Centrifugalventilator: enhedens specifikationer og apparatets funktionsprincip

Med udviklingen af industrisektoren krævede et stort antal teknologiske processer tvungen lufttilførsel. Husholdningssektoren var ikke ladt i stikken. For at sikre visse typer kommunikation kræves regelmæssig tilførsel af frisk luft.

En elegant løsning på dette problem blev centrifugalventilatoren, som selvstændigt kan tilføre den nødvendige mængde luftmasse. Men hvordan er den opbygget, og hvordan fungerer den? Det er netop disse spørgsmål, vi vil undersøge i detaljer i vores artikel.

Vi vil se på enhedens konstruktionsmæssige egenskaber, dens muligheder, anvendelsesområde, de bedste producenter, hvis produkter findes på markedet. Og vi giver anbefalinger til valg af en passende ventilatormodel.

Essensen af lufttryk og -fortynding med ventilator

Ventilatoren er en mekanisk konstruktion, der kan behandle strømmen af gas-luftblanding ved at øge dens specifikke energi til efterfølgende transport.

En sådan arkitektur af aggregatet giver mulighed for at skabe en effekt af tryk eller fortynding af arbejdsgassen i rummet gennem henholdsvis forøgelse eller formindskelse af tryk (energiomdannelsesmekanisme).

Med gastryk forstås en uendelig proces af kaotisk bevægelse af gasmolekyler, som ved at støde mod væggene i et lukket rum skaber tryk på dem.

Derfor: jo højere hastigheden af disse molekyler er, desto flere stød og desto højere tryk. Gastryk er en af de vigtigste egenskaber ved gas.

På den anden side har enhver gas også to parametre: volumen og temperatur. Volumen er den mængde plads, som gassen har fyldt. Gastemperatur er en termodynamisk egenskab, der forbinder molekylernes hastighed og det tryk, de genererer.

På disse “tre hvaler” står den molekylær-kinetiske teori, som er grundlaget for beskrivelse af alle processer relateret til behandling af gasser og gasblandinger.

Trykprocessen er en tvungen koncentration af molekyler i et lukket rum ud over en vis norm. For eksempel er det almindeligt accepterede lufttryk ved jordoverfladen cirka 100 kPa (10⁵ kilo Pascal) eller 760 mm Hg (millimeter kviksølvsøjle).

Med stigende højde over jordens overflade bliver trykket mindre, luften bliver tynd.

Atmosfærisk tryk er vægten af en luftsøjle i forhold til det overfladeareal, den befinder sig over. Ikke masse, men netop vægt P=mg. Måles med et barometer, de andre tryktyper bestemmes med et manometer.

Undertryk er den omvendte proces af tryk, hvor molekyler forlader et lukket system. Volumen forbliver det samme, mens antallet af molekyler falder markant, og dermed falder trykket.

Trykeffekten er nødvendig for tvungen luftbevægelse. Det er muligt at flytte luft via undertrykseffekten: For at genoprette trykbalancen i hele systemet bevæger molekyler sig fra et område med højere koncentration til et med lavere koncentration.

På denne måde sker gasmolekylernes bevægelse.

Til bestemmelse af luftstrømshastighed udendørs eller indendørs anvendes ofte et specialværktøj – et anemometer. Et uundværligt instrument til projektering af ventilationssystemer.

Der findes mange forskellige konfigurationer af ventilationssystemer, men de kan groft inddeles i flere klasser efter bestemte parametre:

1. Efter formål. Der skelnes mellem ventilatorer til almindelig og speciel brug. Ventilatorer anvendes til almindelig gasflytning. Specielle ventilatorer bruges til pneumatisk transport, transport af aggressive og eksplosive gasblandinger.
2. Efter hastighed. Der findes med lav, middel og høj specifik rotationshastighed af skovlhjulet.
3. Efter trykområde. Kendte systemer genererer lavt (op til 1 kPa), mellem (1–3 kPa), højt (over 3 kPa) tryk.

Nogle industrielle og huslige processer med brug af blæsere foregår under ekstreme miljøforhold, hvorfor der stilles tilsvarende krav til udstyret.

Således kan man tale om støvtætte, fugtsikrede, varmebestandige, korrosionsbestandige, gnistsikre enheder og anordninger til røgudledning samt almindelige ventilatorer.

