Centrifugalni ventilator: specifičnost uređaja i princip rada instrumenta

Razvojem industrijskog sektora, veliki broj tehnoloških procesa zahtijevao je prisilnu opskrbu zrakom. Nije ostao po strani ni kućanski sektor. Za osiguranje nekih vrsta komunikacija potreban je redoviti dotok svježeg zraka.

Elegantno rješenje ovog problema postao je centrifugalni ventilator, koji je sposoban u autonomnom načinu rada potiskivati potrebnu količinu zračne mase. No kako je ustrojen i kako radi? Upravo ćemo ta pitanja detaljno razmotriti u našem članku.

Razmotrit ćemo konstrukcijske značajke uređaja, njegove mogućnosti, područje primjene, najbolje proizvođače čiji su proizvodi zastupljeni na tržištu. Također ćemo dati preporuke za odabir odgovarajućeg modela ventilatora.

Bit potiskivanja i razrjeđivanja zraka ventilatorom

Ventilator predstavlja mehaničku konstrukciju koja može obrađivati tok plinovozračne smjese povećanjem njezine udjelne energije za naknadno premještanje.

Takva arhitektura agregata pruža mogućnost stvaranja efekta potiskivanja ili razrjeđivanja radnog plina u prostoru povećanjem ili smanjenjem tlaka (mehanizam pretvorbe energije).

Pod plinskim tlakom podrazumijeva se beskonačni proces kaotičnog gibanja molekula plina koje udarajući o stijenke zatvorenog prostora stvaraju tlak na njih.

Slijedno, što je veća brzina tih molekula, to je više udaraca i viši tlak. Plinski tlak jedna je od glavnih karakteristika plina.

S druge strane, svaki plin ima još dva parametra: volumen i temperaturu. Volumen je količina prostora koji plin ispunjava. Temperatura plina je termodinamička karakteristika koja povezuje brzinu molekula i tlak koji one stvaraju.

Na ova “tri kita” počiva molekularno-kinetička teorija, koja je osnova za opisivanje svih procesa povezanih s obradom plinova i plinskih smjesa.

Proces tlačenja predstavlja prisilno koncentriranje molekula u zatvorenom prostoru iznad određene norme. Na primjer, uobičajeni tlak zraka na površini Zemlje iznosi približno 100 kPa (10⁵ kilopaskala) ili 760 mmHg (milimetara živinog stupca).

S povećanjem visine iznad površine Zemlje tlak postaje manji, a zrak postaje rijeđi.

Atmosferski tlak – težina stupca zraka u odnosu na površinu iznad koje se nalazi. Nije masa, već težina P=mg. Mjeri se barometrom, a ostale vrste tlaka određuju se manometrom.

Razrijeđenje je obrnuti proces tlačenju, tijekom kojeg molekule napuštaju zatvoreni sustav. Volumen ostaje isti, a broj molekula se višestruko smanjuje, stoga se smanjuje i tlak.

Učinak tlačenja neophodan je za prisilno pomicanje zraka. Moguća je varijanta pomicanja zraka kroz učinak razrijeđenja: za uspostavljanje ravnoteže tlaka u cijelom sustavu, molekule se pomiču od područja s većom koncentracijom molekula do područja s manjom koncentracijom.

Na taj se način događa pomicanje molekula plina.

Za određivanje brzine strujanja zraka izvan ili unutar zgrade često se koristi poseban instrument – anemometar. Nezamjenjivi uređaj za projektiranje ventilacijskih sustava.

Postoje različite konfiguracije ventilacijskih sustava, ali ih se uvjetno može podijeliti u nekoliko klasa prema određenim parametrima:

1. Prema namjeni. Razlikuju se ventilatori opće i posebne namjene. Ventilatori se koriste za uobičajeno pomicanje plina. Posebni ventilatori koriste se za pneumatski transport, prijenos agresivnih i eksplozivnih plinskih smjesa.
2. Prema brzohodnosti. Postoje s malom, srednjom i visokom specifičnom frekvencijom vrtnje kotača s lopaticama.
3. Prema rasponu tlaka. Poznati su sustavi generiranja niskog (do 1 kPa), srednjeg (1–3 kPa) i visokog (više od 3 kPa) tlaka.

Neki industrijski i kućanski procesi koji koriste puhala odvijaju se u ekstremnim uvjetima okoliša, stoga se prema opremi postavljaju odgovarajući zahtjevi.

Stoga se može govoriti o prašnim, vlagootpornim, termootpornim, korozijski otpornim, iskrozaštitnim agregatima i uređajima za uklanjanje dima te običnim ventilatorima.

