Vrste ventilatora: klasifikacija, namjena i princip njihovog rada

Ventilator je osnova svakog ventilacijskog sustava umjetnog tipa. Uređaj se široko koristi u kućanstvu i nezamjenjiv je u mnogim područjima ljudskog života. Pri planiranju kupnje ventilacijske opreme potrebno je razumjeti specifičnost njegove konstrukcije i djelovanja.

U članku koji je predstavljen za upoznavanje detaljno su opisane vrste ventilatora, njihove konstrukcijske značajke, principi rada i namjena svakog agregata. Mi ćemo Vam reći o prioritetnim smjerovima odabira odgovarajućeg modela. Kod nas ćete saznati kako se odabire uređaj ovisno o uvjetima rada.

Klasifikacija ventilatora prema osnovnim parametrima

Ventilatori su mehanički uređaji namijenjeni za premještanje, dovod ili usis zračnih i plinskih masa. Cirkulacija zraka događa se zbog razlike tlakova između kanala ulaza i izlaza ventilacijske instalacije.

Ventilatori se koriste posvuda. Nezamjenjivi su uređaji pri opremanju dovodno-odsisnog ventilacijskog kompleksa zgrade, puhanju radnih elemenata u klima uređajima i uređajima za grijanje.

Ventilatori su dizajnirani za rad s plinovima čiji stupanj kompresije ne prelazi 1,15. Pritom je razlika pokazatelja tlaka na ulazu/izlazu ograničena na 15 kPa – kod većeg pokazatelja koristi se kompresor.

Opća klasifikacija ventilacijskih instalacija temelji se na različitim parametrima.

Među osnovnim kriterijima gradacije možemo izdvojiti:

• konstrukcija i princip rada uređaja;
• namjena i uvjeti funkcioniranja ventilatora;
• način ugradnje;
• metode spajanja uređaja s elektromotorom;
• tehničke značajke: stupanj zaštite IP, stvoreni tlak, potrošna snaga, frekvencija vrtnje, stupanj djelovanja i razina akustičkog tlaka.

Prema tipu konstrukcije izdvajamo pet modifikacija ventilatora: aksijalne, centrifugalne, dijagonalne, dijametralne i bezlopatične.

Dijagonalni i dijametralni agregati smatraju se inačicom dviju osnovnih skupina ventilacijskih uređaja: aksijalnih i centrifugalnih. Od svojih srodnika bitno se razlikuju novi bezlopatični proizvodi.

S obzirom na uvjete rada, razlikuju se sljedeće vrste ventilatora:

• uređaji za opću upotrebu;
• ventilatori posebne namjene.

U prvu skupinu spadaju agregati predviđeni za rad sa zračnim i neaktivnim plinskim strujanjima čija temperatura ne prelazi +50°C. Druga skupina uključuje specijalnu opremu: termootporne, eksplozijski zaštićene, prašne, korozijski otporne i dimoodvodne.

Prema načinu montaže razlikuju se:

• standardni – postavljanje se vrši na oslonac;
• krovni – montaža na krovu zgrade;
• kanalski – smještaju se unutar ventilacijskog kanala;
• višezonski – modeli predviđeni za spajanje na više zračnih kanala.

Kao pogon ventilacijskog uređaja koriste se elektromotori.

Moguće je nekoliko načina spajanja motora s rotorom:

• izravno spajanje;
• klinasti remenski prijenos;
• bezstupanjsko spajanje.

Nakon određivanja odgovarajuće vrste ventilatora odabire se model s optimalnim tehničkim karakteristikama.

U obzir se uzima površina opsluživanja, mjesto ugradnje, dopuštena razina buke, vlažnost prostorije, potreba zaštite uređaja od ulaska stranih predmeta.

Princip rada različitih vrsta uređaja

Osnovni kriterij odabira ventilatora – njegov uređaj i princip funkcioniranja. Konstrukcijske značajke i tehničke nijanse određuju učinkovitost uređaja, razinu buke, ekonomičnost rada i mogućnost njegove primjene u određenim uvjetima.

Aksijalni agregat – klasični ventilator

Aksijalni (aksijalni) ventilator široko se upotrebljava u kućanskim ventilacijskim sustavima privatnih kuća, u sustavima odvoda zraka za kupaonice, u složenim ispušnim sustavima, kao element hlađenja različite tehnike i elektronike, te u aerodinamičkim tunelima i turboventilacijskim motorima u području zrakoplovstva.

