Центробежный вентилятор: особенности, устройство и виды, правила выбора

Механизмы нагнетания и разрежения

Вентилятор являет собой механическую конструкцию, которая способна обрабатывать поток газовоздушной смеси посредством увеличения её удельной энергии для последующего перемещения. Такая архитектура агрегата предоставляет возможность создавать эффект нагнетания или разрежения рабочего газа в пространстве через увеличение или уменьшение давления соответственно (механизм преобразования энергии).

Под газовым давлением понимают бесконечный процесс хаотичного перемещения молекул газа, которые ударяясь о стенки замкнутого пространства, создают давление на них. Следовательно, чем выше скорость этих молекул, тем больше ударов и тем выше давление. Газовое давление – это одна из главных характеристик газа.

Галерея изображений
Фото из
Центробежные вентиляторы — самый простой вариант механических устройств, применяемых в обустройстве и организации систем вентиляции, различающихся по назначению, объему и типу движения воздуха

Радиальные, они же центробежные, вентиляторы позволяют реализовать разнообразные проекты приточной и вытяжной вентиляции. Используются в основном без воздуховодов

Работой центробежного вентилятора управляет двигатель, мощность которого подбирают в зависимости от объема перемещаемой воздушной массы

Центробежные вентиляторы производятся для работы и в чистом воздухе без примесей, и во взрывоопасных сложных средах

Самая простая разновидность вентиляторов

Вентиляторная установка на производственном предприятии

Двигатель центробежного вентиляторного устройства

Разновидности радиальных вентиляторных агрегатов

С иной стороны любой газ имеет еще два параметра: объём и температуру. Объём – количество пространства, которое заполнил газ. Температура газа – термодинамическая характеристика, которая связывает скорость молекул и генерируемое ими давление. На этих трёх «китах» стоит молекулярно–кинетическая теория, которая является базисом для описания всех процессов связанных с обработкой газов и газовых смесей.

Процесс нагнетания являет собой принудительное сосредоточение молекул в замкнутом пространстве сверх некой нормы. Например, общепринятое воздушное давление у поверхности земли приблизительно составляет 100 кПа (105 кило Паскалей) или 760 мм рт. ст. (миллиметров ртутного столба). С увеличением высоты над поверхностью Земли давление становится меньше, воздух становится разреженным.

Атмосферное давление – вес воздушного столба относительно площади поверхности над которой он находится. Не масса, а именно вес Р=mg. Измеряется барометром, остальные типы давления определяются манометром

Разрежение есть обратный процесс нагнетанию, во время которого молекулы покидают замкнутую систему. Объём остаётся тот же, а количество молекул уменьшается в разы, следовательно, и давление уменьшается.

Эффект нагнетания необходим для принудительного перемещения воздуха. Возможен вариант перемещения воздуха через эффект разрежения: для восстановления баланса давления во всей системе молекулы перемещаются от более сконцентрированной области молекул до менее сконцентрированной. Таким способом происходит перемещение молекул газа.

Для определения скорости потока воздуха снаружи или внутри здания часто применяют специальный инструмент – анемометр. Незаменимый прибор для проектирования систем вентиляции

Существуют самые разные компоновки вентиляционных систем, но их условно можно разделить на несколько классов по определённым параметрам.

По назначению. Различают вентиляторы общего и специального назначения. Вентиляторы применяются для обычного перемещения газа. Специальные вентиляторы используются для пневмотранспорта, транспортировки агрессивных и взрывоопасных газовых смесей.
По быстроходности. Бывают с малой, средней и высокой удельной частотой вращения колеса с лопатками.
По диапазону давления. Известны системы генерации низкого (до 1 кПа), среднего (1–3 кПа), высокого ( более 3 кПа) давления.

Некоторые промышленные и бытовые процессы с применением воздуходувок происходят в экстремальных условиях окружающей среды, поэтому к оборудованию выдвигаются соответствующие требования. Таким образом, можно говорить о пылевых, влагозащищенных, термостойких, коррозиестойких, искрозащитных агрегатах и устройствах для удаления дыма и обычных вентиляторах.

