Dva uobičajena tipa ventilatora koja se koriste u građevinskim instalacijama za kanalske sisteme generički se nazivaju centrifugalni i aksijalni ventilatori – naziv potiče od definirajućeg smjera protoka zraka kroz ventilator. Ova dva tipa su sama po sebi podijeljena u nekoliko podtipova koji su razvijeni kako bi se osigurale određene karakteristike protoka/pritiska, kao i druge operativne karakteristike (uključujući veličinu, buku, vibracije, mogućnost čišćenja, održavanje i robusnost).

---

Tabela 1: Objavljeni podaci o vršnoj efikasnosti ventilatora u SAD-u i Evropi za ventilatore prečnika >600 mm

---

Neki od češće susrećućih tipova ventilatora koji se koriste u HVAC sistemima navedeni su u Tabeli 1, zajedno s indikativnim vršnim efikasnostima koje su prikupljene1 iz podataka koje je objavio niz američkih i evropskih proizvođača. Pored ovih, 'plug' ventilator (koji je zapravo varijanta centrifugalnog ventilatora) posljednjih godina doživljava sve veću popularnost.

---

Slika 1: Generičke krivulje ventilatora. Pravi ventilatori se mogu znatno razlikovati od ovih pojednostavljenih krivulja

---

Karakteristične krive ventilatora prikazane su na Slici 1. To su preuveličane, idealizirane krive, a stvarni ventilatori se mogu razlikovati od njih; međutim, vjerovatno će pokazivati ​​slične atribute. To uključuje područja nestabilnosti koja su posljedica oscilacija, gdje ventilator može prelaziti između dva moguća protoka pri istom pritisku ili kao posljedica gašenja ventilatora (vidi Zastoj kutije za protok zraka). Proizvođači bi također trebali identificirati preferirane "sigurne" radne raspone u svojoj literaturi.

Centrifugalni ventilatori

Kod centrifugalnih ventilatora, zrak ulazi u impeler duž njegove ose, a zatim se radijalno ispušta iz impelera centrifugalnim kretanjem. Ovi ventilatori su sposobni generirati i visoke pritiske i velike protoke. Većina tradicionalnih centrifugalnih ventilatora zatvorena je u kućište spiralnog tipa (kao na slici 2) koje usmjerava pokretni zrak i efikasno pretvara kinetičku energiju u statički pritisak. Za pomicanje veće količine zraka, ventilator može biti dizajniran s impelerom 'dvostruke širine s dvostrukim ulazom', što omogućava ulazak zraka s obje strane kućišta.

---

Slika 2: Centrifugalni ventilator u spiralnom kućištu, s unazad nagnutim rotorom

---

Postoji niz oblika lopatica koje mogu činiti impeler, a glavne vrste su naprijed zakrivljene i nazad zakrivljene – oblik lopatice će odrediti njene performanse, potencijalnu efikasnost i oblik karakteristične krivulje ventilatora. Ostali faktori koji će uticati na efikasnost ventilatora su širina rotora, prostor između ulaznog konusa i rotirajućeg impelera i površina koja se koristi za ispuštanje zraka iz ventilatora (tzv. "područje duvanja").

Ovaj tip ventilatora tradicionalno je pokretan motorom s remenom i remenicama. Međutim, s poboljšanjem elektronskih kontrola brzine i povećanom dostupnošću elektronski komutiranih ('EC' ili bezčetkičnih) motora, direktni pogoni se sve češće koriste. Ovo ne samo da uklanja neefikasnosti svojstvene remenskom pogonu (koja može biti od 2% do više od 10%, ovisno o održavanju2), već vjerovatno smanjuje i vibracije, smanjuje održavanje (manje ležajeva i zahtjeva za čišćenjem) i čini sklop kompaktnijim.

