Jak dobrać wentylator?

Wentylator tunelowy

Wentylator jest „sercem” każdej instalacji wentylacji mechanicznej lub klimatyzacyjnej. Zasada działania jest prosta: polega na przetłaczaniu powietrza (lub innych gazów) o określonej  wydajności i ciśnieniu oraz transportowaniu go siecią kanałów z punktu czerpnego do punktu nawiewnego, pokonując opory instalacji.

Podstawowe rodzaje wentylatorów

Wentylatory dzielimy ze względu na kierunek przepływu strugi powietrza na: osiowe, promieniowe oraz półosiowe.
Istnieje oczywiście jeszcze wiele innych bardziej szczegółowych podziałów wentylatorów ze względu na: rodzaj obudowy, miejsce pracy, typ wirnika, kierunek wypływu, rodzaj/typ napędu, z kierownicami powietrza lub bez itp.

Dobór zgodnie z charakterystyką

Wprawdzie dobór wentylatorów obecnie dokonywany jest w większości przypadków komputerowo, to zasady doboru nie uległy zmianie. Tak jak dawniej i dziś punktem wyjścia dla doboru jest charakterystyka pracy danego wentylatora. Taka charakterystyka powinna zawierać podstawowe dane: wydajność, ciśnienie całkowite, współczynnik sprawności oraz poziom hałasu.

Jako przykład weźmy charakterystykę wentylatora osiowego typ AXN 12/56/800 MD (wykres 4 ). Dobierzmy wentylator dla: V = 35 000 m3/h i dPt = 1000 Pa, zaczynamy od doboru mocy silnika ze wzoru:

Pw – zapotrzebowanie mocy na wale
V – wydajność
ΔPt – ciśnienie całkowite
η – sprawność

Uwaga! Nie należy dobierać wentylatorów poza charakterystyką, gdyż grozi to jego niestabilną pracą. Dochodzi wówczas do typowego dla wentylatorów osiowych odrywania strugi powietrza (pompowania). Objawia się to niestabilną pracą, nadmiernymi drganiami oraz wzrostem poziomu hałasu. Eksploatacja urządzenia w takich warunkach od samego początku może być niemożliwa lub też bardzo szybko doprowadzi do uszkodzenia bądź zniszczenia wirnika, wału napędowego lub ułożyskowania silnika. Niestabilna praca może spowodować również zły napływ powietrza na wirnik. Dlatego też zaleca się stosowanie profilowanych dysz dla wolnego ssania oraz zachowanie odpowiednich odcinków prostych przed i za wentylatorem dla zabudowy kanałowej.

Ciśnienie całkowite

Najczęściej charakterystyki wentylatorów wykreślone są z ciśnieniem całkowitym. Na ciśnienie całkowite (Pt) składa się suma ciśnienia statycznego (Ps) i ciśnienia dynamicznego (Pd).

Pt=Ps+Pd
Powyższy przykład doskonale obrazuje zależność pomiędzy ciśnieniem statycznym (dyspozycyjnym) i ciśnieniem dynamicznym.

Uwaga! Zwiększenie średnicy kanału skutkuje zmniejszeniem ciśnienia dynamicznego i prędkości przepływu oraz wzrostem ciśnienia statycznego. Zbyt duża prędkość strumienia powietrza w kanale wentylacyjnym to: większe straty miejscowe oraz liniowe, co doprowadzi do konieczności doboru „mocniejszego” wentylatora, a to pociąga za sobą zwiększenie prędkości obrotowej wirnika, poziomu hałasu, mocy silnika itd. Zaleca się stosowanie dysz ssących oraz dyfuzorów (nawet krótkich) po stronie tłocznej wentylatorów, szczególnie dla swobodnego tłoczenia i dużej prędkości wypływu. Zadaniem takiego dyfuzora jest zmniejszenie prędkości przepływu i tym samym „odzyskanie” ciśnienia statycznego. Przez optymalizację warunków przepływu, polepszenie napływu/wypływu i prawidłowy dobór wentylatora uzyskujemy wymierne oszczędności w kosztach eksploatacji.

Opory sieci

Kolejnym ważnym czynnikiem, na który należy zwrócić uwagę podczas doboru wentylatorów jest dokładne obliczenie oporów sieci (wykres 6).

Wykers 6 Krzywa oporów sieci 1 – większy opór sieci, 2 – projektowany opór sieci, 3 – mniejszy opór sieci

Uwaga! Jeżeli rzeczywisty opór instalacji okaże się większy, skutkować to będzie mniejszą wydajnością, a gdy opory instalacji będą mniejsze, to wydajność nam się zwiększy, co najlepiej zilustruje powyższy szkic.
Większe opory sieci doprowadzą do zmniejszenia ilości tłoczonego powietrza tj.: V1= 500 m3/h.
Mniejsze opory sieci doprowadzą do zwiększenia ilości tłoczonego powietrza tj.: V3= 1000 m3/h.
Dysproporcje wynikające z powyższego przypadku są spore i doskonale obrazują, jak dużą wagę należy przywiązywać do poprawnego obliczenia oporów instalacji i doboru wentylatora. W takiej  sytuacji rozwiązaniem będzie oczywiście regulacja wielkości strumienia powietrza. Regulować możemy wentylator tj. zmieniać wydajność przez zwiększanie/zmniejszanie prędkości obrotowej wirnika lub instalację przez zwiększenie/zmniejszenie oporów sieci.

Literatura:
Materiały własne firm BSH i TLT.

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 6/2018 1/2018 12/2017