Виды вентиляторов

Сегодня в продаже имеется большой ассортимент самых разных вентиляторов. Наибольшей популярностью пользуются:

напольные,
настольные,
потолочные модели.

Они отличаются своей конструкцией, уровнем мощности, а также функциональным обеспечением.

Настольные вентиляторы

Для вентиляторов данного типа характерны небольшие габариты, малый радиус действия и невысокая мощность. Их можно устанавливать на любых горизонтальных поверхностях (на сервантах, столах, тумбах и т.д.). Существуют также модели, оснащенные гибкой ножкой-прищепкой – их можно цеплять даже к спинке кресла.

Настольные конструкции легко переносить с одного места на другое. Однако они весьма ограничены по функциям и обычно имеют одно рабочее положение (в лучшем случае они могут поворачиваться на 90 градусов). Иногда в них предусмотрено три режима работы для регулирования потока воздуха.

Потолочные вентиляторы

Поскольку применение потолочных вентиляторов предполагает наличие довольно высоких потолков, они не пользуются большой популярностью при обустройстве квартир. Преимуществом конструкций данного типа является то, что они не занимают в помещении полезного пространства и обладают большой мощностью.

Напольные вентиляторы

Наиболее ходовой и популярной конструкцией является напольный вентилятор. Посредством него прохладным воздухом можно наполнять не только зону рабочего места, а и целое небольшое помещение.

В отличие от настольных аналогов, у напольных конструкций имеется высокая ножка. В большинстве случаев ее высоту можно регулировать. Длина лопастей таких моделей в полтора – два с половиной раза превышает длину лопастей настольных конструкций. Соответственно, они способны обдувать гораздо большее пространство.

Функциональный набор здесь довольно широк и может предложить массу удобств (например, работа при любом углу поворота, множество скоростей и режимов обдува, подсветка).

Подбор вентилятора согласно требований

Процесс подбора вентиляционного оборудования для промышленного объекта (рабочего цеха, ангара) довольно интересный и замысловатый процесс, который должен делать специалист. Особенности вентиляции производственных помещений детально рассмотрены здесь.

Для обычных квартир и частных домов уже существуют готовые решения. В общем случае (для 2–3 комнатной квартиры) имеем следующую архитектуру системы вентиляции:

в жилых комнатах монтируются проветриватели, количество которых зависит от размеров помещений и числа жильцов;
в кухне и санузле интегрируются вытяжные диффузоры плюс прокладываются воздуховоды к приточно–вытяжной установке.

Центробежный вентилятор включает блок управления, фильтр–систему для очистки воздуха, электродвигатель и непосредственно сам радиальный вентилятор.

Для указанной выше системы вентиляции подойдут настенные вентиляторы серии ЦФ производства Вентс с производительностью до 120 м3/час

Нынешний рынок вентиляционного оборудования представлен широким спектром фирм зарубежного производства: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.

Изделия от этих компаний будут отличным решением для задач вентиляции любого масштаба.

Не уступают им в качестве производства и надёжности оборудования отечественные бренды Вентс, Элком, Домовент и Веза. Если есть сомнения в точности произведённых расчётов или с выбором конкретной модели, рекомендуем обратиться в службу поддержки любой из компаний.

Если вы являетесь владельцем частного 1–2 этажного дома, производственного или коммерческого здания подобной площади (ресторан, склад, столовая, кафе, офис), при выборе оборудования необходимо учитывать объём помещений, кратность обмена воздуха, длину и сечение магистральных трубопроводов.

С задачами вентилирования и дымоудаления легко справятся многозональные воздуходувки или крышные вентиляторы серии КРОМ от компании Веза, вентиляторы серии ВН компании Вентс и другие

Обязательно обращайте внимание на дополнительный функционал центробежных вентиляторов и возможность интеграции в разнообразные системы кондиционирования. Так, радиальные воздуходувки могут оснащаться вспомогательными компонентами:

Так, радиальные воздуходувки могут оснащаться вспомогательными компонентами:

регулируемыми таймерами и интервальными переключателями, фотодатчиками и детекторами влажности;
регуляторами скорости и индикаторами состояний;
датчиками перегрузки электродвигателя и отсутствия электрического питания сети;
пружинными вибропоглотителями или резиновыми виброизоляторами.