Informacije o vrstama ventilatora detaljno su obrađene u drugom našem članku.

Konstrukcija ventilatora centrifugalnog tipa

Sustav centrifugalne konstrukcije predstavlja tlačni mehanizam s radijalnom arhitekturom, koji može generirati tlak bilo kojeg raspona.

Namijenjen za transport jedno- i višeatomnih plinova, uključujući kemijski “agresivne” spojeve.

Konstrukcija je “odjevena” metalnim/plačičnim kućistem koje se naziva zaštitni poklopac. Ovojnica štiti untrašnju komoru od prašine, vlage i drugih tvari koje mogu negativno utjecati na rad agregata.

Kvalitetni ventiacijski proizvod uvijek ima odredenu klasu zaštite. Stupanj zaštite ovojnice (Ingress Protection) – jedinstveni međunarodni standrad kvalitete proizvoda koji odredjuje ravinu zašićenosti opreme od utjecaja okoline.

Ventilator radijalnog tipa razvija znatno veći tlaka od aksijalne varjante. To je zbog prijenosa energije na količinu zraka koja ulazi u bubanj, koja se formira pri prijelazu od ulaza do izlaza iz sustava.

Mehanizam se pokreće elekričnim motorom ili motorom s untrašnji m izgaranjem (karakterištično za industrijsk e ventilator e). Najčešća metoda je elekrični motor koji okreće osovinu s impelerom.

Poznato je nekoliko načina prijenosa rotacijskog gibanja s motora na impeler:

• elastična spojka;
• klinasti remenski prijenos;
• besstupanjska transmisija (hidraulička ili induktivna klizna spojka).

S obzirom na postojanje ogromnog broja proizvođačkih tvrtki koje stvaraju jedinstvene sustave s vrlo različitim dinamičkim parametrima, potrošačima je na raspolaganju prilično širok asortimen ventilatora.

U kućištu se nalaze dva glavna kanala: ulazni i izlazni. Plinska smjesa ulazi u prvi kanal, premješta se u komoru, tamo se obrađuje, a zatim izlazi u drugi.

Kao rezultat pojačanog rada programera, imamo širok spektar primjene ovakvih strojeva, uključujući:

• sustave ventilacije i grijanja u privatnim i višekatnim kućama;
• dovod i pročišćavanje zraka za nestambene zgrade;
• filtracijske sustave u poljoprivredi;
• izvođenje tehnoloških procesa u lakoj i teškoj industriji različitih smjerova.

Postoje također varijante primjene puhala u sustavima gašenja požara i izuzetno brze izmjene zraka u zatvorenom prostoru.

Takvi ventilatori rade s visokotemperaturnim plinskim smjesama, što obvezuje proizvođače da u tehničku dokumentaciju uključe informacije o usklađenosti svoje opreme s međunarodnim standardima.

Provjerena i jednostavna konstrukcija centrifugalnog mehanizma ima niz očitih prednosti:

• visoka pouzdanost i neusporediva učinkovitost;
• lakoća i dostupnost održavanja opreme;
• sigurnost integracije i rada agregata;
• minimalni troškovi za energiju i popravak u slučaju kvara.

Osim toga, puhala se odlikuju prilično niskim pragom buke, što im omogućuje primjenu u kućnim uvjetima. Centrifugalni ventilatori također imaju iznimno dug vijek trajanja zahvaljujući odsutnosti izravnog dodira radnih dijelova mehanizma u radnoj komori.

Značajke radnog ciklusa uređaja

Razmotrimo opći princip rada centrifugalnog puhala radijalne konstrukcije. Napominjemo da stručnjaci razlikuju dvije osnovne konstrukcije ventilatora: s aksijalnim i radijalnim smještajem ulaznog otvora u koji se usisava zračna struja.

To prije svega utječe na način ugradnje ventilatora u sustav i praktički ne utječe na ukupnu učinkovitost.

Ventilator radijalnog tipa može raditi kako s običnim zrakom koji uzima iz prostora, tako i s protočnim zrakom koji prolazi kroz zračni kanal (efekt ravnoteže područja s različitim tlakom).

Aksijalni ulazni otvor karakterističan je za tlačna puhala opće namjene. Radijalni smještaj ulaza struje karakterističan je za puhala za glavne vodove (magistralna puhala).

U prvom stupnju radnog ciklusa ventilatora, zračni tok se kreće prema površini brzo rotirajućeg impelera. Lopatice impelera dijele zrak na male volumene koji se premještaju unutar radne komore.