Information om ventilatortyper er grundigt gennemgået i en anden af vores artikler.

Konstruktion af centrifugalventilator

Centrifugalkonstruktionen er en tryksattende mekanisme med radial arkitektur, der kan generere tryk i ethvert område.

Den er beregnet til transport af en- og fleratomige gasser, herunder kemisk “aggressive” forbindelser.

Konstruktionen er “beklædt” med et metal-/plastikhus, som kaldes et beskyttelseskabinet. Skallen beskytter det indre kammer mod støv, fugt og andre stoffer, der kan påvirke aggregatets drift negativt.

Et kvalitetsventilationsprodukt har altid en bestemt beskyttelsesklasse. Kapslingsbeskyttelsesgraden (Ingress Protection) er en fælles international kvalitetsstandard, der bestemmer udstyrets beskyttelsesniveau mod påvirkninger fra omgivelserne.

Radialventilatoren udvikler betydeligt højere tryk end aksialvarianten. Det skyldes, at den luftmængde, der kommer ind i tromlen, får tilført energi, som dannes under overgangen fra indgang til udgang af systemet.

Mekanismen drives af en elektrisk motor eller en forbrændingsmotor (typisk for industriventilatorer). Den mest almindelige metode er en elektromotor, som drejer akslen med løbehjulet.

Der er flere kendte metoder til at overføre rotation fra motoren til impelleren:

• elastisk kobling;
• kilrems transmission;
• trinløs transmission (hydraulisk eller induktiv glidende kobling).

I betragtning af at der findes et enormt antal producenter, der skaber unikke systemer med vidt forskellige dynamiske parametre, har forbrugerne et forholdsvist bredt udvalg af ventilatorer.

I huset er der to hovedkanaler: en indløbs- og en udløbskanal. Gasblandingen går ind i den første kanal, bevæger sig ind i kammeret, behandles der, og kommer derefter ud i den anden.

Som et resultat af udviklernes intensive arbejde har vi et bredt anvendelsesspektrum for sådanne maskiner, herunder:

• ventilations- og varmesystemer i private og etageejendomme;
• luftforsyning og -rensning til ikke-beboelsesbygninger;
• filtreringssystemer i landbruget;
• udførelse af teknologiske processer i let og tung industri af forskellige retninger.

Der findes også anvendelser af blæsere i brandslukningssystemer og hurtig luftudskiftning i lukkede rum.

Sådanne ventilatorer arbejder med højtemperaturgasblandinger, hvilket forpligter producenterne til at inkludere oplysninger om overensstemmelse med internationale standarder i deres tekniske dokumentation.

En gennemprøvet og enkel konstruktion af centrifugalmekanismen har flere åbenlyse fordele:

• høj pålidelighed og uovertruffen ydeevne;
• let og tilgængelig vedligeholdelse af udstyret;
• sikkerhed ved integration og drift af enhederne;
• minimale udgifter til energi og reparation i tilfælde af nedbrud.

Desuden har blæsere en forholdsvis lav støjgrænse, hvilket gør dem anvendelige i husholdninger. Centrifugalventilatorer har også en ekstremt lang levetid på grund af manglen på direkte kontakt mellem mekanismens arbejdsdele i arbejdskammeret.

Funktioner ved enhedens arbejdscyklus

Lad os se på det generelle princip for en centrifugalluftblæser med radial konstruktion. Bemærk, at specialister skelner mellem to hovedkonstruktioner af ventilatoren: med aksial og radial placering af indløbsåbningen, hvor luftstrømmen suges ind.

Dette påvirker primært monteringsmåden af ventilatoren i systemet og påvirker praktisk talt ikke den samlede ydeevne.

En radial ventilator kan arbejde både med almindelig luft, som den opsuger fra rummet, og med strømmende luft, der kommer gennem en luftkanal (effekt af balance mellem områder med forskelligt tryk).

Aksial indløbsåbning er typisk for trykluftblæsere til generel anvendelse. Radial placering af indløbet er typisk for blæsere til hovedledningsbrug.

I det første trin af ventilatorens arbejdscyklus bevæger luftstrømmen sig hen over overfladen af den hurtigt roterende impeller. Skovlbladene deler luften op i små mængder, der bevæger sig ind i arbejdskammeret.

