Какие бывают вентиляторы и их характеристика

Механическое устройство, предназначенное для прямой подачи или же  вывода воздуха вовнутрь или из помещения, а также для перемещения его по специальным воздуховодам называется вентилятором. Приводом служат электрические двигатели, а поток воздуха перемещают лопасти, имеющие различную конфигурацию и габариты. Виды вентиляторов определяют мощность двигателя, общую конструкцию и габариты устройства.

Классификация устройств

По типу циркуляции воздушного потока разделяют 2 типа систем вентиляции. Естественная — она происходит во всех помещениях, не оборудованных вентиляторами, естественным путем, посредством проветривания.

Принудительная подразделяется на приточную вентиляцию, которая подает свежий воздух с улицы, и вытяжную, когда вентиляторы выкачивают все неприятные запахи и отработанный воздух наружу. Именно в принудительных системах и используют вентиляторы.

По конструкции

По конструктивным нюансам и принципу функционирования существуют следующие типы вентиляторов:

• аксиальные или осевые;
• диагональный вариант;
• центробежный вид;
• диаметральные;
• прямоточные (без лопастей).

Некоторые вентиляторы подразделяются по направлению вращения: лопасти могут вращаться в правую сторону или диаметрально противоположную.

Вентиляторы применяются в современных вентиляционных системах промышленных объектов: цехов или зданий, где осуществляется покраска под давлением, кондиционные системы. Промышленные закрытые системы используют их для активной перекачки разных газов или качественного процесса горения, как наддув.

Настенный осевой вентилятор

По условиям использования

Существует классификация вентиляторов, которая зависит от среды или условий их применения:

• обычные устройства, рассчитанные на перемещение воздуха или газов, температура которых не выше 80 градусов;
• коррозионностойкий тип используется в средах с большой влажностью;
• вентиляторы термостойкого типа, рассчитанные на применение гораздо выше 80 ^оС;
• взрывобезопасные конструкции используются в средах, где существует опасность взрыва;
• пылевые устройства применяются там, где наличие посторонних примесей находится выше 100 мг на кубический метр.

Пылевой вентилятор

По способам присоединения привода

Виды промышленных вентиляторов имеют градацию по способам присоединения привода:

• непосредственное подсоединение вентилятора к электрическому двигателю;
• используется эластичная муфта;
• передача клиноременного типа;
• бесступенчатая передача регулируемого вращения.

По типу установки

По методу монтажа изделия делятся на:

• обычные — установка производится на опору специального вида (стальная рама, железобетонный фундамент или им подобные конструкции);
• канальный вариант — монтируется только внутри воздуховода;

• крышные — монтаж, как правило, производится на плоских крышах современных зданий.

По техническим характеристикам

Кроме вышеизложенного, существует классификация на основании технических характеристик изделий:

• скорость истечения, измеряющийся в куб. м/час;
• давление, Па;
• скорость вращения, об/мин;
• мощность устройства, кВт;
• кпд, учитывающий потери на трение деталей, объем воздушного потока, конфигурацию воздуховодов;
• уровень звукового воздействия на окружающих, Дб.

Последний вариант измеряется при всасывании, когда поток входит в помещение и при выходе его через сеть воздуховодов наружу.

Класс защиты IP

От пользователя часто скрыты конструктивные особенности того или иного вентилятора. Поэтому их принято классифицировать по области применения. Например, знакомые всем кухонные вытяжки. Или вентиляторы, монтируемые непосредственно в воздушный канал санузла. Есть модели, предназначенные для установки на место форточки и множество других решений.

При выборе того или иного вентилятора важно правильно оценивать его условия эксплуатации. А именно, где будет работать устройство, во влажной или сухой среде, с запыленным или чистым воздухом, с опасностью падения предметов на лопасти или без. И здесь полезно обратить внимание на класс защиты прибора.

Стандарт IP описывает допустимый уровень опасности для прибора от попадания механических предметов и воды. После упомянутых букв указываются две цифры. Первая описывает допустимые параметры мусора и мелких предметов, попадание которых устройство выдержит без поломки. 0 означает отсутствие защиты, а имея IP6 — прибор может работать в как угодно сильно запыленном помещении.