Konstrukcija modela karakterizira se jednostavnošću izvedbe i malim gabaritima. Osnovni elementi: cilindrično kućište, kotač s lopaticama i pogon. Unutarnji promjer cilindra mora osigurati nesmetanu rotaciju radnog kola. Razmak između lopatica i kućišta ograničen je na 1,5% duljine rotirajuće lopatice.

Radi smanjenja hidrauličkih gubitaka i poboljšanja aerodinamičkih karakteristika, konstrukcija se dopunjava kolektorom, difuzorom i oblogom s obje strane radnog kola.

Princip rada: rotirajuće lopatice zahvaćaju zrak i potiskuju ga duž osi rotora. Pomicanje zračnih struja u radijalnom smjeru gotovo da ne postoji. Učinak opreme regulira se okretanjem lopatica.

Posebne značajke aksijalnih modela:

• ne zahtijevaju veliku površinu za ugradnju;
• ekonomična potrošnja električne energije;
• Niska razina buke;
• jednostavnost rada i održavanja;
• niska cijena.

Prednosti rada i korištenja aksijalnih ventilatora uvjetovale su njihovu široku popularnost u kućanstvu. Masovno se primjenjuju kućišni modeli za hlađenje električnih uređaja i prijenosni aksijalni agregati s rešetkom.

Radi pojačanja izmjene zraka u zidne otvore i druge nosive konstrukcije ugrađuju se aksijalni ventilatori sa zidnom pločom. Uređaji mogu funkcionirati u dva načina: usisavanje i potiskivanje zraka.

Centrifugalni model – čvrstoća i visoka snaga

Centrifugalni (radijalni) ventilatori vrlo su učinkoviti – agregati su sposobni generirati visoke tlakove i raditi u teškim uvjetima. Konstrukcija opreme uključuje sljedeće elemente.

Kućište. Difuzorski omotač izrađuje se od lima zakivanjem ili zavarivanjem. Šuplje kućište ima spiralni oblik puža, a u konstrukciji su predviđene usisne i tlačne cijevi. Radi postizanja krutosti, omotač se ojačava rebrima ili poprečnim trakama.

Odozgo se »puž« zatvara dodatnim sandukom ili oblaže panelima za apsorpciju buke. To je potrebno radi smanjenja buke tijekom rada ventilacijskog uređaja.

Radno kolo. Lopatični rotor sastoji se od dva diska, lopatica i glavčine.

Konstrukcija kola određuje uvjete korištenja ventilatora:

• bezdiskni – transport strujanja s krutim česticama;
• jednodiskni – premještanje zračnih medija s malim udjelom krutih frakcija;
• dvostrukodiskni – cirkulacija čistih zračnih masa u različitom rasponu tlakova;
• trodiskusni – osiguravanje dvostranog usisavanja.

Pričvršćivanje kola na osovinu vrši se pomoću glavčina. Za diskove i glavčine pričvršćuju se lopatice.

Lopatice. Radne karakteristike i učinkovitost agregata u cjelini uvelike ovise o obliku lopatica:

• aerodinamičko krilo – osigurava bešumnost, dobar pokazatelj performansi, otpornost uređaja na visoke temperature;
• izvinute unatrag – sprječavaju nakupljanje prašine unutar ventilatora, pogodne za rad u okruženju s visokim podtlakom;
• izvinute naprijed – ventilatori s 'prednjim' rebrima namijenjeni su za rad s velikom količinom zraka i visokim tlakom, odlikuju se otpornošću na eroziju;
• radijalni – uređaji kompaktnih dimenzija sa srednjom učinkovitošću, vodilice rotora obrađene su zaštitnim premazom protiv erozije.

Kod kotača s 'stražnjim' lopaticama razlika između statičkog i ukupnog tlaka nije velika, stoga je njihova razina učinkovitosti visoka. Učinkovitost rada doseže 80%.

Naprijed zakrivljene lopatice stvaraju visoku brzinu zračne struje na izlazu. Agregat zadržava 60% učinkovitosti. Prednost 'prednjih' lopatica je postizanje potrebnih parametara uz manje dimenzije ventilatora.

