Ventiladors per a sistemes de ventilació per conductes
Aquest mòdul analitza els ventiladors centrífugs i axials utilitzats per als sistemes de ventilació per conductes i considera aspectes seleccionats, incloses les seves característiques i atributs operatius.
Els dos tipus de ventiladors comuns utilitzats en els serveis d'edificis per a sistemes de conductes s'anomenen genèricament ventiladors centrífugs i axials, el nom que deriva de la direcció definidora del flux d'aire a través del ventilador.Aquests dos tipus es divideixen en una sèrie de subtipus que s'han desenvolupat per proporcionar característiques particulars de cabal/pressió de volum, així com altres atributs operatius (incloent-hi la mida, el soroll, la vibració, la neteja, el manteniment i la robustesa).
Taula 1: Dades d'eficiència màxima del ventilador publicades als Estats Units i Europa per a ventiladors > 600 mm de diàmetre
Alguns dels tipus de ventiladors que s'utilitzen amb més freqüència a HVAC es mostren a la taula 1, juntament amb els pics d'eficiència indicatius que s'han recollit1 a partir de dades publicades per diversos fabricants nord-americans i europeus.A més d'aquests, el ventilador "endoll" (que en realitat és una variant del ventilador centrífug) ha tingut una popularitat creixent en els últims anys.
Figura 1: Corbes genèriques del ventilador.Els aficionats reals poden diferir molt d'aquestes corbes simplificades
Les corbes característiques del ventilador es mostren a la figura 1. Són corbes exagerades i idealitzades, i els ventiladors reals poden diferir d'aquestes;no obstant això, és probable que mostrin atributs similars.S'hi inclouen les zones d'inestabilitat que es deuen a la caça, on el ventilador pot passar entre dos possibles cabals a la mateixa pressió o com a conseqüència de l'aturada del ventilador (vegeu Parada de la caixa de flux d'aire).Els fabricants també haurien d'identificar els intervals de treball "segurs" preferits a la seva literatura.
Ventiladors centrífugs
Amb els ventiladors centrífugs, l'aire entra a l'impulsor al llarg del seu eix, després es descarrega radialment de l'impulsor amb el moviment centrífug.Aquests ventiladors són capaços de generar tant altes pressions com grans cabals de volum.La majoria dels ventiladors centrífugs tradicionals estan tancats en una carcassa de tipus scroll (com a la figura 2) que actua per dirigir l'aire en moviment i convertir de manera eficient l'energia cinètica en pressió estàtica.Per moure més aire, el ventilador es pot dissenyar amb un impulsor de "doble amplada de doble entrada", que permet que l'aire entri a banda i banda de la carcassa.
Figura 2: Ventilador centrífug en carcassa scroll, amb un impulsor inclinat cap enrere
Hi ha diverses formes de pales que poden constituir l'impulsor, amb els principals tipus corbats cap endavant i cap enrere: la forma de la pala determinarà el seu rendiment, l'eficiència potencial i la forma de la corba característica del ventilador.Els altres factors que afectaran l'eficiència del ventilador són l'amplada de la roda de l'impulsor, l'espai lliure entre el con d'entrada i l'impulsor giratori i l'àrea utilitzada per a la descàrrega de l'aire del ventilador (l'anomenada "àrea d'explosió"). .
Aquest tipus de ventilador ha estat accionat tradicionalment per un motor amb una disposició de corretja i politja.Tanmateix, amb la millora dels controls electrònics de velocitat i l'augment de la disponibilitat de motors commutats electrònicament ('EC' o sense escombretes), els accionaments directes s'estan fent servir més freqüentment.Això no només elimina les ineficiències inherents a la transmissió per corretja (que pot ser del 2% a més del 10%, depenent del manteniment2), sinó que també és probable que redueixi la vibració, redueixi el manteniment (menys coixinets i requisits de neteja) i faci que el muntatge més compacte.