Если вентилятор размещён внутри квартиры или дома, его можно закрыть съёмной лицевой декоративной панелью из алюминия или пластика, учитывая интерьер помещения.

Для многих пользователей существенным критерием при выборе вентилятора является уровень шума. Вы подбираете тихий вентилятор в ванную комнату? Рекомендуем ознакомиться с рейтингом бесшумных вентиляторов.

Разновидности устройства

Сегодня выпускается множество разных вариантов вентиляторных агрегатов. Каждый рассчитан на определённые условия эксплуатации, которые везде разные, поэтому универсальных решений в этой области нет.

Центробежные вентиляторы делятся по направлению вращения:

правого (по часовой стрелке) вращения;
левого (против часовой).

Вентиляторы также делят за типом приводных механизмов:

ременной;
прямой;
регулируемый.

Вентиляторы делятся за уровнем давления и выделяют следующие типы:

высокого (3 кПа – 12 кПа);
среднего (1 кПа – 3 кПа);
низкого (до 1 кПа) давления.

По направленности движения воздушных потоков вентиляторные установки классифицируют следующим образом:

вытяжные;
и двустороннего всасывания.

А также существуют установки для использования в условиях агрессивных сред, причём большинство таких агрегатов узкоспециализированы, и предназначены только для эксплуатации в одной, определённой среде, например, среде хлора. Установки для неё делаются из устойчивых именно к хлору материалов, и если применить такой агрегат для работы в иной агрессивной среде, то далеко не факт, что он сохранит герметичность рабочей камеры, и не выйдет из строя.

Обычные вентиляторы рассчитаны на эксплуатацию при температуре газа до 80 градусов, и содержании в нём твёрдых примесей не более 100 мг на кубометр. Существуют также установки для применения в запылённых средах, т. н. пылевые вентиляторы, у которых содержание твёрдых примесей в рабочем теле ограничено одним килограммом на м³. Достойны упоминания и роторные вентиляторы во взрывобезопасном исполнении, с пневматическим приводом, применяемые в шахтной вентиляции, и на прочих взрывоопасных предприятиях.

По приводам также есть существенные различия, самый простой и надёжный из них — прямой. В нём крыльчатка установлена непосредственно на вал двигателя, ломаться практически нечему. Недостаток у этого привода все же есть — необходимость иметь регулятор оборотов для мотора при потребности в регулировке мощности вентиляторной установки, так как конструкция привода не позволяет изменять скорость вращения крыльчатки без изменения оборотов двигателя.

https://youtube.com/watch?v=HxXsOBi-K80

Следующим идёт ременной привод, надёжность у него пониже, чем у прямого (ремень может соскочить со шкива или порваться), но зато уже имеется возможность изменять скорость вращения ротора без изменения таковой у двигателя. Состоит из двух шкивов (первый стоит на валу мотора, второй — на одном валу с крыльчаткой), имеющих несколько канавок с разными диаметрами, перебрасывая ремень между которыми, можно изменять передаточное соотношение, там самым изменяя обороты вентилятора, не затрагивая при этом двигатель.

Последний тип привода, самый современный из всех — регулируемый. В нём передача вращательного движения осуществляется через магнитную или гидравлическую муфту, расположенную между валами двигателя и вентилятора. Так как такой привод технически сложнее всех предыдущих, то для простоты управления в нём применяется микроконтроллер, что делает возможным использование вентиляторов с таким приводом в централизованных системах, где реализована функция удалённого управления.

Что касается разницы между вентиляторными установками двустороннего всасывания и вытяжными, то она очевидна: у вытяжного забор газа происходит с одного торца, а у первого — с обоих.