Kod centrifugalnih uređaja zrak ulazi u aksijalnom smjeru, a izbacuje se u radijalnom. Zračne mase pod djelovanjem centrifugalnih sila kreću se u cilindričnom kućištu.

Cijeli proces može se podijeliti u nekoliko faza:

1. Pri rotaciji kotača zrak između prostora lopatica juri prema rubu rotora.
2. Kao posljedica, u središtu kotača formira se zona niskog tlaka. To dovodi do usisavanja zračnih masa izvana.
3. U središtu komore zračne struje mijenjaju smjer iz aksijalnog u radijalni, ulazeći u odjeljke između lopatica.
4. Zbog brze rotacije zračne mase jure prema unutarnjoj stijenci kućišta.
5. Kinetička energija se djelomično pretvara u energiju kompresije i brzina zraka se smanjuje – unutar 'pužnice' se skuplja voluminozan zračni tok i stvara se nadtlak.
6. Plinovita masa juri prema izlaznom priključku, ulazi u cjevovod, a zatim u radnu zonu.

Centrifugalni agregati primjenjuju se u dovodno-ispušnim sustavima velikih prostorija, garažama, trgovačkim centrima i zgradama gdje je potrebna kontinuirana snažna ventilacija.

Radijalni uređaji koriste se u štetnim proizvodnjama za brzo uklanjanje onečišćenog zraka. Na primjer, u stolarskim ili metaloprerađivačkim radionicama, u pogonima za odvod dima i štetnih para.

Dijagonalni – kombinacija aksijalnog i radijalnog ventilatora

Dijagonalni model – sinteza dvaju tipova ventilatora: aksijalnog i centrifugalnog. Rotor uređaja ima poseban oblik – građa radnog kotača podsjeća na uređaj bubnja u radijalnom ventilatoru. Lopatice rotora smještene su paralelno s osi rotacije.

Kombinirani ventilatori imaju cilindrično kućište i izvana više nalikuju aksijalnim modelima. Međutim, princip rada im je različit zbog konstrukcijskih osobitosti rotora. Zrak se najprije kreće duž osi, a zatim mijenja smjer za 45°.

Zbog centrifugalnog potiskivanja brzina zračne struje raste, a time se povećava i učinkovitost ventilacijske jedinice. Stupanj djelovanja dijagonalnih modela doseže 80 %.

Glavna prednost ventilatora mješovitog tipa jest postizanje kompromisnih vrijednosti između buke, performansi i dimenzija uređaja.

Najčešće se centrifugalno-aksijalni agregati koriste kao kanalni ventilatori u malim i srednjim ventilacijskim sustavima s dugim zračnim kanalima. Koriste se kao ispušne i dovodne jedinice u tlačnim dovodnim sustavima.

Tangencijalna instalacija – ravnomjernost zračnog toka

Tangencijalni (dijametralni) ventilator sastoji se od izduženog kućišta opremljenog difuzorom i priključkom te radnog kola bubnjastog tipa s kosim lopaticama. Zrak se dvaput pomiče okomito na os rotacije cilindra.

Kućište dijametralnog modela podsjeća na kućište radijalnog ventilatora. Razlika je u tome što je kod tangencijalnog agregata zračni kanal smješten uz bočnu ploču.

Posebne značajke dijametralnih uređaja:

• visoki aerodinamički pokazatelji;
• sposobnost isporuke ravnomjerne struje;
• mogućnost okretanja ventilatora radi odabira smjera zračne struje;
• bešumnost rada;
• visok stupanj djelovanja – do 60–70 %.

Područje primjene: stvaranje zračnih zavjesa, fancoil jedinica i uporaba u split sustavima.

Bezlopatični ventilator – inovativna tehnologija

Kućanski bezlopatični ventilatori nedavno su se pojavili na domaćem tržištu ventilacijskih sustava. Njihov se način rada bitno razlikuje od prethodno opisanih modifikacija.

Djelovanje inovativnog uređaja temelji se na težnji medija za izjednačavanjem ravnoteže između tlaka izvana i unutar uređaja, kao i na tehnologiji „zračnog množitelja”.

Sastavni dijelovi uređaja:

• okvir okruglog ili ovalnog oblika namijenjen uvlačenju i ispuštanju zračnih masa;
• postolje za učvršćivanje okvira;
• mini turbina ugrađena u postolje ventilatora;
• motor.