Her opbygges luftmassen, det vil sige, at luftmassen komprimeres direkte til et lille volumen.

Selve konstruktionen af enhedens hus har sine særpræg.

Der kendes to mest almindelige former for hus:

• runde;
• spiralformede.

Den runde form af huset er typisk for ventilatorer, der flytter store mængder luft på kort tid. Den spiralformede form findes derimod hos ventilatorer, der yderligere komprimerer luftvolumenet og genererer medium til højt tryk.

I andet trin sker der trykopbygning af luft i arbejdskammeret. Som bekendt, ved konstant volumen, når den samlede masse af gasmolekyler øges, stiger antallet af molekylekollisioner, og dermed øges deres hastighed. Følgelig stiger gastrykket også.

Formen og antallet af blade har stor betydning. Alle impellervarianter uden undtagelse testes i vindtunneler for at bestemme optimale driftsbetingelser.

I det sidste trin ledes den komprimerede gas fra arbejdskammeret til udløbsåbningen. Herefter går luften over i en central luftkanal og bevæger sig i den angivne retning.

Processen med at skabe undertryk sker præcis omvendt. Luften tages fra en luftledning eller et lukket rum, hvor der skal skabes et område med reduceret tryk, og føres ud i omgivelserne eller et andet begrænset rum.

Specifikation af centrifugalventilator

Kompressorsystemer er kendetegnet ved en række konstruktionsmæssige og dynamiske forskelle, som skal tages i betragtning ved valg og integration i et ventilationssystem.

Specifikationen omfatter:

• selve konstruktionen af luftblæseren;
• motortype;
• kontrolenhed;
• placeringen af skovlhjulet og overførsel af rotation fra motoren;
• vinklen på placeringen af ind- og udløbsrør;
• materialet, som produktets dele er fremstillet af, samt dets dimensioner og vægt.

Specialisterne ser også på overensstemmelse med internationale standarder: ISO/IEC- og GOST-standarder, IP-klassificeringer, ATEX-direktiver osv.

De dynamiske egenskaber omfatter tekniske parametre for luftblæserens ydeevne: genereret tryk og trykfaldsforhold, hastighed og maksimal flowtemperatur, akselrotationshastighed og lydtryksniveau, virkningsgrad og motoreffekt.

Tryk, der genereres – den maksimale værdi, som ventilatoren kan skabe under drift i nominel tilstand.

P_v = P_sv + P_dv,

Hvor: P_v – totaltryk, P_sv – statisk tryk, P_dv – dynamisk tryk.

Trykfaldskoefficient – forskellen mellem indløbs- og genereret tryk (bar).

Luftvolumenstrøm – mængden af gasblanding, der flyttes per tidsenhed (kapacitet). Beregnes normalt i m³/h for indenlandske producenter, liter/min for udenlandske.

Omdrejningshastighed – antallet af fulde omdrejninger af løbehjulet per tidsenhed. Beregnes i omdr./s eller Hz. Husk at belastningsniveauet for luftventilatoren ikke må overstige 75% af maksimum.

Hvis ventilatoren arbejder i lang tid i overbelastningstilstand med høj omdrejningshastighed, overopheder den og kan hurtigt gå i stykker. Men denne proces kan kontrolleres ved at styre den efter eget ønske. Til dette bruges en hastighedsregulator til ventilatoren.

Lydtryk – støjniveauet fra roterende dele og luftfriktion mod metal. Måles i 3 meters afstand fra kilden, når den arbejder ved maksimal belastning. Støj skal tages i betragtning ved valg af en konstant kørende ventilator.

Det meste udstyr er udstyret med støj- og baggrundslydsabsorbere. Normer for støj: højst 50 dB(A) for boliger og højst 75 dB(A) for industrielle.

En af de enheder med et minimalt støjniveau er en bladløs ventilator.

Ventilatorens virkningsgrad er produktet af følgende tre koefficienter:

• tab i luftstrømmen;
• lækage gennem sprækker i konstruktionen;
• mekanisk virkningsgrad for enheden.

For centrifugalventilatorer ligger den samlede virkningsgrad mellem 0,7 og 0,85, for aksialventilatorer (kanalventilatorer) højst 0,95. Ved valg af en radialventilator skal man tage højde for en sikkerhedsfaktor for elektromotoren på 1,2. Det vil sige, at elmotorens effekt skal vælges 20% større end nødvendigt.

