Typy ventilátorů: rozdělení, účel a princip jejich činnosti

Ventilátor je základem každého systému umělého větrání. Zařízení je široce používáno v každodenním životě a je nepostradatelné v mnoha oblastech lidského života.Při plánování nákupu ventilačního zařízení musíte pochopit specifika jeho konstrukce a provozu.

Článek předložený k recenzi podrobně popisuje typy ventilátorů, jejich konstrukční vlastnosti, principy fungování a účel každé jednotky. Řekneme vám o prioritních oblastech pro výběr vhodného modelu. Zde se dozvíte, jak vybrat zařízení v závislosti na provozních podmínkách.

Rozdělení ventilátorů podle základních parametrů

Ventilátory jsou mechanická zařízení určená k pohybu, přivádění nebo odvádění vzduchových a plynových hmot. Cirkulace vzduchu nastává v důsledku tlakového rozdílu mezi vstupními a výstupními kanály ventilační jednotky.

Ventilátory se používají všude. Nepostradatelné zařízení při aranžování přívodní a odsávací ventilační komplex budov, ofukovacích pracovních prvků v klimatizacích a topných zařízeních.

Ventilátory jsou určeny pro práci s plyny, jejichž kompresní poměr nepřesahuje 1,15. Zároveň je rozdíl indikátorů tlaku na vstupu/výstupu omezen na 15 kPa - pro větší hodnotu je použit kompresor

Obecná klasifikace větracích jednotek je založena na různých parametrech.

Mezi hlavní kritéria gradace patří:

• konstrukce a princip činnosti zařízení;
• účel a provozní podmínky ventilátoru;
• způsob instalace;
• způsoby připojení zařízení k elektromotoru;
• technické vlastnosti: stupeň krytí IP, generovaný tlak, spotřeba energie, rychlost otáčení, účinnost a hladina akustického tlaku.

Podle typu provedení existuje pět modifikací ventilátorů: axiální, odstředivé, diagonální, diametrální a bezlopatkové.

Diagonální a diametrální jednotky jsou považovány za variaci dvou hlavních skupin větracích jednotek: axiální a odstředivé. Nové bezlopatkové produkty se zásadně liší od svých protějšků

Na základě provozních podmínek se dělí následující typy plynových dmychadel:

• spotřebiče pro všeobecné použití;
• ventilátory pro speciální účely.

Do první skupiny patří jednotky určené pro práci se vzduchem a neaktivními proudy plynu, jejichž teplota nepřesahuje +50°C. Do druhé skupiny patří speciální vybavení: žáruvzdorné, nevýbušné, prachotěsné, korozivzdorné a kouřotěsné.

Podle způsobu instalace se rozlišují:

• standardní – instalace se provádí na podpěru;
• střecha - instalace na střechu budovy;
• potrubí – umístěno uvnitř ventilačního potrubí;
• vícezónové - modely určené pro připojení k několika vzduchovým kanálům.

K pohonu ventilační jednotky se používají elektromotory.

Existuje několik možných způsobů, jak připojit motor k oběžnému kolu:

• přímé spojení;
• převod klínovým řemenem;
• plynulý závěs.

Po určení vhodného typu ventilátoru je vybrán model s optimálními technickými vlastnostmi.

Zohledňuje se servisní oblast, místo instalace, přípustná hladina hluku, vlhkost v místnosti a potřeba chránit zařízení před cizími předměty.

Princip činnosti různých typů zařízení

Hlavním kritériem pro výběr ventilátoru je jeho konstrukce a princip fungování. Konstrukční vlastnosti a technické nuance určují účinnost zařízení, hlučnost, provozní účinnost a možnost jeho použití v určitých podmínkách.

Axiální jednotka – klasický ventilátor

Axiální (axiální) ventilátor je široce používán v domácnosti ventilační systémy soukromých domů, v koupelnových digestořích, v komplexních digestořích, jako chladicí prvek pro různá zařízení a elektroniku, stejně jako v aerodynamických tunelech a turboventilačních motorech v oblasti letectví.

