Центробежный вентилятор: специфика устройства и принцип работы прибора

Здесь происходит накапливание воздушной массы, то есть происходит непосредственное сжатие воздушной массы в малый объём.

Сама конструкция корпуса агрегата имеет свои особенности.

Известны две наиболее распространённые формы корпуса:

• округлые;
• спиралевидные.

Округлая форма корпуса характерна для вентиляторов, которые перемещают огромное количество воздуха за короткое время выполнения процесса. А спиралевидная форма присуща вентиляторам, которые дополнительно производят сжатие воздушного объёма и генерацию среднего и высокого давления.

На втором этапе происходит нагнетание воздуха в рабочей камере. Как известно, при постоянном объёме с увеличением общей массы молекул газа увеличивается количество столкновений молекул, а значит и увеличивается их скорость. Следовательно, давление газа также увеличивается.

Большое значение имеет форма и количество лопастей. Все без исключения варианты импеллеров тестируются в аэродинамических трубах для определения оптимальных условий эксплуатации

На заключительном этапе происходит отвод сжатого газа из рабочей камеры к выходному отверстию. Дальше воздух переходит в центральный воздуховод и перемещается в указанном направлении.

Процесс разрежения происходит с точностью наоборот. Воздух забирается от воздушного трубопровода или замкнутого пространства, где необходимо создать разреженную область, и выводится в окружающую среду или другое ограниченное пространство.

Разновидности вентиляторов

Для того, чтобы организовать успешную работу вентиляционной системы, центробежные устройства представляются оптимальным вариантом, поскольку они обеспечивают циркуляцию с нужной интенсивностью за счет вращения основного элемента — колеса. Существует сразу несколько разновидностей вентиляторов данного типа, которые существенно отличаются между собой по рабочим характеристикам, принципу работы и другим особенностям. Существующая классификация предполагает наличие следующих разновидностей:

• канальные;
• радиальные;
• осевые.

Кроме того, устройства различаются по степени создаваемого давления в системе. Каждый из этих типов значительной отличается от других, в связи с чем, целесообразно изучить их подробнее.

Канальные

Канальные вентиляторы представляются идеальным решением для эксплуатации в условиях приточных, а также вытяжных системах общего назначения, отличаются тихой работой, что делает их подходящими для бытового использования.

Радиальные

Радиальные изделия значительно отличаются от аналогов, поскольку используются для конвекции потоков воздуха, его очистки, а также регулировки влажности в помещении. Подобные модели могут различаться по направлению вращения, а также движению воздушного потока, что дает возможность расширить сферу их применения.

Помимо прочего, все устройства различаются по уровню давления, создаваемого в системе. Изделия высокого давления предназначены для циркуляции воздуха в условиях отсутствия значительного количества примесей и твердых частиц, в связи с чем, чаще всего применяются в стандартных системах кондиционирования, а также вентиляции.

Вентиляторы среднего давления подойдут для эксплуатации в условиях высокого сопротивления в системе, позволят эффективно организовать транспортировку умеренных объемов воздуха. Применяются не только в бытовых, но и в промышленных системах, что делает их универсальным вариантом.

Изделия низкого давления используются для транспортировки газов в условиях малого сопротивления воздуха, в связи с чем, чаще всего применяются в промышленных условиях. Возможность стабильной работы при умеренной запыленности позволяет использовать изделия в общественных вентиляционных системах.

Осевые

Осевые вентиляторы повсеместно используются в быту, поскольку отлично подходят для организации основной вентиляции в условиях загородных домов. Они нередко используются для охлаждения различных элементов электроники, благодаря сниженному уровню шуму при работе, малой стоимости и компактным габаритам.

Крышный радиальный вентилятор

Крышные вентиляторы. Корпус вентилятора и крыльчатка устанавливаются горизонтально без элементов передачи, непосредственно на вал двигателя, расположенного вертикально над корпусом «улитки». Всасывающее отверстие находится снизу, выпускные патрубки по обеим сторонам от корпуса, их отверстия направлены вниз. Отличительной особенностью таких машин является проворачивание воздуха под углом в 1800. Устройство работает практически бесшумно, отличается простотой конструкции и обслуживания, показывает высокую эффективность. Устанавливается на крышах жилых и нежилых зданий для вентиляции помещений.