Centrifugalni ventilatori sa unazad zakrivljenim krivinama

Ventilatori sa unazad zakrivljenim (ili 'nagnutim') lopaticama karakteriziraju se lopaticama koje se naginju od smjera rotacije. Mogu dostići efikasnost od oko 90% kada se koriste aeroprofilne lopatice, kao što je prikazano na Slici 3, ili sa ravnim lopaticama oblikovanim u tri dimenzije, a nešto manje kada se koriste obične zakrivljene lopatice, a opet manje kada se koriste jednostavne ravne lopatice nagnute unazad. Zrak napušta vrhove impelera relativno malom brzinom, tako da su gubici trenja unutar kućišta niski, a buka koju generira zrak je također niska. Mogu se zaustaviti na ekstremnim tačkama radne krivulje. Relativno šira impelera će pružiti najveću efikasnost i mogu lako koristiti veće aeroprofilne lopatice. Tanka impelera će pokazati malu korist od korištenja aeroprofila, pa imaju tendenciju da koriste ravne lopatice. Ventilatori sa unazad zakrivljenim lopaticama posebno su poznati po svojoj sposobnosti da proizvode visoke pritiske u kombinaciji sa niskom bukom i imaju karakteristiku snage koja ne preopterećuje - to znači da kako se otpor u sistemu smanjuje, a protok povećava, snaga koju vuče elektromotor će se smanjivati. Konstrukcija ventilatora sa zakrivljenim unazad vjerovatno će biti robusnija i prilično teža od manje efikasnog ventilatora sa zakrivljenim naprijed. Relativno mala brzina vazduha preko lopatica može omogućiti nakupljanje zagađivača (kao što su prašina i masnoća).

---

Slika 3: Ilustracija rotora centrifugalnog ventilatora

---

Centrifugalni ventilatori sa zakrivljenim krilima prema naprijed

Ventilatori sa naprijed zakrivljenim lopaticama karakteriziraju se velikim brojem naprijed zakrivljenih lopatica. Budući da obično proizvode niže pritiske, manji su, lakši i jeftiniji od ekvivalentnog ventilatora sa unazad zakrivljenim lopaticama. Kao što je prikazano na slici 3 i slici 4, ova vrsta impelera ventilatora uključivat će više od 20 lopatica koje mogu biti jednostavne kao da su oblikovane od jednog metalnog lima. Poboljšana efikasnost se postiže kod većih veličina s pojedinačno oblikovanim lopaticama. Zrak napušta vrhove lopatica velikom tangencijalnom brzinom, a ta kinetička energija mora se pretvoriti u statički pritisak u kućištu – to umanjuje efikasnost. Obično se koriste za male do srednje količine zraka pri niskom pritisku (normalno <1,5 kPa) i imaju relativno nisku efikasnost ispod 70%. Spiralno kućište je posebno važno za postizanje najbolje efikasnosti, jer zrak napušta vrh lopatica velikom brzinom i koristi se za efikasno pretvaranje kinetičke energije u statički pritisak. Rade pri malim brzinama rotacije i stoga su mehanički generirani nivoi buke obično manji nego kod ventilatora sa većim brzinama zakrivljenih unazad. Ventilator ima karakteristiku preopterećenja snage kada radi uz niski otpor sistema.

---

Slika 4: Centrifugalni ventilator sa naprijed zakrivljenim zakrivljenim krilima i integrisanim motorom

---

Ovi ventilatori nisu prikladni tamo gdje je, na primjer, zrak jako zagađen prašinom ili sadrži kapljice masnoće.

---

Slika 5: Primjer direktno pogonjenog ventilatora s unatrag zakrivljenim lopaticama

---

Centrifugalni ventilatori s radijalnim lopaticama

Centrifugalni ventilator s radijalnim lopaticama ima prednost što može pomicati čestice zagađenog zraka i pri visokim pritiscima (reda veličine 10 kPa), ali, radeći pri velikim brzinama, vrlo je bučan i neefikasan (<60%) te se stoga ne bi trebao koristiti za opće HVAC sustave. Također pati od karakteristike preopterećenja snage – kako se smanjuje otpor sustava (možda otvaranjem zaklopki za regulaciju volumena), snaga motora će se povećati i, ovisno o veličini motora, moguće je da će doći do 'preopterećenja'.

