Wentylacja mechaniczna lub klimatyzacja nie mogą pracować bez udziału wentylatora. Projektanci w większości przypadków dobierają rodzaj i wielkość wentylatora wraz z silnikiem elektrycznym z katalogu ulubionego producenta. Niestety to za mało, aby układ pracował poprawnie. W artykule tym zaprezentowany zostanie prawidłowy tok postępowania podczas doboru samego wentylatora oraz elementów współpracujących.

Dobór wentylatora

Po zaprojektowaniu wentylacji lub klimatyzacji, po obliczeniu oporów przepływu powietrza dobieramy wentylator. Do doboru wentylatora potrzebne są dwa podstawowe parametry:

Podstawą doboru wentylatora do projektowanej instalacji jest jego charakterystyka sporządzona przez producenta. Prawidłowo dobrany punkt pracy wentylatora powinien znajdować się w obszarze jego maksymalnej sprawności. Na wykresie na rysunku 1 pokazano przykładową charakterystykę wentylatora promieniowego wg nieistniejącej już BN-72/1388-04 (jest to charakterystyka obiektywna).

Nanosząc na charakterystykę parametry wentylatora np. V₁ = 1,27 m³/s i ∆P1 = 314 Pa, dobrano urządzenie ze sprawnością η = 0,82, oraz liczbą obrotów n = 940 obr/min.

Przy doborze wentylatora bardzo ważne jest dokładne obliczenie oporu przepływu powietrza (spiętrzenia) przez instalację. Jeżeli rzeczywisty opór przepływu będzie większy od przyjętego to wydajność wentylatora będzie mniejsza od wymaganej, czyli ilość wymian powietrza w wentylowanym pomieszczeniu będzie mniejsza od obliczonej.

W naszym przypadku, jeżeli ∆P_P = 390 Pa to strumień objętości powietrza zmaleje do V₂ = 1,00 m³/s.

Jeżeli opory przepływu będą mniejsze od przyjętych to strumień objętości powietrza będzie większy. Jeżeli różnica będzie dotyczyła tylko wentylatora nawiewnego lub wywiewnego to otrzymamy w wentylowanych pomieszczeniach odpowiednio nadciśnienie lub podciśnienie. Jeżeli wyznaczony punkt nie leży na charakterystyce wentylatora, wówczas należy dobrać wentylator z najbliższej charakterystyki i przez zmianę liczby obrotów dostosować go do wymaganych warunków pracy.

Rys. 1. Charakterystyka aerodynamiczna wentylatora promieniowego

Nową liczbę obrotów – n można otrzymać ze wzorów:

ϕ = 40% i gęstości powietrza
ς = 1,20 kg/m³ oraz dla ciśnienia barometrycznego b = 1013 hPa (760 Torr). Jeżeli wentylator jest przeznaczony do pracy w innych warunkach to należy obliczyć rzeczywistą wartość strumienia objętości powietrza.

Rodzaje wentylatorów

W technice wentylacyjnej i klimatyzacyjnej mamy do czynienia z wentylatorami:

Rys. 2, 3. Wentylator osiowy w wykonaniu ściennym oraz kanałowym	Rys. 4. Wentylator jednostronny i dwustronny z wlotem powietrza po obu stronach obudowy wentylatora

Wentylator w warunkach rzeczywistych

Jeżeli wentylator przeznaczony jest do pracy w innych parametrach powietrza niż standardowe, przedstawione wcześniej, to należy rzeczywistą wartość strumienia objętości powietrza obliczyć ze wzoru nr 3:

gdzie:

t – rzeczywista temperatura przetłaczanego powietrza [^oC]

Przy ciśnieniu barometrycznym innym niż 1013,25 hPa (760 Torr) nową wartość strumienia objętości powietrza należy obliczyć ze wzoru nr [4]

b – rzeczywiste ciśnienie barometryczne, w hPa, panujące na wysokości ustawienia wentylatora nad poziomem morza.

Dla ułatwienia obliczeń można skorzystać z wykresu na rysunku 5, z którego można obliczyć osobno: wartość f_T – przy ciśnieniu barometrycznym b = 1013,25 hPa, lub wartość f_G – przy temperaturze t = 20^oC.

