Trendy w rozwoju wentylatorów
Ocena użytkowników: / 1
SłabyŚwietny 
Data dodania: 18.01.2017

Przez ostatnie lata istotnym czynnikiem napędzającym rozwój technologiczny wentylatorów stała się konieczność spełnienia wymagań prawnych – od wymogów bezpieczeństwa (np. wentylatory przeciwwybuchowe czy chemoodporne) poprzez coraz ostrzejsze wymagania dotyczące energooszczędności urządzeń i ich proekologicznego charakteru.

 

 

 

2016 12 54 1Dr Bruno Lindl, Dyrektor Zarządzający ds. badań i rozwoju w ebm-papst:


− Nawet jeśli nasze silniki już osiągnęły bardzo wysokie poziomy efektywności, nowe rozwiązania geometryczne i materiały dają jeszcze większe możliwości rozwoju w kolejnych latach, szczególnie w zakresie aerodynamiki.

 

 

 

 

2016 12 54 2

Peter Fenkl, dyrektor zarządzający Ziehl-Abegg:


− Bioniczne wykonanie łopatek zapewnia niższe zużycie energii i jednocześnie pozwala na znaczne zmniejszenie kosztownej przestrzeni potrzebnej do zamontowania wentylatora.

 

 

Ważnym aktem prawnym, warunkującym rozwój wentylatorów, jest Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią. W odniesieniu do wentylatorów, celem dyrektywy jest wprowadzanie na rynek europejski urządzeń z określoną sprawnością minimalną, co do wartości zależną od typu wirnika i sposobu montowania (wentylatory promieniowe czy osiowe, łopatki zakrzywione do przodu czy do tyłu etc.). Szczegółowe wartości, obowiązujące od 1 stycznia 2015 r., podane są w Rozporządzeniu Komisji (UE) nr 327/2011 z dnia 30 marca 2011 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla wentylatorów napędzanych silnikiem elektrycznym o poborze mocy od 125 W do 500 kW (DzU UE L 90/8). Urządzenia, które nie spełniają określonych w tym rozporządzeniu wymogów, nie mogą już być produkowane na terenie Unii Europejskiej.

 

Dążąc do realizacji wymogów rozporządzenia, producenci rozwijają różnorodne rozwiązania, w tym silniki EC (z elektroniczną komutacją), wirniki o udoskonalonych charakterystykach czy nowe układy regulacji prędkości obrotowej wentylatorów.

 

Rozwiązania stosowane celem spełnienia wymagań energooszczędności umożliwiają także doskonalenie parametrów – np. własności aerodynamiczne, własności mechaniczne i wytrzymałość czy własności akustyczne.

 

 

Oszczędności zaczynają się od silnika 

 

Największe możliwości oszczędzania energii niosą komponenty bezpośrednio związane z jej poborem – silniki. 

 

– Naszym celem jest dalszy wzrost gęstości mocy naszych silników, przy zachowaniu efektywności na poziomie do 90% – mówi dr Bruno Lindl, Dyrektor Zarządzający ds. badań i rozwoju w ebm-papst.

 

Głównym trendem, rozwijającym się od ponad 13 lat jest stosowanie silników tzw. EC, tj. elektronicznie komutowanych (inaczej silniki stałoprądowe z magnesami trwałymi lub bezszczotkowe silniki prądu stałego). Jako silniki synchroniczne (pozbawione poślizgu) należą do najbardziej energooszczędnych napędów stosowanych w wentylatorach. Dzięki możliwości precyzyjnej, bezstopniowej regulacji, umożliwiają obniżenie zużycia energii o 40÷60% (dane fi rmy Vent-Axia) w odniesieniu do swoich odpowiedników AC, przy jednoczesnym wzroście sprawności.

 

Wbudowany elektroniczny układ komutacji umożliwia sterowanie prędkością obrotową wentylatora przy zachowaniu wysokiej sprawności i utrzymywania jej w optymalnym punkcie pracy oraz szerokie możliwości płynnego sterowania wenty- latorem (sygnałem 0-10 V). Sterowanie regulacją obrotów może być także realizowane sygnałem 0–10 VDC, PWM lub sygnałem cyfrowym poprzez RS 485 modBUS.

 

Dzięki temu wentylatory elektroniczne wpisują się też w rozwijający się trend tworzenia budynków inteligentnych. Wentylatory takie mogą być także łączone w sieć i pracować na zasadzie master–slaves lub być wyposażone w dodatkowy moduł do bezprzewodowej komunikacji z komputerem.