Design modelů se vyznačuje jednoduchostí provedení a malými rozměry. Hlavní prvky: válcové tělo, kolo s lopatkami a pohon.Vnitřní průměr válce musí zajistit nerušené otáčení oběžného kola. Vzdálenost mezi lopatkami a pouzdrem je omezena na 1,5 % délky rotující lopatky.

Pro snížení hydraulických ztrát a zlepšení aerodynamických vlastností je konstrukce doplněna o kolektor, difuzor a kapotáž na obou stranách oběžného kola

Princip činnosti: rotující lopatky zachycují vzduch a tlačí ho podél osy oběžného kola. V radiálním směru nedochází téměř k žádnému pohybu proudění vzduchu. Výkon zařízení se reguluje otáčením nožů.

Charakteristické rysy axiálních modelů:

• nevyžadují velkou plochu pro instalaci;
• ekonomická spotřeba energie;
• nízká hladina hluku;
• snadná obsluha a opravy;
• nízké náklady.

Výhody provozu a použití axiálních ventilátorů vedly k jejich široké oblibě v každodenním životě. Široce používané jsou modely skříně pro chlazení elektrických spotřebičů a přenosné axiální jednotky s mřížkami.

Pro zlepšení výměny vzduchu se do otvorů ve stěně a dalších nosných konstrukcí instalují axiální ventilátory s nástěnným panelem. Zařízení mohou pracovat ve dvou režimech: sání vzduchu a vstřikování vzduchu

Odstředivý model - síla a vysoký výkon

Odstředivé (radiální) ventilátory jsou vysoce účinné – jednotky jsou schopny generovat vysoký tlak a pracovat v náročných podmínkách. Konstrukce zařízení zahrnuje následující prvky.

Rám. Plášť difuzoru je vyroben z nýtovaného nebo svařovaného plechu. Duté těleso má spirálovitý tvar šneka, konstrukce zahrnuje sací a výtlačné potrubí. Pro zvýšení tuhosti je plášť vyztužený žebrováním nebo příčnými pruhy.

Horní část „šneka“ je uzavřena přídavným boxem nebo obložena panely pohlcujícími hluk. To je nezbytné pro snížení hluku při provozu ventilační jednotky.

Pracovní kolo. Lopatkový rotor se skládá ze dvou kotoučů, lopatek a náboje.

Konstrukce kola určuje podmínky pro použití ventilátoru:

• diskless – přeprava toků s pevnými součástmi;
• jednokotoučový – pohyb vzduchových médií s nízkým obsahem pevných frakcí;
• dvoukotoučový – cirkulace čistých vzduchových hmot v různých tlakových rozsazích;
• tříkotoučový – zajišťující obousměrné sání.

Kolo je připevněno k hřídeli pomocí nábojů. Lopatky jsou připevněny k diskům a nábojům.

Lopatky. Výkonnostní charakteristiky a účinnost jednotky jako celku do značné míry závisí na tvaru lopatek:

• aerodynamické křídlo – zajišťuje nehlučnost, dobrý výkon a odolnost zařízení vůči vysokým teplotám;
• dozadu zahnuté – zabraňuje hromadění prachu uvnitř ventilátoru, vhodné pro použití v prostředí s vysokým tlakem;
• zakřivené dopředu – ventilátory s „předními“ žebry jsou navrženy pro práci s velkými objemy vzduchu a vysokým tlakem a jsou odolné proti erozi;
• radiální - instalace kompaktní velikosti s průměrnou účinností, vedení rotoru jsou ošetřena ochrannou hmotou proti erozi.

U kol se „zadními“ lopatkami není rozdíl mezi statickým a celkovým tlakem velký, takže jejich účinnost je vysoká. Provozní účinnost dosahuje 80 %.

Dopředu zakřivené lopatky vytvářejí vysokou rychlost proudění vzduchu na výstupu. Jednotka si zachovává účinnost 60 %. Výhodou „předních“ lopatek je dosažení požadovaných parametrů s menšími rozměry ventilátoru

U odstředivých instalací vzduch vstupuje v axiálním směru a je vytlačován v radiálním směru. Vzduchové hmoty se pohybují pod vlivem odstředivých sil ve válcovém tělese.