Inovativni ventilator radi prema sljedećem načelu:

1. Nakon uključivanja motora pokreće se turbina.
2. Vrteći se, turbina uvlači zrak kroz perforacije u kućištu postolja.
3. Pod utjecajem turbulencije zrak se ubrzava 15 puta i izlazi kroz izlazne proreze smještene po obodu okvira.

Zračne struje obilaze površinu prstena i usmjeravaju se u željenom smjeru.

Zahvaljujući aerodinamičkim svojstvima ventilacijskog uređaja, u nastali zračni tok uključuje se zrak sa strane i iza prstenastog okvira.

U usporedbi s tradicionalnim modelima, ventilatori bez lopatica imaju niz prednosti:

• glatka regulacija intenziteta zračnog toka;
• udobnost i apsolutna sigurnost korištenja;
• promjena smjera zraka pomoću regulacije položaja prstena;
• učinkovitost rada – potrošnja električne energije 20% manja u usporedbi s aksijalnim modelima.

Glavni nedostaci uređaja: visoka cijena i visoka razina buke.

Ovisnost o uvjetima rada

Prilikom odabira ventilatora važno je uzeti u obzir uvjete njegove uporabe. Za primjenu u agresivnom okruženju razvijene su usko specijalizirane instalacije.

Agregati za uporabu u uobičajenim uvjetima

Ventilatori opće namjene izrađuju se od ugljičnog čelika.

Uređaji su dopušteni za ugradnju uz poštivanje obveznih uvjeta rada:

• sadržaj prašine u zraku za radijalne agregate – ne više od 0,01 g/m³, za aksijalne uređaje – do 0,01 g/m³;
• temperatura radnog okruženja – do +50°C;
• odsutnost kemijski agresivnih, eksplozivnih komponenti, vlakana i ljepljivih čestica u zraku.

Plinsko-parno-zračno okruženje ne smije izazivati ubrzane korozijske procese, dopuštena brzina razgradnje metala je 0,1 mm godišnje. Ako temperatura rada poraste iznad granične vrijednosti, pogoršava se rad motora, koji je obično smješten u toku premještenih zračnih masa.

Postoje čelični toplinski otporni ventilatori opće namjene. Maksimalna temperatura premještenog sastava je do +200°C. Domaći proizvodi označavaju se slovima "Ž" i "Ž2".

Modeli opće namjene koriste se u sustavima zračnog grijanja i ventilacije javnih, stambenih i industrijskih zgrada, kao i za druge sanitarne i tehničke svrhe.

Ventilacijske instalacije posebne namjene

Ventilatore specijalne namjene uobičajeno je dijeliti u pet skupina:

• prašinske;
• toplinski otporne;
• eksplozijski zaštićene;
• korozijski otporne;
• za odvod dima.

Prašinski agregati koriste se za čišćenje zračnih masa od prašine i čestica prljavštine: drvene i metalne strugotine, zavarivačke troske, zrnastih otpadaka. Zračni tok, prolazeći kroz cijevi, mijenja smjer iz aksijalnog u radijalni. Zbog centrifugalne sile mijenja se i brzina zračnog toka.

Prašinski uređaji izrađuju se od mesinga, ugljičnog ili nehrđajućeg čelika. Maksimalna temperatura radnog okruženja iznosi +80°C. Postoje modeli mješovitog tipa: prašinski, eksplozijski zaštićeni i toplinski otporni.

Radijalni ventilatori za prašinu male snage ugrađuju se u vozila koja prevoze zrnate smjese. Uređaji visokog tlaka koriste se u velikim proizvodnim halama.

Termootporni agregati namijenjeni su za premještanje zraka čija temperatura prelazi +80 °C.

Zbog strogih uvjeta rada, ventilatori moraju imati posebne karakteristike:

• toplinska izolacija elektromotora i njegovo izmještanje izvan struje zraka;
• visoka razina zaštite motora – IP44 i više;
• izrada konstrukcijskih elemenata od vatrootpornih materijala (termootpornog poliamida, aluminijske legure, nehrđajućeg ili ugljičnog čelika);
• širok raspon radnih temperatura.