 

Silnik komutowany elektronicznie jest też lżejszy i mniejszy, co pozwala na zmniejszenie wymiarów obudowy i ułatwia montaż. Wymaga także mniejszej ilości dodatkowego osprzętu niż jego odpowiednik AC.

 

Zalety technologiczne silnika EC (rozbudowany układ sterowania i komutacja elektroniczna) przekładają się na wyższe ceny tego rozwiązania, co stanowiło istotną barierę ich szerokiego zastosowania. Jednak unijne zaostrzenie przepisów sprawia, że udział silników elektronicznie komutowanych w wentylatorach znacznie się zwiększył. Według raportu Transparency Market Research, jednym z motorów rozwoju ogólnoświatowego rynku wentylatorów (ma wzrosnąć z 1,6 mld dol. w 2015 r. do 2,4 mld dol. w 2023 r.) jest wymiana tradycyjnych systemów wentylacji na bardziej zaawansowane – wśród nich wymieniane są właśnie bezszczotkowe silniki stałoprądowe. W wentylacji bytowej technologia EC może w znacznym stopniu zastąpić klasyczne silniki asynchroniczne.

 

Wentylatorów z silnikami elektronicznie komutowanymi przybywa także w ofercie kolejnych producentów, rozszerza się też portfolio oferowanych urządzeń. W 2015 roku (podczas targów ISH we Frankfurcie) Ziehl-Abegg zaprezentował pełen zakres urządzeń (od 100 W do 6 kW) z energooszczędnymi silnikami EC. Niedawno pełen zasięg wentylatorów promieniowych z łopatkami wygiętymi do tyłu z silnikami EC (od 400 W do 6,0 kW do stosowania w systemach wentylacyjnych) o nazwie PlugFan wprowadził – jako drugą generację tego rozwiązania – ebm-papst.

 

 

Intensywna praca nad wirnikami

 

Choć bardzo istotne dla poprawy parametrów energooszczędności, silniki nie są jedynymi elementami, nad którymi intensywnie pracują producenci wentylatorów. Jak podkreślają konstruktorzy z ebm-papst, poprawa efektywności energetycznej i zmniejszenie hałasu wentylatorów osiowych są możliwe dzięki optymalizacji całego systemu – wirnika, silnika, obudowy oraz elektroniki sterującej (rys. 1.).

 

 

2016 12 55 1

Rys. 1. Wentylator osiowy AxiBlade [fot.: ebm-papst]

 

 

– Zasadniczą sprawą jest to, że warunki montażu różnią się zależnie od urządzenia klienta – mówi dr Bruno Lindl, Dyrektor Zarządzający ds. badań i rozwoju w ebm-papst. – Aby więc uzyskać optymalne rezultaty, trzeba dogłębnie zrozumieć, jak działa wentylator po montażu. Z punktu widzenia hałasu i efektywności, najwięcej możliwości rozwoju stwarza wirnik wentylatora.

 

Przykładem najintensywniej rozwijanych elementów wirnika są łopatki wentylatora. Za sprawą unijnego rozporządzenia 327/2011, jednymi z wyżej ocenianych rozwiązań są łopatki zakrzywione do tyłu, a optymalizacja ilości łopatek (np. 7) i kolejne rozwiązania konstrukcyjne umożliwiają doskonalenie sprawności i charakterystyki aerodynamicznej łopatek, a tym samym całego wirnika. Przykładowo, w niektórych rozwiązaniach, dzięki zastosowaniu specjalnej płyty zaciskowej, kąt nachylenia aluminiowych łopatek wentylatorów może być dostosowany do wymaganego punktu pracy (można także ustawić go fabrycznie, optymalizując pracę wentylatora). W doskonaleniu geometrii (kształtu i ustawienia) łopatek w wirnikach z kompozytu poliestrowo-szklanego wyspecjalizowała się firma Wentech – np. wąska łopatka przeznaczona jest do pracy z wysoką prędkością obrotową, a łopatki odpowiednio skręcone (lekko lub znacznie) umożliwiają osiągnięcie odpowiednich parametrów przepływowych przy zachowaniu wysokiej sprawności. Jedną z ciekawszych dróg udoskonalania parametrów akustycznych wentylatora są bioniczne, „sowie” kształty łopatek zaproponowane przez Ziehl-Abegg. W wentylatorach takich jak FE2owlet (rys. 2.) czy MAXvent owlet uzyskano obniżenie hałasu (12 dBA w przypadku MAXvent – w porównaniu do poprzednich modeli) i poprawienie sprawności o 25%. Firmy poszukują inspiracji nie tylko w naturze. Przykładowo, inżynieria lotnicza zainspirowała fi rmę Fläkt Woods do stworzenia wentylatora JMv (rys. 3.), wykorzystującego technologię Vortex Creation Control (sterowanie formowaniem wiru) – stanowi ona połączenie takich rozwiązań jak kształt łopatek (z wykończeniami krawędzi natarcia, umożliwiającymi formowanie wiru), optymalne pod względem aerodynamicznym wykonanie piasty i dwustopniowe kierownice. Poprawiona charakterystyka aerodynamiczna sprawia, że oszczędność energii i kosztów eksploatacyjnych sięga 24% (średnio 17%), przyczyniając się do sprawności wentylatora sięgającej 82%.