Celý proces lze rozdělit do několika fází:

1. Když se kolo otáčí, vzduch mezi prostorem lopatek spěchá k okraji rotoru.
2. V důsledku toho se ve středu kola vytvoří nízkotlaká zóna. To vede k absorpci vzduchových hmot zvenčí.
3. Ve středu komory proudění vzduchu mění směr z axiálního na radiální a vstupuje do oddělení mezi lopatkami.
4. Díky rychlé rotaci se k vnitřní stěně pouzdra řítí vzduchové hmoty.
5. Kinetická energie se částečně přeměňuje na kompresní energii a rychlost vzduchu klesá - uvnitř „šneka“ se shromažďuje objemový proud vzduchu a vzniká přetlak.
6. Plynná hmota spěchá do výstupního potrubí, vstupuje do potrubí a poté do pracovního prostoru.

Odstředivé jednotky se používají v zásobovacích a odsávacích systémech velkých prostor, garáží, obchodních center a budov, kde je vyžadováno nepřetržité výkonné větrání.

Radiální jednotky se používají v nebezpečných průmyslových odvětvích k rychlému odstranění kontaminovaného vzduchu. Například v dílnách na zpracování dřeva nebo kovů, v dílnách na odsávání kouře a škodlivých zplodin

Diagonální – kombinace axiálních a radiálních ventilátorů

Diagonální model je syntézou dvou typů ventilátorů: axiálního a odstředivého. Oběžné kolo zařízení má speciální tvar - struktura oběžného kola připomíná strukturu bubnu v radiálním ventilátoru. Lopatky oběžného kola jsou umístěny rovnoběžně s osou otáčení.

Kombinované ventilátory mají válcové tělo a svým vzhledem se více podobají axiálním modelům.Jejich princip fungování je však odlišný v důsledku konstrukčních vlastností oběžného kola. Vzduch se nejprve pohybuje podél osy a poté změní svůj směr o 45°.

Díky odstředivému vstřikování se zvyšuje rychlost proudění vzduchu, čímž se zvyšuje účinnost ventilační jednotky. Úroveň účinnosti diagonálních modelů dosahuje 80 %

Hlavní výhodou ventilátoru smíšeného typu je dosažení kompromisu mezi hlučností, výkonem a rozměry zařízení.

Nejčastěji se používají odstředivé-axiální jednotky jako potrubní ventilátory v malých a středně velkých ventilačních systémech s dlouhými vzduchovými kanály. Používají se jako odsávací jednotky a vstupy v tlakových systémech přívodního typu.

Tangenciální instalace - rovnoměrné proudění vzduchu

Tangenciální (diametrální) ventilátor se skládá z podlouhlého pouzdra vybaveného difuzorem a tryskou a bubnového oběžného kola se šikmými lopatkami. Vzduch se pohybuje dvakrát kolmo k ose otáčení válce.

Plášť diametrálního modelu připomíná plášť radiálního ventilátoru. Rozdíl je v tom, že u tangenciální jednotky je vzduchové potrubí umístěno podél bočního panelu

Charakteristické rysy diametrálních zařízení:

• vysoký aerodynamický výkon;
• schopnost dodávat rovnoměrný průtok;
• schopnost otáčet ventilátor, výběr směru proudění vzduchu;
• tichý provoz;
• vysoká účinnost - až 60-70%.

Oblast použití: tvorba vzduchových clon, fancoilových jednotek a použití v split systémech.

Bezlopatkový ventilátor - inovativní technologie

Na tuzemském trhu ventilačních systémů se v poslední době objevují bezlopatkové ventilátory pro domácnost.Jejich princip fungování se radikálně liší od výše diskutovaných modifikací.

Působení inovativního zařízení je založeno na touze prostředí vyrovnat rovnováhu mezi tlaky vně a uvnitř zařízení a také na technologii „air multiplikátoru“

Součásti zařízení:

• kulatý nebo oválný rám určený k nasávání a vypouštění vzduchových hmot;
• základna pro upevnění rámu;
• miniturbína namontovaná v základně ventilátoru;
• motor.