Преимущества и недостатки центробежных моделей

варианты центробежной модели

Преимуществами радиальных вентиляторов являются:

Мощность. Приборы эффективно справляются с очисткой воздуха, загрязненного вредными веществами.

Продолжительное время работы. В конструкции двигателя присутствуют шариковые подшипники, благодаря которым уменьшается изнашивание агрегата при работе.

Низкий уровень шума. Шум при работе не превышает показатель в 30 дБ, что является нормой для жилых помещений.

Экономичность. Конструкция загнутых назад лопастей способствует появлению инерции. А это, в свою очередь, позволяет при эксплуатации прибора уменьшить энергопотребление.

Бесперебойность работы. Если объект нуждается в круглосуточной непрерывной подаче чистого воздуха и удалении загрязненного, то такие помещения оборудуются центробежными приборами.

Перемещение воздуха под большим давлением. Эта способность позволяет устанавливать устройства для одновременной очистки воздуха более чем в одном помещении.

Безопасность. В большинстве центробежных моделей корпус имеет пожаро- и влагозащитные свойства, что позволяет использовать устройства в помещениях различного предназначения.

Легкость в обслуживании. Конструкция имеет сменный фильтр, который при необходимости меняется своими силами.

Недостатки:

• особая форма корпуса прибора (в виде улитки). Учитывая то, что он должен встраиваться в стену, это может вызвать некоторые трудности при монтаже;
• высокая цена. Этот факт обусловлен тем, что центробежные устройства отличаются повышенной надежностью и имеют долгий срок службы.

Суть нагнетания и разрежения воздуха вентилятором

Вентилятор являет собой механическую конструкцию, которая способна обрабатывать поток газовоздушной смеси посредством увеличения её удельной энергии для последующего перемещения.

Такая архитектура агрегата предоставляет возможность создавать эффект нагнетания или разрежения рабочего газа в пространстве через увеличение или уменьшение давления соответственно (механизм преобразования энергии).

Под газовым давлением понимают бесконечный процесс хаотичного перемещения молекул газа, которые ударяясь о стенки замкнутого пространства, создают давление на них.

Следовательно, чем выше скорость этих молекул, тем больше ударов и тем выше давление. Газовое давление – это одна из главных характеристик газа.

Галерея изображенийЦентробежные вентиляторы — самый простой вариант механических устройств, применяемых в обустройстве и организации систем вентиляции, различающихся по назначению, объему и типу движения воздухаРадиальные, они же центробежные, вентиляторы позволяют реализовать разнообразные проекты приточной и вытяжной вентиляции. Используются в основном без воздуховодовРаботой центробежного вентилятора управляет двигатель, мощность которого подбирают в зависимости от объема перемещаемой воздушной массыЦентробежные вентиляторы производятся для работы и в чистом воздухе без примесей, и во взрывоопасных сложных средахСамая простая разновидность вентиляторовВентиляторная установка на производственном предприятииДвигатель центробежного вентиляторного устройстваРазновидности радиальных вентиляторных агрегатов

С иной стороны любой газ имеет еще два параметра: объём и температуру. Объём – количество пространства, которое заполнил газ. Температура газа – термодинамическая характеристика, которая связывает скорость молекул и генерируемое ими давление.

На этих “трёх китах” стоит молекулярно–кинетическая теория, которая является базисом для описания всех процессов связанных с обработкой газов и газовых смесей.

Процесс нагнетания являет собой принудительное сосредоточение молекул в замкнутом пространстве сверх некой нормы. Например, общепринятое воздушное давление у поверхности земли приблизительно составляет 100 кПа (105 кило Паскалей) или 760 мм рт. ст. (миллиметров ртутного столба).

С увеличением высоты над поверхностью Земли давление становится меньше, воздух становится разреженным.

Атмосферное давление – вес воздушного столба относительно площади поверхности над которой он находится. Не масса, а именно вес Р=mg. Измеряется барометром, остальные типы давления определяются манометром

Разрежение есть обратный процесс нагнетанию, во время которого молекулы покидают замкнутую систему. Объём остаётся тот же, а количество молекул уменьшается в разы, следовательно, и давление уменьшается.