 

 

2016 12 55 2

Rys. 2. Wentylator o niskim hałasie FE2owlet [fot.: Ziehl-Abegg]

 

 

W wykonaniu wirników poszukuje się też nowych materiałów, dążąc m.in. do zmniejszania ciężaru lub niebezpieczeństwa korozyjnego.

 

 

Kompozyty w centrum… wentylatora

 

(...)

 

Wentylatory chemoodporne i przeciwwybuchowe – materiał na pierwszym miejscu

 

(...)

 

Na drodze do optymalizacji 

 

Ważnym trendem konstrukcyjnym pozostaje niezmiennie ograniczanie wielkości urządzeń, zarówno w aspekcie wymiarów geometrycznych, jak i ciężaru. Wentylator promieniowy ZAvblue firmy Ziehl-Abegg (rys. 5.), dzięki wysokiej sprawności wymaga małej ilości miejsca w urządzeniu, w którym jest montowany. Można stosować wirniki mniejsze i pracujące z mniejszą prędkością obrotową od ich rynkowych odpowiedników, zachowując odpowiedni przepływ powietrza. Producenci starają się też wychodzić naprzeciw potrzebom instalatorów, upowszechniając rozwiązania plug&play (włącz i korzystaj) oraz ułatwiające montaż. Ciekawym rozwiązaniem cechują się np. wentylatory chemoodporne z Klimawentu – ich budowa pozwala na instalację między prostokątnymi kanałami wentylacyjnymi bez konieczności zmiany kierunku przepływu czynnika.

 

 

2016 12 56 1

Rys. 5. Wentylator promieniowy ZAvblue [fot.: Ziehl-Abegg]

 

 

Ciekawe rozwiązania, uwzględniające specyfi kę warunków pracy, można spotkać nie tylko dla przestrzeni zagrożonych wybuchem czy zanieczyszczonych chemicznie. Przykładowo, wentylatory promieniowe ebm-papst RadiCal (rys. 6.) do zastosowań w IT i telekomunikacji (np. stacje bazowe) zostały zabezpieczone opatentowaną membraną, chroniącą komponenty elektroniczne przed korozją zachodzącą w trudnych środowiskach pracy (zmienność temperatury i wilgotności). Membrana jest ruchoma, co kompensuje wahania ciśnienia.

 

 

2016 12 58 1

Rys. 6. Wentylator promieniowy RadiCal do zastosowań w IT i telekomunikacji [fot.: ebm-papst]

 

 

Jak mówił w 1963 r. Gerhard Sturm, założyciel ebm-papst: − Każdy nowopowstały produkt musi być ekonomicznie i ekologicznie lepszy od swojego poprzednika. To inżyniersko-biznesowe hasło pozostaje najlepszym podsumowaniem trendów w dzisiejszym projektowaniu wentylatorów – ich dostawcy są zobligowani do spełnienia wymagań prawnych ochrony środowiska, a przez klientów motywowani do ciągłej optymalizacji procesów produkcyjnych, by oferować wysokiej jakości urządzenia w akceptowalnych cenach. W urządzeniach do wentylacji bytowej (w przemyśle cena nieraz musi ustąpić wobec względów technologicznych czy wymogów bezpieczeństwa) taka równowaga nieodmiennie pozostaje regułą.

 

 

Joanna RYŃSKA
 dziennikarka branżowa

 

 

LITERATURA:
[1] Materiały firmy ebm-papst
[2] Materiały firmy Vent-Axia
[3] Raport Transparency Market Research
[4] Materiały firmy Ziehl-Abegg
[5] Materiały firmy Wentech
[6] Materiały firmy Fläkt Woods
[7] Materiały firmy Chemowent
[8] Materiały firmy Rosenberg
[9] Materiały firmy Uniwersal
[10] Materiały firmy Klimawent

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

  • Pompy ciepła 2018

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.