Inovativní ventilátor funguje na následujícím principu:

1. Po zapnutí motoru se aktivuje turbína.
2. Jak se turbína otáčí, nasává vzduch skrz otvory v základní skříni.
3. Vlivem turbulence je vzduch urychlen 15x a vystupuje výstupními štěrbinami umístěnými po obvodu rámu.

Proudy vzduchu se ohýbají kolem povrchu prstence a spěchají požadovaným směrem.

Díky aerodynamickým vlastnostem ventilačního zařízení je do výsledného proudu vzduchu nasáván vzduch z boku a za prstencovým rámem.

Ve srovnání s tradičními modely ventilátory bez lopatek mají řadu výhod:

• plynulé nastavení intenzity proudění vzduchu;
• pohodlí a absolutní bezpečnost používání;
• změna směru vzduchu úpravou polohy kroužku;
• provozní účinnost - spotřeba energie je o 20 % nižší ve srovnání s axiálními modely.

Hlavní nevýhody zařízení: vysoká cena a vysoká hladina hluku.

Závislost na provozních podmínkách

Při výběru ventilátoru je důležité zvážit podmínky jeho použití. Pro použití v agresivním prostředí byly vyvinuty vysoce specializované instalace.

Jednotky pro běžné použití

Univerzální ventilátory jsou vyrobeny z uhlíkové oceli.

Zařízení je možné instalovat při dodržení povinných provozních podmínek:

• obsah prachu ve vzduchu u radiálních jednotek – ne více než 0,01 g/m3.m, u axiálních zařízení – do 0,01 g/m3.
• teplota pracovního prostředí – do +50°С;
• nepřítomnost chemicky agresivních, výbušných složek, vláken a lepkavých částic ve vzduchu.

Prostředí plyn-pára-vzduch by nemělo vyvolat zrychlené korozní procesy, přípustná rychlost destrukce kovu je 0,1 mm za rok. Pokud provozní teplota stoupne nad mezní hodnotu, pak se zhoršuje chod motoru, který se obvykle nachází v proudu pohybujících se vzduchových hmot.

Existují ocelové žáruvzdorné ventilátory pro všeobecné použití. Maximální teplota přepravovaného vlaku je do +200°C. Domácí produkty jsou označeny písmeny „Zh“ a „Zh2“

V systémech se používají modely pro všeobecné použití ohřev vzduchu a větrání veřejných, obytných a průmyslových budov, jakož i pro jiné sanitární a technické účely.

Speciální větrací jednotky

Speciální ventilátory se obvykle dělí do pěti skupin:

• zaprášený;
• tepelně odolný;
• explozi odolné;
• korozivzdorný;
• odsávače kouře.

Prachové jednotky se používají k čištění vzduchových hmot od prachu a nečistot: dřevěné a kovové piliny, svařovací struska, obilný odpad. Proud vzduchu procházející tryskami mění svůj směr z axiálního na radiální. Vlivem odstředivé síly se mění i rychlost proudění vzduchu.

Odprašovací zařízení jsou vyrobena z mosazi, uhlíkové oceli nebo nerezové oceli. Maximální teplota pracovního prostředí je +80°C. Existují modely smíšeného typu: prachové, odolné proti výbuchu a žáruvzdorné

Na vozidlech přepravujících obilné směsi jsou instalovány nízkovýkonové radiální prachové ventilátory. Vysokotlaká zařízení se používají ve velkých výrobních dílnách.

Tepelně odolné jednotky jsou určeny pro pohyb vzduchu, jehož teplota přesahuje +80°C.

Kvůli drsným provozním podmínkám musí mít ventilátory speciální vlastnosti:

• tepelná izolace elektromotoru a jeho odstranění mimo proudění vzduchu;
• vysoká úroveň ochrany motoru – IP44 a vyšší;
• výroba konstrukčních prvků ze žáruvzdorných materiálů (žáruvzdorný polyamid, hliníková slitina, nerez nebo uhlíková ocel);
• široký rozsah provozních teplot.