Ovdje se odvija nakupljanje zračne mase, odnosno izravno sabijanje zračne mase u mali volumen.

Sama konstrukcija kućišta agregata ima svoje posebnosti.

Poznata su dva najčešća oblika kućišta:

• okrugli;
• spiralni.

Okrugli oblik kućišta karakterističan je za ventilatore koji premještaju ogromnu količinu zraka u kratkom vremenu procesa. Spiralni oblik svojstven je ventilatorima koji dodatno obavljaju sabijanje zračnog volumena i stvaranje srednjeg i visokog tlaka.

U drugom stupnju dolazi do tlačenja zraka u radnoj komori. Kao što je poznato, pri konstantnom volumenu s povećanjem ukupne mase molekula plina povećava se broj sudara molekula, a time i njihova brzina. Posljedično, tlak plina se također povećava.

Velik značaj imaju oblik i broj lopatica. Sve varijante impelera bez iznimke testiraju se u aerodinamičkim tunelima radi određivanja optimalnih uvjeta rada.

U završnom stupnju odvodi se stlačeni plin iz radne komore prema izlaznom otvoru. Daljnje, zrak prelazi u središnji zračni kanal i kreće se u navedenom smjeru.

Proces razrjeđivanja odvija se upravo suprotno. Zrak se uzima iz zračnog cjevovoda ili zatvorenog prostora gdje je potrebno stvoriti razrjeđeno područje i odvodi se u okolinu ili drugi ograničeni prostor.

Specifikacija centrifugalnog ventilatora

Kompresorski sustavi karakterizirani su nizom konstrukcijskih i dinamičkih razlika koje je potrebno uzeti u obzir pri njihovom odabiru i ugrađivanju u ventilacijski sustav.

U specifikaciju se ubraja:

• sama konstrukcija puhalice;
• tip motora;
• upravljački blok;
• smještaj rotora i prijenos rotacijskog gibanja od motora;
• kut položaja ulazne i izlazne cijevi;
• materijal od kojeg su izrađeni dijelovi proizvoda, njegove dimenzije i težina.

Stručnjaci također obraćaju pozornost na usklađenost proizvoda s međunarodnim normama: standardima ISO/IEC i GOST, oznakama IP, direktivama ATEX itd.

U dinamičke značajke ubrajaju se tehnički parametri performansi puhalice: generirani tlak i koeficijent pada tlaka, brzina i maksimalna temperatura toka, frekvencija vrtnje vratila i razina zvučnog tlaka, učinkovitost i snaga motora.

Tlačeni tlak – maksimalna vrijednost koju je ventilator sposoban stvoriti tijekom rada u nazivnom režimu.

P_v = P_sv + P_dv,

Gdje: P_v – ukupni tlak, P_sv – statički tlak, P_dv – dinamički tlak.

Koeficijent pada tlaka – razlika između ulaznog i generiranog tlaka (bar).

Volumenski protok zraka – količina plinske smjese koja se premješta u jedinici vremena (kapacitet). Obično se izračunava u m³/h za domaće proizvođače, l/min – za strane.

Frekvencija vrtnje – broj punih okretaja rotora u jedinici vremena. Izračunava se u okr/s ili Hz. Treba imati na umu da razina opterećenja ventilatora ne smije prelaziti 75% maksimalnog.

Radeći dulje vrijeme u režimu preopterećenja s velikom frekvencijom vrtnje, ventilator se pregrijava i može brzo pokvariti. Ali taj se proces može kontrolirati upravljajući njime po vlastitoj želji. U tu svrhu koristi se regulator brzine vrtnje ventilatora.

Zvučni tlak – razina buke od rotirajućih dijelova i trenja zraka o metal. Mjeri se na udaljenosti od 3 metra od izvora, kada radi u režimu maksimalnog opterećenja. Buku je potrebno uzeti u obzir pri odabiru ventilatora koji neprekidno radi.

Većina opreme opremljena je prigušivačima buke i pozadinskih zvukova. Norme za buku: ne više od 50 dB(A) za stambene prostorije i ne više od 75 dB(A) za industrijske.

Jedan od uređaja s vrlo niskom razinom buke je bezlopatični ventilator.

Koeficijent korisnog djelovanja ventilatora umnožak je triju dolje navedenih koeficijenata:

• gubici u protoku zraka;
• propusti kroz zazore u konstrukciji;
• mehanički koeficijent korisnog djelovanja proizvoda.