Эффект нагнетания необходим для принудительного перемещения воздуха. Возможен вариант перемещения воздуха через эффект разрежения: для восстановления баланса давления во всей системе молекулы перемещаются от более сконцентрированной области молекул до менее сконцентрированной.

Таким способом происходит перемещение молекул газа.

Для определения скорости потока воздуха снаружи или внутри здания часто применяют специальный инструмент – анемометр. Незаменимый прибор для проектирования систем вентиляции

Существуют самые разные компоновки вентиляционных систем, но их условно можно разделить на несколько классов по определённым параметрам:

1. По назначению. Различают вентиляторы общего и специального назначения. Вентиляторы применяются для обычного перемещения газа. Специальные вентиляторы используются для пневмотранспорта, транспортировки агрессивных и взрывоопасных газовых смесей.
2. По быстроходности. Бывают с малой, средней и высокой удельной частотой вращения колеса с лопатками.
3. По диапазону давления. Известны системы генерации низкого (до 1 кПа), среднего (1–3 кПа), высокого ( более 3 кПа) давления.

Некоторые промышленные и бытовые процессы с применением воздуходувок происходят в экстремальных условиях окружающей среды, поэтому к оборудованию выдвигаются соответствующие требования.

Таким образом, можно говорить о пылевых, влагозащищенных, термостойких, коррозиестойких, искрозащитных агрегатах и устройствах для удаления дыма и обычных вентиляторах.

Информация о видах вентиляторов подробно рассмотрена в другой нашей статье.

Разновидности устройства

Сегодня выпускается множество разных вариантов вентиляторных агрегатов. Каждый рассчитан на определённые условия эксплуатации, которые везде разные, поэтому универсальных решений в этой области нет.

Центробежные вентиляторы делятся по направлению вращения:

• правого (по часовой стрелке) вращения;
• левого (против часовой).

Вентиляторы также делят за типом приводных механизмов:

• ременной;
• прямой;
• регулируемый.

Вентиляторы делятся за уровнем давления и выделяют следующие типы:

• высокого (3 кПа — 12 кПа);
• среднего (1 кПа — 3 кПа);
• низкого (до 1 кПа) давления.

По направленности движения воздушных потоков вентиляторные установки классифицируют следующим образом:

• вытяжные;
• и двустороннего всасывания.

А также существуют установки для использования в условиях агрессивных сред, причём большинство таких агрегатов узкоспециализированы, и предназначены только для эксплуатации в одной, определённой среде, например, среде хлора. Установки для неё делаются из устойчивых именно к хлору материалов, и если применить такой агрегат для работы в иной агрессивной среде, то далеко не факт, что он сохранит герметичность рабочей камеры, и не выйдет из строя.

Обычные вентиляторы рассчитаны на эксплуатацию при температуре газа до 80 градусов, и содержании в нём твёрдых примесей не более 100 мг на кубометр. Существуют также установки для применения в запылённых средах, т. н. пылевые вентиляторы, у которых содержание твёрдых примесей в рабочем теле ограничено одним килограммом на м³. Достойны упоминания и роторные вентиляторы во взрывобезопасном исполнении, с пневматическим приводом, применяемые в шахтной вентиляции, и на прочих взрывоопасных предприятиях.

По приводам также есть существенные различия, самый простой и надёжный из них — прямой. В нём крыльчатка установлена непосредственно на вал двигателя, ломаться практически нечему. Недостаток у этого привода все же есть — необходимость иметь регулятор оборотов для мотора при потребности в регулировке мощности вентиляторной установки, так как конструкция привода не позволяет изменять скорость вращения крыльчатки без изменения оборотов двигателя.

https://youtube.com/watch?v=HxXsOBi-K80

Следующим идёт ременной привод, надёжность у него пониже, чем у прямого (ремень может соскочить со шкива или порваться), но зато уже имеется возможность изменять скорость вращения ротора без изменения таковой у двигателя. Состоит из двух шкивов (первый стоит на валу мотора, второй — на одном валу с крыльчаткой), имеющих несколько канавок с разными диаметрами, перебрасывая ремень между которыми, можно изменять передаточное соотношение, там самым изменяя обороты вентилятора, не затрагивая при этом двигатель.