V zařizovacích předmětech se používají tepelně odolné ventilátory ventilační systémy vany a sauny, odvod vysokoteplotního odpadního vzduchu z krbu nebo kamen, odvod zplodin hoření z výrobních prostor.

Tepelně odolné jednotky mohou mít axiální nebo radiální provedení. Nejčastěji se ve ventilačních kanálech používají vysokoteplotní ventilátory, ale existují modifikace, které jsou namontovány bez vzduchových kanálů

Nevýbušné ventilační zařízení je určeno k odstraňování výbušných směsí plynů. Tato kategorie zahrnuje kompozice, ve kterých se při vznícení sebemenší částice vznítí celý zbývající objem plynu.

Požadavky na bezpečnost proti výbuchu pro elektrická zařízení jsou upraveny směrnicemi ATEX EC. V závislosti na stupni nebezpečí výbuchu v prostoru mohou být větrací jednotky chráněny:

• křemenná nebo olejová náplň plášťů vodivých částí;
• těsnění směsí – polymerní hmotou;
• nátěry odolné proti výbuchu.

Materiály používané k výrobě sacího potrubí, oběžných kol a skříní jsou nerezová ocel, hliníkové slitiny a skupiny různých materiálů: nerezová ocel-mosaz, bronz, elektricky vodivý plast.

Různé materiály jsou kombinovány tak, že při nárazu nebo tření o sebe nemůže dojít k jiskření

Antikorozní ventilátory jsou určeny pro dopravu agresivních, nevýbušných směsí vzduch-plyn s nízkým obsahem prachu a absencí vláknitých a lepivých složek.

Materiály pro výrobu částí zařízení: slitiny titanu, polypropylen, vinylový plast. Volitelně jsou pracovní prvky nastříkány antikorozním nátěrem - korozivzdorná ocel třídy 08Х13 nebo slitina titanu.

Rozsah použití „antikorozních“ ventilátorů:

• metalurgie železa;
• technologické linky na výrobu minerálních hnojiv;
• produkce uhlíku;
• přívod vzduchu do kotlů s vroucím složením;
• organizace cirkulace vodní páry s nečistotami fenolu, alkálie a sirovodíku;
• linky koksoven.

Ventilátory na odsávání kouře jsou výkonné ohnivzdorné jednotky, které jsou zabudovány do ventilačního systému budovy a pracují na vyfukování kouře z místnosti. Na jednotky jsou kladeny vysoké technické požadavky.

V případě požáru musí ventilátor pracovat nepřetržitě 2 hodiny při teplotě vháněného vzduchu do +400°C. Když teplota stoupne na +600°C – až 1 hodinu

Oblast použití: systémy odvětrávání kouře pro budovy pro různé účely. „Odsavače kouře“ se instalují na střechu místnosti pomocí montážní příruby a připojují se k odvodu kouře.

V závislosti na konstrukci ventilátoru lze dvou nebo čtyřcestné vypouštění kouře provádět v horizontálním nebo vertikálním směru. Jednotky je možné provozovat v režimu celkového větrání domu.

Typy ventilátorů podle způsobu instalace

Jak je uvedeno výše, podle způsobu instalace jsou ventilační zařízení rozdělena do 4 skupin: standardní, střešní, kanálové a vícezónové.

Konvenční ventilátory jsou obvykle dodávány s nosným rámem nebo držákem. Jejich instalace nezpůsobuje žádné potíže.

Střešní jednotky se instalují na střechu budovy a fungují jako poslední článek ventilačního systému budovy. Takové ventilátory jsou vystaveny negativním vnějším faktorům (déšť, sníh, poryvy větru), proto jsou vyrobeny ze zvláště odolných materiálů. Téměř všechny modely jsou vybaveny ochranným kuželem, aby se zabránilo ucpání pouzdra.

Střešní větrací zařízení fungují na axiálním nebo odstředivém principu. První možnost se častěji používá pro normální prostředí a druhá - pro prašná a agresivní prostředí.

Při výběru střešního ventilátoru zohledněte specifika vybavované místnosti. Například pro mateřskou školu, nemocnici nebo školu je vybrán model s nízkou hladinou hluku. Pro výrobní dílnu bude prioritou výkon zařízení.