Uključite ventilatore

Umjesto da se montiraju u spiralno kućište, ovi namjenski dizajnirani centrifugalni ventilatori mogu se koristiti direktno u kućištu klima uređaja (ili, zapravo, u bilo kojem kanalu ili plenumu), a njihova početna cijena će vjerovatno biti niža od cijene centrifugalnih ventilatora u kućištu. Poznati kao 'plenum', 'čep' ili jednostavno 'bez kućišta', ovi centrifugalni ventilatori mogu pružiti neke prednosti u pogledu prostora, ali po cijenu gubitka radne efikasnosti (pri čemu je najbolja efikasnost slična onoj kod centrifugalnih ventilatora sa naprijed zakrivljenim zakrivljenim zavojima u kućištu). Ventilatori će uvlačiti zrak kroz ulazni konus (na isti način kao i ventilator u kućištu), ali će zatim radijalno ispuštati zrak oko cijelog vanjskog obima rotora od 360°. Oni mogu pružiti veliku fleksibilnost izlaznih priključaka (iz plenuma), što znači da može biti manje potrebe za susjednim krivinama ili oštrim prijelazima u kanalima koji bi sami po sebi doprinijeli padu pritiska u sistemu (a time i dodatnoj snazi ​​ventilatora). Ukupna efikasnost sistema može se poboljšati korištenjem ulaza u obliku zvona na kanalima koji izlaze iz plenuma. Jedna od prednosti ventilatora sa utikačem su njegove poboljšane akustične performanse, koje su uglavnom rezultat apsorpcije zvuka unutar plenuma i nedostatka "direktnih vidnih" puteva od impelera do otvora kanala. Efikasnost će uveliko zavisiti od lokacije ventilatora unutar plenuma i odnosa ventilatora prema njegovom izlazu - plenum se koristi za pretvaranje kinetičke energije u vazduhu i tako povećava statički pritisak. Značajno različite performanse i različita stabilnost rada zavisiće od tipa impelera - impeleri sa mešanim protokom (koji obezbeđuju kombinaciju radijalnog i aksijalnog protoka) korišteni su za prevazilaženje problema protoka koji nastaju zbog jakog radijalnog obrasca protoka vazduha stvorenog korišćenjem jednostavnih centrifugalnih impelera3.

Kod manjih jedinica, njihov kompaktni dizajn često se dopunjuje upotrebom lako upravljivih EC motora.

Aksijalni ventilatori

Kod aksijalnih ventilatora, zrak prolazi kroz ventilator u liniji s osom rotacije (kao što je prikazano na jednostavnom aksijalnom ventilatoru s cijevima na Slici 6) – pritisak se proizvodi aerodinamičkim uzgonom (slično krilu aviona). Ovi ventilatori mogu biti relativno kompaktni, jeftini i lagani, posebno pogodni za kretanje zraka pod relativno niskim pritiskom, pa se često koriste u sistemima za odvod zraka gdje su padovi pritiska niži nego u sistemima za dovod – dovod obično uključuje pad pritiska svih komponenti klima uređaja u jedinici za obradu zraka. Kada zrak napusti jednostavan aksijalni ventilator, on će se vrtjeti zbog rotacije koja se prenosi na zrak dok prolazi kroz impeler – performanse ventilatora mogu se značajno poboljšati nizvodnim usmjerivačima kako bi se povratio vrtlog, kao kod aksijalnog ventilatora s krilcima prikazanog na Slici 7. Na efikasnost aksijalnog ventilatora utječu oblik lopatice, udaljenost između vrha lopatice i okolnog kućišta i povrat vrtloga. Nagib lopatice može se mijenjati kako bi se efikasno mijenjao izlaz ventilatora. Obraćanjem smjera rotacije aksijalnih ventilatora, može se preokrenuti i protok zraka - iako će ventilator biti dizajniran da radi u glavnom smjeru.

---

Slika 6: Cijevni aksijalni ventilator

---

Karakteristična krivulja aksijalnih ventilatora ima područje zastoja koje ih može učiniti neprikladnim za sisteme sa široko varirajućim rasponom radnih uslova, iako imaju prednost karakteristike snage koja ne dozvoljava preopterećenje.

---

Slika 7: Aksijalni ventilator s lopaticama

---

Aksijalni ventilatori s lopaticama mogu biti jednako efikasni kao i centrifugalni ventilatori s unazad zakrivljenim krivuljama i sposobni su proizvesti visoke protoke pri razumnim pritiscima (obično oko 2 kPa), iako će vjerojatno stvarati više buke.

Ventilator sa miješanim protokom je razvoj aksijalnog ventilatora i, kao što je prikazano na slici 8, ima konusno oblikovano impeler gdje se zrak radijalno uvlači kroz kanale koji se šire, a zatim aksijalno prolazi kroz ispravljajuće vodeće lopatice. Kombinirano djelovanje može proizvesti pritisak daleko veći nego što je to moguće kod drugih aksijalnih ventilatora. Efikasnost i nivo buke mogu biti slični onima kod centrifugalnog ventilatora sa obrnutom krivuljom.

---

Slika 8: Ventilator miješanog protoka

---

Instalacija ventilatora

Napori da se obezbijedi efikasno rješenje za ventilatore mogu biti ozbiljno potkopani odnosom između ventilatora i lokalnih kanalskih puteva za vazduh.

---

Vrijeme objave: 07.01.2022.