Vatrootporni ventilatori koriste se u uređenju ventilacijskih sustava kupelji i sauna, odvodu visokotemperaturnog ispušnog zraka iz kamina ili peći, uklanjanju produkata izgaranja s proizvodnih mjesta.

Vatrootporni agregati mogu imati aksijalnu ili radijalnu izvedbu. Najčešće se visokotemperaturni ventilatori primjenjuju u ventilacijskim kanalima, ali postoje modifikacije koje se montiraju bez zračnih voda.

Eksplozijsko zaštićena ventilacijska oprema namijenjena je za odvod eksplozivnih plinskih smjesa. U ovu kategoriju spadaju smjese u kojima pri zapaljenju najmanje čestice zapali cijeli preostali volumen plina.

Zahtjevi za eksplozijsku sigurnost električne opreme regulirani su direktivama ATEX EC. Ovisno o stupnju eksplozivnosti zona, ventilacijske instalacije mogu se zaštititi:

• kvarcnim ili uljnim punjenjem ovojnica vodljivih dijelova;
• brtvljenjem kompaundom – polimerni materijal;
• eksplozijski nepropusnim premazima.

Materijali za izradu ulaznih kolektora, radnih kotača, kućišta su nehrđajući čelik, aluminijske legure i skupine heterogenih materijala: nehrđajući čelik-mjed, bronca, elektroprovodna plastika.

Heterogeni materijali kombiniraju se na takav način da pri udaru ili trenju jedan o drugi ne može nastati iskra.

Korozijski otporni ventilatori namijenjeni su za transport agresivnih neeksplozivnih zračno-plinskih smjesa s neznatnim sadržajem prašine, kao i odsutnošću vlaknastih i ljepljivih komponenata.

Materijali izrade dijelova uređaja: titanijske legure, polipropilen, vinilplast. Kao opcija, radni elementi prevlače se antikorozijskim premazom – korozijski otpornim čelikom marke 08H13 ili titanijskom legurom.

Područje primjene „protivhrđajućih” ventilatora:

• crna metalurgija;
• tehnološke linije za proizvodnju mineralnih gnojiva;
• proizvodnja ugljika;
• dovod zraka u kotlove s kipućom smjesom;
• organizacija cirkulacije vodene pare s primjesama fenola, lužine i sumporovodika;
• linije koksno-kemijskih kombinata.

Ventilatori za odvod dima – snažne vatrootporne jedinice koje se ugrađuju u ventilacijski sustav zgrade i rade na ispuh dima iz prostorije. Prema jedinicama se postavljaju visoki tehnički zahtjevi.

U slučaju požara, ventilator mora neprekidno funkcionirati tijekom 2 sata pri temperaturi ispušnog zraka do +400°C. Pri porastu temperature do +600°C – do 1 sata.

Područje primjene – sustavi protudimne ventilacije zgrada različite namjene. „Dimovodi“ se instaliraju na krovu prostorije pomoću montažne prirubnice i spajaju se s odvodnim kanalima dima.

Ovisno o konstrukciji ventilatora može se izvoditi dvostrani ili četverostrani ispuh dima u horizontalnom ili vertikalnom smjeru. Predviđena je mogućnost funkcioniranja jedinica u režimu opće izmjenske ventilacije kuće.

Tipovi ventilatora prema načinu montaže

Kao što je gore navedeno, prema metodi montaže ventilacijski uređaji dijele se u 4 grupe: standardne, krovne, kanalske i višezonske.

Obični ventilatori u pravilu dolaze u kompletu s potpornim okvirom ili držačem. Njihova montaža ne izaziva nikakve poteškoće.

Krovne jedinice ugrađuju se na krov zgrade i djeluju kao završna karika ventilacijskog sustava zgrade. Takvi su ventilatori izloženi djelovanju negativnih vanjskih čimbenika (kiša, snijeg, udari vjetra), stoga se izrađuju od posebno čvrstih materijala. Gotovo svi modeli opremljeni su zaštitnim konusom koji sprječava začepljenje kućišta.

Krovni ventilacijski uređaji rade po aksijalnom ili centrifugalnom principu. Prva se varijanta češće koristi za uobičajeno okruženje, a druga – za prašnjavo i agresivno.

Pri odabiru krovnog ventilatora uzima se u obzir specifičnost prostorije koja se oprema. Primjerice, za dječji vrtić, bolnicu ili školu odabire se model s niskom razinom buke. Za proizvodnu radionicu prioritet će biti snaga opreme.