1 Вентилятор центробежный: конструкция оборудования

Вентиляционные системы, снабженные данным оборудованием, обладают высоким потенциалом даже в сложноклиматических условиях. Центробежный вентилятор представляет собой конструкцию, состоящую из нескольких компонентов:

спиралевидного корпуса;
рабочего колеса;
лопаток рабочего колеса;
электродвигателя.

Все части конструкции соединяются точечной сваркой, клепками и болтами, что обеспечивает надежность. Вентилятор центробежный зачастую имеет корпус из нержавеющей стали с порошковым покрытием, что сводит к минимуму возможность возникновения коррозии. От направления изгиба лопаток зависят такие показатели, как экономичность и уровень вибрации.

1.1 Виды центробежных радиальных вентиляторов

Принципиальной разницы в конструкции между вентиляторами радиального типа нет. Их делят на несколько видов по назначению и мощности.

По мощности

Рабочее давление, на которое способна вытяжка улитка, зависит от мощности двигателя устройства, количества и конфигурации лопастей рабочего колеса.

Различают типы радиальных вентиляторов по данному параметру:

Устройства относительно низкого давления (до 100 кг/см²). Это небольшие вентиляторы, применяемые для создания принудительной вентиляции в жилых зданиях, маркированные как ВР 80-75. В многоквартирных домах такие устройства монтируют на крыше, в общий вентканал.
Устройства, которые работают в интервале среднего давления от 100 до 300 кг/см². Используют в вентиляционных системах производственных цехов без особых требований к безопасности. Общая маркировка вытяжек этой группы ВР 300-45.
Мощные (рабочее давление в интервале от 300 до 1200 кг/см²) вытяжки улитки устанавливают на вредных производствах, где есть необходимость интенсивного отвода едких, огне- и взрывоопасных газовых смесей. Общая маркировка этого класса ВР 12-26.

На то, какой вентилятор следует выбрать для данной вентиляционной системы, влияет множество параметров: длина каналов, их разветвленность, пропускная способность, требуемая интенсивность воздухообмена в единицу времени. Такие расчеты проводятся специалистами на этапе разработки проекта вентиляционной системы.

По назначению

Вторая система классификации радиальных вентиляторов делит их по назначению:

Вытяжки улитки общего назначения. Эксплуатируются при температуре до +80 градусов в атмосфере, где нет специфических или опасных загрязнений. Устанавливают в жилом или промышленном секторе.
Взрывозащищенные – корпус и детали механизма изготовлены из материалов, исключающих появление искры при работе. Используются в помещениях, где есть взрывоопасные газовые смеси. Допустимый температурный интервал эксплуатации от -30 до +40 градусов.
Противопожарные или жаростойкие вытяжки устанавливают на производствах, которые используют в технологическом процессе повышение температуры. Устройства изготавливают из углеродистой стали и покрывают жаростойкими составами. Эксплуатируются при температуре до +200 по Цельсию.
С усиленной антикоррозийной защитой. Это вентиляторы, которые устанавливают на химических производствах с агрессивной средой.
Пылевые (маркировка ВРП) – вентиляторы для удаления воздушных масс с взвешенными частицами. Устройства имеют больший зазор между корпусом и рабочим колесом, сниженное число лопастей, чтобы в процессе работы устройство не забивалось отходами. Особенности конструкции здесь приводят к падению КПД устройства. Выбирать вытяжку требуется с запасом рабочей мощности.
Для удаления дыма (маркировка ВРДУ). Эти вентиляторы устанавливают для дымоудаления, если произойдет пожар. Устройства работают в диапазоне температур 400-600 градусов.