Последний тип привода, самый современный из всех — регулируемый. В нём передача вращательного движения осуществляется через магнитную или гидравлическую муфту, расположенную между валами двигателя и вентилятора. Так как такой привод технически сложнее всех предыдущих, то для простоты управления в нём применяется микроконтроллер, что делает возможным использование вентиляторов с таким приводом в централизованных системах, где реализована функция удалённого управления.

Что касается разницы между вентиляторными установками двустороннего всасывания и вытяжными, то она очевидна: у вытяжного забор газа происходит с одного торца, а у первого — с обоих.

Характеристики напольных вентиляторов

При выборе подходящей вам конструкции необходимо ориентироваться на следующие характеристики:

• диаметр лопастей,
• мощность,
• воздушный удар,
• воздухообмен,
• площадь обдува,
• углы наклона и поворота вентилятора,
• режим обдува,
• уровень шума,
• блок управления,
• таймер,
• ионизация и увлажнение воздуха.

Диаметр лопастей

Естественно, данный параметр указывают лишь для осевых моделей. Он важен, поскольку воздействует на интенсивность обдува. Наименьший диаметр лопастей составляет 10см, наибольший – 160см. У любой модели лопасти обязательно должны быть огорожены мелкоячеистой решеткой. Ведь нельзя, чтобы туда в процессе работы хоть что-то попало (в особенности пальцы детей).

Мощность

Уровень мощности вентилятора должен соответствовать габаритам помещения, в котором он будет установлен. Чем комната больше, тем более высокая производительность должна быть у конструкции. У современных напольных моделей мощность может составлять от 30Вт до 140Вт.

Воздушный удар

Данный параметр является не самым главным, однако и его следует учитывать. Чем воздушный удар больше, тем быстрее удастся проветрить все помещение. Он, по сути, показывает то расстояние, на котором заметна работа аппарата. Максимум составляет 10 метров. Во многом значение воздушного удара зависит от первых двух характеристик (уровень мощности и диаметр лопастей).

Воздухообмен

Показатель воздухообмена в разных моделях может варьировать от 100м3/ч до 3000м3/ч. Для каждого помещения существуют свои нормы и требования. Для расчета необходимой производительности (воздухообмена) применительно к конкретному помещению, необходимо объем комнаты умножить на предусмотренную для него кратность обмена (число смен воздуха в час).

Значения последнего параметра указаны ниже:

• жилая комната – 3-6;
• столовая – 8-12;
• спальня – 2-4;
• холл – 3-5;
• ванная комната – 6-8;
• туалет – 6-10;
• кухня – 10-15;
• душевая – 10-20;
• кладовая – 3-8;
• чердак – 3-10;
• гараж – 6-10;
• подвал – 8-12;
• бильярдная – 6-8;
• библиотека – 3-4;
• гимнастический зал – 6-8;
• конференц-зал – 6-10;
• оранжерея – 25-50.

Площадь обдува

Это еще один параметр, которым изготовители обозначают уровень производительности. Эта площадь может достигать 50м2. Обычно этот параметр указывают в характеристиках к моделям с осевым устройством. Однако на практике более полезным является характеристика по воздухообмену.

Углы наклона и поворота вентилятора

Первый угол ответственен за поворот основного элемента конструкции в вертикальной плоскости. Чем значение выше, тем для пользователя лучше. Наименьшее значение составляет 80, а наибольшее – 1800. Угол поворота обычно составляет 90 градусов, однако этот параметр может варьировать от 60 градусов до 360 градусов

Важной функцией является автоповорот. Она обеспечивает автоматическое передвижение вентилятора в разные направления, что обеспечивает получение периодических струй воздуха

Режим обдува

Он зависит о количества предусмотренных производителем скоростей вращения лопастей (может составлять от 1 до 8). Некоторые модели могут быть оснащены функцией, которая поэтапно изменяет скорость вращения от выставленной до почти полной остановки, создавая при этом лишь подобие потока ветерка.

Уровень шума

Конечно же, желательно приобрести конструкцию с наименьшим уровнем производимого шума. Это необходимо проверить еще в магазине (и желательно на всех режимах работы, на всех углах поворота). Для жилых домов допустимым уровнем шума работы вентилятора является значение в 38Дб. Если же речь идет о рабочих кабинетах, детских и спальных комнат, то здесь уровень шума не должен превышать 25Дб – 30Дб.

