventiliatoriaus įrengimo bute variantas:

Klasikinis išcentrinis ventiliatorius yra daugelio metų patirties projektuojant ir gaminant vėdinimo įrangą rezultatas. Tai ne tik puikus sprendimas pramonei, bet ir optimali oro transportavimo priemonė gyvenamosioms bei biuro patalpoms.

Ar svarstote įsigyti išcentrinį ventiliatorių? Ar pastebėjote neatitikimą išardytoje medžiagoje? Užduokite savo klausimus, patikslinkite technologinius aspektus komentarų bloke.

O gal jau įsirengėte tokį ventiliatorių vonios kambaryje? Ar esate patenkinti jo darbu? Ar teisingai pasirinkote įrenginio galią savo patalpai? Siųskite savo ventiliatoriaus nuotrauką ir palikite savo komentarus.