Установка радиальных вентиляторов на подготовленную основу

Установка тяжелых радиальных вентиляторов на основу требует применения виброизоляторов. Но стоит помнить, что некоторые виды виброизоляторов к основе не крепят. Выбор места установки виброизоляторов, если не предусмотрены проектом, производится с целью недопущения смещения центра тяжести устройства. При фиксации радиального вентилятора к бетонному основанию, анкера фиксируют к раме и в собранном виде опускают в цементный раствор (в подготовленные гнезда). После застывания цемента производят проверку крепления, а при перекосах и слабом креплении подкладывают прокладки с последующим затягиванием болтов. Если требуется проведение регулировочных работ со снятием радиального вентилятора с основания, то анкерные болты следует защищать от смятия путем прокладки деревянных бруском под раму. При достаточно небольшом весе радиального вентилятора, вместо виброизоляторов применяют резиновые вкладки толщиной от 20 до 25 мм. При этом отклонения от плоскости установки не должно превышать 5 мм.

Конструкционные особенности

Вытяжка улитка – это радиальный вентилятор, встроенный в корпус особой формы, напоминающий панцирь улитки. Воздух в него направляется под действием центробежной силы.

Центробежный вентилятор состоит из следующих частей:

Корпус спиральной формы.
Всасывающий патрубок круглой формы, размер диаметра совпадает с размером рабочего колеса.
Вытяжной канал, оканчивающийся выходным патрубком.
Выходной патрубок прямоугольной формы, располагается зевом вверх.
Рабочее колесо с лопастями.
Электромотор.

Центр корпуса занимает крыльчатка вентилятора. Ее лопасти отличаются от привычно больших, начинающихся от оси вращения. В радиальном вентиляторе лопасти рабочего колеса прямоугольные, прямые или выгнутые определенным образом, располагаются по ободу круга вращения.

Форма лопастей вытяжки улитка в зависимости от назначения:

прямые – для удаления летучих взвесей (пыли, мелкой стружки);
с загибом лопасти назад – для увеличения скорости вращения колеса при пониженном шумообразовании;
с загибом лопасти вперед — для повышения давления и КПД двигателя.

Особенности конструкции радиального вентилятора заключаются в разном способе передачи крутящего момента от двигателя к рабочему колесу:

Рабочее колесо «посажено» непосредственно на вал двигателя. Такая конструкция отличается простотой и доступностью. Однако в случае поломки вентилятора требуется полный разбор его для ремонтных работ.
Крутящий момент передается посредством ремня. Распространенный вид взаимодействия двигателя с вращающимися частями механизма, который открывает много возможностей для манипуляции с размерами шкивов и скоростями. Ременная передача делает устройство более громоздким и дорогим.
Рабочее колесо соединяется с моторным валом через муфту. Такая посадка снимает нагрузку с подшипников двигателя, не увеличивая сложность и металлоемкость конструкции. Этот тип вытяжки улитка можно считать лучшим по ремонтопригодности и цене.

Скорость работы вытяжки типа улитка регулируется не только мощностью мотора, но и количеством лопастей на рабочем колесе. Корпус вентилятора изготавливают из стали, сплавов или алюминия. Для защиты от коррозии стальные детали красят или покрывают специальной защитой.

Что необходимо знать о сборке и монтаже вентиляторов

Как и у любого другого устройства, у радиальных приборов есть свои особенности установки. При монтаже данного устройства специалисты рекомендуют оборудовать корпус гнущейся вставкой, для снижения вибрации в момент использования прибора.

Установка вентиляционная

Для монтажа кулера, согласно с требованием к помещениям, необходимо устанавливать на поверхность плиты системы вентиляции вибро изолятор. Соединительная конструкция между воздуховодами и вентиляторами должна быть в полтора или два раза больше чем отверстие для выхода.

Любое вентиляционное оборудование требует качественного звуко изолирования. Это объясняется большой мощностью используемой техники. Поэтому внутрь патрубка, который соединяет центробежную вентиляторную установку и воздуховод устанавливают специальный глушитель, выполненный из звукоизолирующего материала, имеющего толщу свыше 2,5 сантиметров.

Для снижения шумового фона, а также во избежание чрезмерного гула, заборные патрубки необходимо размещать под углом не менее 60 градусов, а выбросные патрубки – не меньше чем 30 градусов.

Строго запрещено использование центробежных вентиляторов отдельно от системы вентилирования. Если вы планируете одновременно применять несколько устройств, то предварительно соедините их сетью.