Блок управления

Он может быть не только кнопочным, но и сенсорным. Присутствие на корпусе конструкции дисплея намного упрощает его эксплуатацию, показывает все активизированные в данный момент функции. Многие модели современных вентиляторов оснащены и пультом дистанционного управления.

Таймер

Данная функция позволяет задавать продолжительность работы устройства и отключаться в требуемое время. До отключения можно установить как полчаса, так и двадцать часов.

Ионизация воздуха

Весьма полезная для здоровья функция. Ее могут устанавливать на разных приборах, включая и вентиляторы. Присутствие в воздухе ионов (негативно заряженных частиц) положительно воздействует на самочувствие людей.

Увлажнитель воздуха

Устройства с этой опцией обычно стоят очень дорого, так как, по сути, они в себе объединяют два разных устройства. Объем резервуара, предназначенного для воды, может составлять 1,5литра – 3,8литра.

Подбор вентилятора согласно требований

Процесс подбора вентиляционного оборудования для промышленного объекта (рабочего цеха, ангара) довольно интересный и замысловатый процесс, который должен делать специалист. Особенности вентиляции производственных помещений детально рассмотрены здесь.

Для обычных квартир и частных домов уже существуют готовые решения. В общем случае (для 2–3 комнатной квартиры) имеем следующую архитектуру системы вентиляции:

• в жилых комнатах монтируются проветриватели, количество которых зависит от размеров помещений и числа жильцов;
• в кухне и санузле интегрируются вытяжные диффузоры плюс прокладываются воздуховоды к приточно–вытяжной установке.

Центробежный вентилятор включает блок управления, фильтр–систему для очистки воздуха, электродвигатель и непосредственно сам радиальный вентилятор.

Для указанной выше системы вентиляции подойдут настенные вентиляторы серии ЦФ производства Вентс с производительностью до 120 м3/час

Нынешний рынок вентиляционного оборудования представлен широким спектром фирм зарубежного производства: 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.

Изделия от этих компаний будут отличным решением для задач вентиляции любого масштаба.

Не уступают им в качестве производства и надёжности оборудования отечественные бренды Вентс, Элком, Домовент и Веза. Если есть сомнения в точности произведённых расчётов или с выбором конкретной модели, рекомендуем обратиться в службу поддержки любой из компаний.

Если вы являетесь владельцем частного 1–2 этажного дома, производственного или коммерческого здания подобной площади (ресторан, склад, столовая, кафе, офис), при выборе оборудования необходимо учитывать объём помещений, кратность обмена воздуха, длину и сечение магистральных трубопроводов.

С задачами вентилирования и дымоудаления легко справятся многозональные воздуходувки или крышные вентиляторы серии КРОМ от компании Веза, вентиляторы серии ВН компании Вентс и другие

Обязательно обращайте внимание на дополнительный функционал центробежных вентиляторов и возможность интеграции в разнообразные системы кондиционирования. Так, радиальные воздуходувки могут оснащаться вспомогательными компонентами:

Так, радиальные воздуходувки могут оснащаться вспомогательными компонентами:

• регулируемыми таймерами и интервальными переключателями, фотодатчиками и детекторами влажности;
• регуляторами скорости и индикаторами состояний;
• датчиками перегрузки электродвигателя и отсутствия электрического питания сети;
• пружинными вибропоглотителями или резиновыми виброизоляторами.

Если вентилятор размещён внутри квартиры или дома, его можно закрыть съёмной лицевой декоративной панелью из алюминия или пластика, учитывая интерьер помещения.

Для многих пользователей существенным критерием при выборе вентилятора является уровень шума. Вы подбираете тихий вентилятор в ванную комнату? Рекомендуем ознакомиться с рейтингом бесшумных вентиляторов.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества настольных вентиляторов:

• компактность, позволяющая перемещать устройство с одного места на другое;
• демократичная стоимость по сравнению с вентиляторами напольного исполнения и дорогими кондиционерами;
• простота монтажа и эксплуатации, после покупки достаточно поставить аппарат на любую поверхность, включить в сеть и наслаждаться прохладой;
• небольшие габаритные размеры и легкость позволяют без труда перемещать и хранить устройство.

Выявленные недостатки настольных охлаждающих приборов:

• низкая мощность по сравнению с напольными устройствами;
• небольшой радиус охлаждаемой зоны.