Kanalske ventilacijske jedinice smještaju se u ventilacijske kanale i obavljaju odvod i dovod zraka kroz sustav zračnih kanala. Konstrukcija kanalskih ventilatora obično je dijagonalnog ili radijalnog tipa, rjeđe – aksijalnog.

Odabir uređaja obavlja se u skladu s oblikom zračnog kanala. Proizvode se jedinice za okrugle, kvadratne i pravokutne šahtove.

Kanalski ventilatori pravokutnog ili kvadratnog oblika izrađuju se od metala, okrugli – od plastike. Metalno kućište je otporno na habanje i čvrsto, a plastično – manje bučno.

Višezonske ventilacijske jedinice opremljene su kućištem koje omogućuje spajanje više usisnih zračnih kanala koji dolaze iz različitih zona. Takvi ventilatori su nezamjenjivi u prostorijama gdje je potrebno urediti odsis u različitim sobama, a odvodni zračni kanal je samo jedan.

Višekanalni agregati omogućuju optimizaciju sustava zračnih kanala, smanjenje kapitalnih troškova i radnog intenziteta radova na uređenju ventilacijskog sustava kuće

Dodatna prednost je pojednostavljenje rada. Potrebno je održavati jedan, a ne nekoliko ventilatora.

Raznolikosti kućnih ventilacijskih modela

Kućanski ventilatori dodatno se klasificiraju prema mjestu ugradnje.

Prozorski. Uređaj se montira u prozor ili zid pokraj prozora, nema zračnog kanala. Takva se oprema uglavnom koristi u javnim ustanovama: kafićima, frizerskim salonima itd. Samostalno urezivanje u ugrađene PVC prozore je problematično.

Prozorski ventilatori proizvode se s okruglim i kvadratnim profilom. Neki modeli opremljeni su povratnim ventilom koji sprječava prodiranje prašine u unutrašnjost stana

Kuhinjski. Uklanjaju pare i razne mirise koji nastaju tijekom kuhanja. Ventilator se montira izravno u odsisni poklopac. Ovisno o konstrukciji razlikuju se ravne, kupolaste i ugrađene nape. Kuhinjski ventilatori moraju biti otporni na toplinu i imati vanjsku zaštitnu mrežicu.

Oprema za sanitarni čvor. Za povećanje učinkovitosti odsisne ventilacije WC-a i kupaonice koriste se nadogradni zidni i stropni ventilatori. Kompaktni agregati su ekonomični i jednostavni za ugradnju.

Unutarnji dio kućišta smješta se u ventilacijski kanal, a vanjski strši i zatvara se ventilacijskom rešetkom. U kupaonici je preporučljivo koristiti ventilator s hidro-senzorom

Bez obzira na vrstu odabranog ventilatora, posebnu pozornost treba obratiti na oznaku uređaja, naime – stupanj zaštite IP. IP standard karakterizira zaštitu opreme u neagresivnom okruženju.

Prva znamenka ima vrijednost u rasponu 0-6 i označava stupanj zaštite od prodora stranih predmeta, prašine i dodira s rukama

Stupanj zaštite od prodora vlage u unutrašnjost kućišta označava druga znamenka oznake.

Visoka vjerojatnost prodiranja vode u uređaje s vrijednošću «0». Dopušteni su za ugradnju samo u «suhim» prostorijama. Najviši stupanj zaštite «8» jamči očuvanje ventilatora pri potpunom uranjanju u vodu.

Zaključci i koristan video na temu

Video #1. Načelo rada i konkurentske prednosti ventilatora bez lopatica:

Video #2. Uređaj centrifugalnog ventilatora VCUN:

Video #3. Konstrukcija kanalnog ventilatora okruglog oblika:

Modelna izvedba i tehničko-eksploatacijske karakteristike ventilatora omogućuju odabir optimalne opreme, kako za kućanstvo, tako i za industrijsku primjenu. Konstrukcije ventilacijskih jedinica stalno se usavršavaju, prilagođavajući se potrebama kupaca.

Javila su se pitanja tijekom upoznavanja s člankom? Želite li prijaviti korisne nijanse pri odabiru opreme? Napišite, molim, komentare u bloku koji se nalazi ispod.