Rys. 5. Wykres do ustalania współczynnika korygującego – f przy określaniu strumienia objętości powietrza w funkcji temperatury i ciśnienia

Można też od razu obliczyć iloczyn obu wartości f = f_T x f_G, dla rzeczywistej temperatury t i rzeczywistego ciśnienia barometrycznego b. W takim wypadku nasz wzór na wartość strumienia przyjmie postać:

Analogicznie przy doborze wentylatora do pracy w powietrzu o gęstości innej niż 1,20 kg/m³ nową wartość strumienia objętości powietrza należy obliczyć z wzoru nr 6:

gdzie:

ρ – rzeczywista gęstość powietrza w kg/m³.

Wartość ρ dla innych temperatur i wilgotności względnych powietrza można ustalić z tabeli nr 1.

 

Jeżeli wszystkie czynniki występują równocześnie to:

Rodzaje współpracy wentylatorów

Jeżeli nie możemy uzyskać wartości wymaganego strumienia objętości powietrza lub wartości wymaganego ciśnienia dyspozycyjnego to możemy zastosować pracę dwóch wentylatorów ustawionych równolegle lub szeregowo.

 

Na rysunku 7 przedstawiona została charakterystyka pracy wentylatorów w układzie szeregowym w trybie normalnym oraz awaryjnym, przy wyłączeniu jednego z nich.

Rys. 6. Konstrukcja dwóch wentylatorów osiowych w układzie równoległym wraz z przykładową charakterystyką	Rys. 7. Praca szeregowa wentylatorów osiowych w ruchu normalnym i awaryjnym: A – charakterystyka sieci, V – charakterystyka wentylatora; B1 – punkt pracy dwóch wentylatorów; B2 – punkt pracy jednego wentylatora (przy awarii drugiego)

Rodzaje napędów wentylatorów…

…promieniowych

Przy wentylatorach promieniowych mogą występować trzy rodzaje przeniesienia napędów: bezpośredni, z przekładnią pasową oraz ze sprzęgłem, które pokazano na rys. 8.

Rys. 8. Rozwiązania przeniesienia napędu wentylatorów promieniowych jednostronnie ssących: 1 – króciec ssawny, wirnik, 3 – obudowa, 4 – podstawa napędu (łożysk wału), 5 – łożysko wału napędowego, 6 – sprzęgło, 7 – silnik elektryczny, 8 – koło przekładni pasowej

Sposób ustawienia silnika w stosunku do wentylatora przy napędzie poprzez przekładnię pasową z silnikiem obok wentylatora pokazano na rys. 9, zaś a z silnikiem w osi wentylatora na rys. 10.

Rys. 9, 10. Przekładania pasowa z silnikiem umieszczonym obok i w osi wentylatora

Dobór silnika (...)


Przekładnia pasowa (...)


Połączenie wentylatora z instalacją (...)


Złączki elastyczne (...)


Otwory wlotowe (ssące) (...)


Kształtki przyłączeniowe (...)


Wentylatory promieniowe (...)


Wentylatory osiowe (...)


Wentylatory dachowe (...)

Uwagi autora

Wentylatory dachowe specjalnego wykonania np. firmy UNIWERSAL posiadają dwie funkcje wentylatora i wywietrznika. Połączenie obu funkcji jest ciekawe, ale musi byś stosowane z w sposób przemyślany. Widziałem projekty wielkich hal magazynowych z zastosowaniem takich wywietrzników. Koncepcja zakładała usuwanie powietrza przez stropodach, a nawiew przez wrota magazynowe. Jeżeli ma to działać przy pomocy wentylatora, to opór przepływu powietrza pokazany szkicowo na rys. 33 będzie mniejszy od rzeczywistego oporu powietrza przepływającego przez halę – wentylator będzie pracował na obieg, a magazyn pozostanie bez wentylacji.

 

W przypadku central podwieszanych (rys. 34) należy pamiętać, że są one obsługiwane od dołu – musi być więc dostęp dla obsługi. W centralach takich filtry są wymieniane od spodu, nie mogą więc znajdować się w pomieszczeniach czystych, laboratoriach, kuchniach itp.