Potrubí ventilační jednotky jsou umístěny ve vzduchotechnickém potrubí a zajišťují odvod a přívod vzduchu vzduchotechnickým systémem. Konstrukce potrubních ventilátorů je obvykle diagonálního nebo radiálního typu, méně často - axiální.

Volba zařízení se provádí v závislosti na tvaru vzduchového potrubí. Jednotky se vyrábí pro kulaté, čtvercové a obdélníkové hřídele.

Obdélníkové nebo čtvercové potrubní ventilátory jsou vyrobeny z kovu, kulaté ventilátory jsou vyrobeny z plastu.Kovové pouzdro je odolné proti opotřebení a trvanlivé a plastové pouzdro je méně hlučné

Vícezónové větrací jednotky jsou vybaveny pouzdrem, které umožňuje připojení několika sacích vzduchovodů, které vycházejí z různých zón. Takové ventilátory jsou nepostradatelné v místnostech, kde je nutné instalovat digestoř v různých místnostech, ale je zde pouze jedno potrubí pro odvod vzduchu.

Vícekanálové jednotky umožňují optimalizovat komplex vzduchových kanálů, snížit investiční náklady a pracovní náročnost práce na uspořádání ventilačního systému domu

Další výhodou je snadné použití. Je nutné provádět servis jednoho ventilátoru, ne několika.

Odrůdy modelů větrání domácnosti

Domácí ventilátory jsou dále klasifikovány podle místa instalace.

Okno. Zařízení se montuje do okna nebo stěny v blízkosti okna, není zde žádné vzduchové potrubí. Takové vybavení se používá hlavně ve veřejných institucích: kavárny, kadeřnictví atd. Samostatná montáž do instalovaných PVC oken je problematická.

Okenní ventilátory se vyrábí s kulatými a hranatými profily. Některé modely jsou vybaveny zpětným ventilem, který zabraňuje vnikání prachu do domácnosti

Kuchyně. Odstraňuje výpary a různé pachy, které vznikají při vaření. Ventilátor se montuje přímo do digestoře. Na základě designu jsou digestoře ploché, kopulovité a vestavné. Kuchyňské ventilátory musí být tepelně odolné a mít vnější ochrannou síťku.

Vybavení koupelny. Pro zvýšení účinnosti výfuku větrání WC a koupelny používají se nástěnné a stropní ventilátory. Kompaktní jednotky jsou ekonomické a snadno se instalují.

Vnitřní část pouzdra je umístěna ve ventilačním potrubí a vnější část vyčnívá a je zakryta ventilační mřížkou. V koupelně je vhodné použít ventilátor s hydraulickým čidlem

Bez ohledu na zvolený typ ventilátoru je třeba věnovat zvláštní pozornost označení zařízení, a to krytí IP. Standard IP charakterizuje zabezpečení zařízení v neagresivním prostředí.

První číslice má hodnotu v rozsahu 0-6 a označuje úroveň ochrany proti vniknutí cizích předmětů, prachu a kontaktu s rukama

Úroveň ochrany proti vniknutí vlhkosti do krytu je označena druhou číslicí označení.

Existuje vysoká pravděpodobnost pronikání vody do zařízení s hodnotou „0“. Jsou přípustné pro instalaci pouze v „suchých“ místnostech. Nejvyšší stupeň ochrany „8“ zaručuje bezpečnost ventilátoru při úplném ponoření do vody

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Princip činnosti a konkurenční výhody bezlopatkového ventilátoru:

Video #2. Konstrukce radiálního ventilátoru VTsUN:

Video #3. Konstrukce kulatého ventilátoru:

Modelové provedení a technické a provozní vlastnosti ventilátorů nám umožňují vybrat optimální zařízení pro domácí i průmyslové použití. Návrhy větracích jednotek se neustále zdokonalují, přizpůsobují se potřebám zákazníků.

Měli jste při čtení článku nějaké otázky? Chtěli byste nás informovat o užitečných nuancích při výběru vybavení? Komentáře pište do bloku níže.