Za centrifugalne ventilatore ukupni KKD je u rasponu od 0,7 do 0,85, za aksijalne (kanalske) – ne više od 0,95. Prilikom odabira radijalnog ventilatora potrebno je uzeti u obzir faktor sigurnosti elektromotora 1,2. To jest, odabrati snagu elektromotora 20% veću od potrebne.

Snaga elektromotora ventilatora određuje se formulom:

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

Gdje: Q – kapacitet (volumenski protok zraka), P – generirani tlak.

Odabir ventilatora prema zahtjevima

Proces odabira ventilacijske opreme za industrijski objekt (radne hale, hangara) prilično je zanimljiv i složen proces koji treba obaviti stručnjak. Značajke ventilacije proizvodnih prostora detaljno su razmotrene ovdje.

Za obične stanove i privatne kuće već postoje gotova rješenja. U općenitom slučaju (za 2–3 sobni stan) imamo sljedeću arhitekturu ventilacijskog sustava:

• u stambenim sobama ugrađuju se prozračivači, čiji broj ovisi o veličini prostorija i broju stanara;
• U kuhinji i kupaonici integriraju se ispušni difuzori te se postavljaju zračni kanali do dovodno-ispušne jedinice.

Centrifugalni ventilator uključuje upravljačku jedinicu, filtarski sustav za pročišćavanje zraka, elektromotor i sam radijalni ventilator.

Za gore navedeni ventilacijski sustav prikladni su zidni ventilatori serije CF proizvođača Vents s protokom do 120 m³/h

Trenutno tržište ventilacijske opreme predstavljeno je širokim spektrom inozemnih proizvođača: 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.

Proizvodi ovih tvrtki bit će izvrsno rješenje za ventilacijske zadatke bilo kojeg opsega.

Ne zaostaju za njima u kvaliteti proizvodnje i pouzdanosti opreme domaći brendovi Vents, Elcom, Domovent i Veza. Ako sumnjate u točnost izvršenih proračuna ili odabir konkretnog modela, preporučujemo da se obratite službi podrške bilo koje od tvrtki.

Ako ste vlasnik privatne kuće od 1 do 2 kata, proizvodne ili poslovne zgrade slične površine (restoran, skladište, kantina, kafić, ured), pri odabiru opreme potrebno je uzeti u obzir volumen prostorija, stupanj izmjene zraka, duljinu i presjek glavnih cjevovoda.

Sa zadacima ventilacije i odvoda dima lako će se nositi višezonski puhala ili krovni ventilatori serije KROM tvrtke Veza, ventilatori serije VN tvrtke Vents i drugi.

Obavezno obratite pozornost na dodatne funkcionalnosti centrifugalnih ventilatora i mogućnost integracije u različite sustave klimatizacije.

Tako se radijalna puhala mogu opremiti pomoćnim komponentama:

• podesivim timerima i intervalnim prekidačima, foto senzorima i detektorima vlage;
• regulatorima brzine i indikatorima stanja;
• senzorima preopterećenja elektromotora i nestanka napajanja;
• opružnim apsorberima vibracija ili gumenim izolatorima vibracija.

Ako je ventilator smješten unutar stana ili kuće, može se zatvoriti uklonjivom prednjom dekorativnom pločom od aluminija ili plastike, uzimajući u obzir interijer prostorije.

Za mnoge korisnike važan kriterij pri odabiru ventilatora je razina buke. Birate li tihi ventilator za kupaonicu? Preporučujemo da se upoznate s ljestvicom tihih ventilatora.

Zaključci i koristan video na temu

U sljedećem videu stručnjaci tvrtke Elcom pristupačno govore o centrifugalnim ventilatorima:

Ispod je prikazan izvrstan primjer montaže kućnog ventilatora u kupaonici:

Još jedna mogućnost ugradnje kućnog ventilatora male snage u stanu:

Klasični centrifugalni ventilator rezultat je višegodišnjeg iskustva u području projektiranja i proizvodnje opreme za ventilaciju. To nije samo izvrsno rješenje za industriju, već i optimalan alat za transport zraka za stambene i poslovne prostore.

Razmišljate li o nabavci centrifugalnog ventilatora? Ili ste primijetili neslaganje u rastavljenom materijalu? Postavljajte svoja pitanja, pojašnjavajte tehnološke aspekte u bloku komentara.

Ili ste možda već ugradili takav ventilator u kupaonici? Jeste li zadovoljni njegovim radom? Jeste li pravilno odabrali snagu uređaja za svoju prostoriju? Pošaljite fotografiju svog ventilatora i ostavite svoje komentare.