Устройство

Центробежные вентиляторы, в простонародье называемые улитками из-за сходного внешнего вида, состоят из следующих деталей: спиралевидного корпуса, рабочего колёса с установленными на нём лопатками, имеющими на концах загибы вперёд или назад, станины, и привода (электро или пневмо).

Вид в разрезе:

Стрелками указано движение потока газа при работе вентиляторного агрегата.

То, в какую сторону направлены загибы на лопатках, определяется назначением конкретного вентилятора. Лопатки с загнутыми назад концами дают повышенную на 20% экономичность и возможность нормальной работы при перегрузках по расходу газа. Агрегаты с загнутыми вперёд лопатками имеют свои преимущества, это меньший уровень производимого шума из-за более низкой скорости вращения, и компактность, из-за меньших размеров рабочего колёса и соответственно корпуса.

В станине установлены подшипники для валов двигателя и крыльчатки. На вентиляторные установки обычно ставятся роликовые подшипники, заполненные маслом. На тех моделях, которые эксплуатируются в условиях высоких температур, во избежание перегрева, подшипники оснащены водяной системой охлаждения.

А также в вентиляторе могут быть установлены входные и выходные заслонки для управления потоками газа внутри его.

Правила использования

У любого крупного агрегата, в том числе и у центробежного вентилятора, имеются свои правила, соблюдение которых позволяет увеличить срок службы и снизить частоту, с которой проводится ремонт. Любое требование инструкции нужно соблюдать.

Для центробежного вентилятора актуальны следующие правила:

В воздуховод не должно попадать слишком много механических частиц, иначе фильтр будет постоянно забиваться. Максимальный уровень песчинок – 1 г на кубометр воздуха. При большем объеме придется менять фильтрационный элемент раньше, чем истекает срок его эксплуатации.
Нельзя, чтобы в воздухе содержались липкие частицы, способные остаться на лопастях и постепенно привести к их замедлению.
Специальное устройство, которое снижает вибрации, обязательно должно быть установлено. Оно не только повышает уровень комфорта людей рядом с устройством, но и препятствует расшатыванию части агрегата.

При правильном использовании устройство может служить до нескольких десятков лет. Достаточно регулярно проводить профилактический осмотр и осуществлять дополнительный пакет работ: очищать фильтр, чистить воздуховоды.

Особенности центробежных вентиляторов

Главная особенность данного типа вентиляторов — конструкция, которая отличает их от других разновидностей подобного оборудования. У центробежных вентиляторов есть ротор. Он включает в себя ось и лопасти, которые вращаются вокруг нее. Во время своей работы он перпендикулярно изменяет направление проходящего сквозь него воздуха. Воздушная масса попадает в ротор в области его оси, а выходит наружу у границ лопастей, где расположен специальный отвод.

Вентиляторы центробежного типа могут создавать очень хорошее давление, поэтому активно используются в промышленных зданиях или в случае повышенной сложности конфигурации сетей. Их незначительный минус — более высокий, чем у осевых вентиляторов, уровень шума.

В любом центробежном вентиляторе есть три основные составляющие:

колесо с лопатками;
кожух спиральной формы;
станина с валом и подшипниками.

Чтобы вентилятор начал свою работу, нужно запустить электродвигатель, который соединен с рабочим колесом. Само же колесо имеет несколько лопаток, два диска (задний и передний) и ступицу. Точное количество лопастей и направление их изгиба (они могут загибаться вперед и назад), связано с тем, для чего предназначен конкретный вентилятор.

Если лопасти загибаются назад, это ведет к экономии энергии. Такой вентилятор может экономить во время работы до 20% и легко справится с повышенной нагрузкой.

Однако и у загнутых вперед лопаток есть свои плюсы. Такой вариант издает меньше шума, так как обладает меньшей частотой вращения. Также у такого вентилятора более компактные размеры.

Принцип работы центробежного вентилятора

Механизмы нагнетания и разрежения