Вторая цифра стандарта описывает влагостойкость. Здесь 0 также означает отсутствие защиты. Но переплачивать за высший ранг не стоит. IP42 означает, что прибор выдержит разовые брызги или может находиться под слабым, моросящим дождем. Устройства с IP55 разрешается бросить на газоне во время полива. Вентилятор IP56 способен работать на борту лодки в шторм.

Высшие ранги защиты от воды позволяют прибору выдерживать серьезные испытания. IP67 означает, что устройство равнодушно к любым потокам воды и не испортится после 30 минут под водой на глубине 1 м. А самые дорогие приборы с классом защиты IP68 способны работать  погружении в жидкость длительное время.

Осевые или аксиальные устройства

Рабочие лопасти таких устройств вращаются вокруг одной оси и перемещают воздушный поток сквозь устройство. Конструкция отличается легкостью, поэтому она чрезвычайно популярна и часто используется в бытовых приборах: например, кулеры в системном блоке ПК, фены для сушки волос. Их КПД высокое, потому что у осевых устройств довольно невысокое сопротивление воздушному потоку, да и потери из-за трения почти отсутствует. Конструктивно они выглядят как колесо, состоящее из консольного вида лопастей, жестко закрепленных под определенным углом, относительно воздушного потока, который всегда имеет направление параллельно оси вращения устройства. На входе устанавливают специальный коллектор, который выравнивает или спрямляет поток — это немаловажно для улучшения аэродинамики изделия.

Представленный вид, за счет своеобразия конструкции имеет довольно низкую мощность потребления, но только при условии полного отсутствия встречных движений воздуха.

Конструкция осевых изделий предельно простая: кожух с монтажными отверстиями для прочного закрепления на месте эксплуатации, электродвигатель вмонтирован внутрь устройства, а рабочее колесо — плотно посажено на вал  электропривода. Напор потока, как и его расход, регулируется расстоянием между лопастями.

Диагональные приборы

Они только визуально отличаются от аксиального типа: забор воздуха осуществляется в аналогичном направлении, а вот его выход особенного направления — диагонального. Оригинальная коническая форма кожуха способствует увеличению скорости истечения воздуха, но, если сравнивать их с осевыми устройствами аналогичного размера и производительности, то звуковое воздействие у такого варианта будет намного ниже.

В конструкции совмещены элементы радиального и осевого типа устройств, благодаря чему достигнута оригинальная компактность и КПД до 80%.

Центробежные вентиляторы

Простота конструкции центробежных вентиляторов позволяет обеспечивать огромную производительность, хорошие показатели давления воздуха. А простота гарантирует им надежность в очень сложных условиях.

Конструкционно центробежный вентилятор состоит из нескольких важных функциональных узлов:

• двигатель;
• система прокачки воздуха в виде плоского колеса с лопатками;
• корпус, не только выполняющий роль несущей конструкции, но и формирующий циркуляцию воздуха.

Вся конструкция накрывается дополнительной оболочкой. Она служит звукоизолирующим кожухом. Обычно он обшивается шумопоглощающим материалом.

Система прокачки воздуха представляет собой плоское колесо. Оно состоит из пары дисков. Один из них сплошной, он соединен с двигателем. Второй имеет большое центральное отверстие. Между собой диски соединены по периметру лопатками-лопастями. При вращении они формируют поток воздуха, направленный наружу колеса.

Забор рабочего тела производится через центральное отверстие одного из дисков. В зависимости от конфигурации и формы лопастей, насосы способны:

• работать с твердыми составляющими потока, модели не имеют дисковых элементов;
• перемещать воздух с незначительным содержанием твердых примесей, однодисковые решения;
• работать с чистым воздухом, в широком диапазоне выходных объемов и давлений, классические двухдисковые модели.

В трехдисковых насосах две области лопаток. Подобные модели путем реверсирования двигателя способны перекачивать рабочее тело в двух направлениях.

Как это работает

Работу центробежного вентилятора можно описать достаточно просто.

1. Двигатель при включении устройства начинает вращать лопастное колесо.
2. Воздух между лопатками под действием центробежной силы начинает двигаться наружу.
3. На внутренней части лопастного колеса образуется зона низкого давления.
4. Воздух снаружи под действием разности давления поступает в центр колеса.
5. Движение воздуха к краю лопастного колеса заканчивается на границе — стенке корпуса. Здесь кинетика рабочего тела преобразуется в давление.
6. Образованное лопастным колесом давление воздуха выбрасывает последний через выходной патрубок.