Ventilatorens elmotors effekt bestemmes af formlen:

N = (Q*P)/(102*3600*η),

Hvor: Q – kapacitet (luftvolumenstrøm), P – genereret tryk.

Valg af ventilator i henhold til krav

Processen med at vælge ventilationsudstyr til en industriel facilitet (værksted, hangar) er en ret interessant og kompliceret proces, som bør udføres af en specialist. Funktioner ved ventilation af produktionslokaler er detaljeret beskrevet her.

For almindelige lejligheder og private huse findes der allerede færdige løsninger. I almindelige tilfælde (for en 2-3 værelses lejlighed) har vi følgende arkitektur for ventilationssystemet:

• I beboelsesrum monteres der ventilationsenheder, hvis antal afhænger af rummets størrelse og antallet af beboere;
• I køkken og badeværelse integreres udsugningsdiffusorer, og der føres luftkanaler til ventilationsanlægget med indblæsning og udsugning.

Centrifugalventilatoren omfatter en styreenhed, et filtersystem til luftrensning, en elektromotor og selve radialventilatoren.

Til det ovennævnte ventilationssystem er vægmonterede ventilatorer i serie CF fra Vents med en kapacitet på op til 120 m³/h velegnede.

Det nuværende marked for ventilationsudstyr omfatter en bred vifte af udenlandske producenter: 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.

Produkter fra disse virksomheder er en fremragende løsning til ventilationsopgaver i alle størrelser.

Indenlandske mærker som Vents, Elcom, Domovent og Veza står ikke tilbage i produktionskvalitet og pålidelighed. Hvis du er i tvivl om nøjagtigheden af dine beregninger eller valget af en specifik model, anbefaler vi at kontakte supportafdelingen hos en af virksomhederne.

Hvis du ejer et privat 1-2 etagers hus, en industri- eller erhvervsbygning af lignende størrelse (restaurant, lager, kantine, café, kontor), skal du ved valg af udstyr tage hensyn til rummets volumen, luftskiftehastighed, længde og tværsnit af hovedkanaler.

Multi-zonale luftblæsere eller tagventilatorer i KROM-serien fra Veza, ventilatorer i VN-serien fra Vents og andre klarer nemt opgaver med ventilation og røgudledning.

Vær opmærksom på centrifugalventilatorernes ekstra funktioner og muligheden for integration i forskellige klimaanlæg.

Radiale luftblæsere kan således udstyres med hjælpekomponenter:

• justerbare timere og intervalkontakter, fotosensorer og fugtsensorer;
• hastighedsregulatorer og statusindikatorer;
• overbelastningssensorer for elektromotoren og sensorer for strømsvigt;
• fjederbaserede vibrationsdæmpere eller gummivibrationsisolatorer.

Hvis ventilatoren er placeret inde i en lejlighed eller et hus, kan den dækkes med en aftagelig dekorativ frontplade af aluminium eller plastik, under hensyntagen til rummets indretning.

For mange brugere er støjniveauet et væsentligt kriterium, når de vælger ventilator. Vælger du en støjsvag ventilator til badeværelset? Vi anbefaler at se nærmere på ranglisten over støjsvage ventilatorer.

Konklusioner og nyttig video om emnet

I den følgende video fortæller specialister fra Elcom letforståeligt om centrifugalventilatorer:

Nedenfor ses et fremragende eksempel på montering af en husstandsventilator på badeværelset:

Endnu en mulighed for installation af en lavenergi husstandsventilator i en lejlighed:

Den klassiske centrifugalfan er resultatet af mange års erfaring inden for design og produktion af ventilationsudstyr. Det er ikke kun en fantastisk løsning til industrien, men også et optimalt værktøj til lufttransport i boliger og kontorer.

Overvejer du at købe en centrifugalfan? Eller har du bemærket en uoverensstemmelse i det analyserede materiale? Stil dine spørgsmål, afklar tekniske aspekter i kommentarfeltet.

Eller måske har du allerede installeret sådan en fan på badeværelset? Er du tilfreds med dens ydeevne? Har du valgt den rigtige effekt til dit rum? Send et billede af din fan og efterlad dine kommentarer.