Такая простая схема работы обуславливает надежность конструкционного решения центробежного вентилятора. Сегодня он встречается повсеместно в системах вентилирования, для поддержания формы уличных надувных аттракционов, в схемах удаления пыли и других твердых частиц из воздуха.

Виды лопастей

В зависимости от конфигурации лопастей, у насоса могут быть разные эксплуатационные характеристики. Это не только выходные технические параметры в виде давления и объема перекачки воздуха. Применяя те или иные конфигурации лопастей, инженеры добиваются снижения массогабаритных показателей насоса и уровня шума.

1. Изогнутые назад лопасти не позволяют пыли накапливаться внутри вентилятора, хорошо подходят для воздуха с большим уровнем примесей.
2. Изогнутые вперед лопасти прокачивают максимальное количество воздуха, насос способен обеспечить большое давление.
3. Самый простой тип лопастей — прямые радиальные. Они применяются в насосах с низким давлением, отличаются малым уровнем шума. Для защиты от эрозии лопатки обрабатывают специальными составами.

Вентиляторы диаметрального сечения

Изделия этого типа состоят из корпуса, имеющего нестандартную конструкцию выхода и входа: диффузор и патрубок соответственно, и цилиндра, больше напоминающего барабан с параллельными рабочими элементами, которые немного загнуты по ходу вращения. Вся хитрость функциональной особенности заключается в двукратном и перекрестном прохождении воздуха сквозь рабочее колесо.

Тангенциальные вентиляторы отличаются довольно высокими параметрами по аэродинамике и способны создавать так называемый плоской конфигурации поток весьма широкого размера.

Их монтаж довольно удобен, при этом можно поворачивать поток в любую сторону.

Отличительные черты: компактность установки и высокий КПД, по сравнению с другими вентиляторами. Используются в файнколах — аппаратах для охлаждения или нагревания помещений, тепловых завесах зимой при входе в торговые центры, супермаркеты и фирменные бутики.

Прямоточные или безлопастные модели

Безлопастный вентилятор — достаточно новое изделие в классе бытовой техники. Они только осваивают отечественный рынок. Работа устройств данного класса основана на законе Бернулли. Грубо говоря, быстро движущиеся потоки воздуха в тщательно продуманной конструкции не просто инициируют движение дополнительных объемов, но и значительно повышают общую эффективность вентиляции.

Устройство состоит из нескольких функциональных частей.

1. Рамка, обычно в виде круга или овальной формы. Ее конструкция подразумевает одновременный выброс воздушных масс изнутри корпуса вентилятора и забор объема снаружи.
2. Основание, служащее основой для крепления всех компонентов.
3. Компактная турбина.
4. Двигатель.

Работает вентилятор достаточно просто. Турбина приводится во вращение мотором. Она засасывает воздух через отверстия в нижней части прибора. Одновременно конструкция турбины создает значительные завихрения. В результате воздух ускоряется до 15 раз. Разогнанный газ выбрасывается через щелевые каналы рамки, огибая ее поверхность. При этом, двигаясь с большой скоростью, он создает разрежение. Тем самым захватываются потоки воздуха извне, стремящиеся заполнить образовавшуюся зону низкого давления.

Такой принцип действия вентилятора имеет массу достоинств.

1. Поток воздуха можно плавно регулировать.
2. Все движущиеся части скрыты внутри корпуса, что означает безопасность использования прибора.
3. Легко регулировать направление обдува, просто изменяя позицию кольца.
4. Снижается расход энергии, до 20% в сравнении с классическими моделями при равной производительности.

Однако завоевание рынка безлопастными моделями идет медленно. Причина в особенностях работы: вентиляторы достаточно шумные. А сложность изготовления их компонентов диктует высокую цену.

Мы перечислили основные виды вентиляторов, которые могут применяться для вентиляции промышленных объектов, государственных учреждений, ресторанов и столовых, многоэтажных зданий спальных районов, которые монтируются в неприметных местах с тыльной стороны или же сверху на плоских перекрытиях крыш. Существуют специальные устройства огромной мощности, которые способны осуществлять надежную вентиляцию объектов одновременно по нескольким воздуховодам, но это уже совершенно другая тема.