Ventiladors centrífugs corbats cap enrere
Els ventiladors corbats cap enrere (o "inclinats") es caracteritzen per les pales que s'inclinen lluny de la direcció de gir.Poden assolir eficiències de prop del 90% quan s'utilitzen fulles aerodinàmiques, com es mostra a la figura 3, o amb fulles planes amb forma en tres dimensions, i una mica menys quan s'utilitzen fulles corbes simples, i menys quan s'utilitzen fulles planes simples inclinades cap enrere.L'aire surt de les puntes de l'impulsor a una velocitat relativament baixa, de manera que les pèrdues per fricció dins de la carcassa són baixes i el soroll generat per l'aire també és baix.Poden aturar-se als extrems de la corba de funcionament.Els impulsors relativament més amples proporcionaran la màxima eficiència i poden emprar fàcilment les pales amb perfils aerodinàmics més importants.Els impulsors prims mostraran pocs beneficis amb l'ús de perfils aerodinàmics, de manera que tendeixen a utilitzar fulles de placa plana.Els ventiladors corbats cap enrere destaquen especialment per la seva capacitat de produir altes pressions combinades amb baix soroll, i tenen una característica de potència de no sobrecàrrega; això significa que a mesura que la resistència es redueix en un sistema i el cabal augmenta, la potència extreta pel motor elèctric es reduirà. .És probable que la construcció de ventiladors corbats cap enrere sigui més robust i bastant més pesat que el ventilador corbat cap endavant menys eficient.La velocitat relativament lenta de l'aire a través de les pales pot permetre l'acumulació de contaminants (com la pols i el greix).
Figura 3: Il·lustració dels impulsors del ventilador centrífug
Ventiladors centrífugs corbats cap endavant
Els ventiladors corbats cap endavant es caracteritzen per un gran nombre de pales corbes cap endavant.Com que solen produir pressions més baixes, són més petits, més lleugers i més barats que el ventilador corbat cap enrere alimentat equivalent.Com es mostra a la figura 3 i la figura 4, aquest tipus d'impulsor del ventilador inclourà més de 20 pales que poden ser tan senzilles com formar-se a partir d'una sola xapa metàl·lica.S'obtenen eficiències millorades en mides més grans amb fulles individuals formades.L'aire surt de les puntes de les fulles amb una velocitat tangencial elevada, i aquesta energia cinètica s'ha de convertir en pressió estàtica a la carcassa, cosa que disminueix l'eficiència.Normalment s'utilitzen per a volums d'aire baixos a mitjans a baixa pressió (normalment <1,5 kPa) i tenen una eficiència relativament baixa per sota del 70%.La carcassa de desplaçament és especialment important per aconseguir la millor eficiència, ja que l'aire surt de la punta de les pales a gran velocitat i s'utilitza per convertir eficaçment l'energia cinètica en pressió estàtica.Funcionen a velocitats de rotació baixes i, per tant, els nivells de soroll generats mecànics solen ser inferiors als dels ventiladors corbats cap enrere de major velocitat.El ventilador té una característica de sobrecàrrega de potència quan funciona amb resistències baixes del sistema.
Figura 4: Ventilador centrífug corbat cap endavant amb motor integral
Aquests ventiladors no són adequats on, per exemple, l'aire està molt contaminat amb pols o porta gotes de greix arrastrades.
Figura 5: Exemple de ventilador d'endoll d'accionament directe amb fulles corbes cap enrere
Ventiladors centrífugs de pales radials
El ventilador centrífug de pales radials té l'avantatge de poder moure partícules d'aire contaminats ia altes pressions (de l'ordre de 10 kPa) però, funcionant a altes velocitats, és molt sorollós i ineficient (<60%) i per tant no hauria de ser. s'utilitza per a HVAC d'ús general.També pateix una característica de potència de sobrecàrrega: a mesura que es redueix la resistència del sistema (potser per l'obertura de les amortidors de control de volum), la potència del motor augmentarà i, depenent de la mida del motor, possiblement pot "sobrecarregar".
Ventiladors d'endoll
En lloc de muntar-se en una carcassa de desplaçament, aquests impulsors centrífugs dissenyats específicament es poden utilitzar directament a la carcassa de la unitat de tractament d'aire (o, de fet, en qualsevol conducte o ple), i és probable que el seu cost inicial sigui inferior al allotjaven ventiladors centrífugs.Coneguts com a ventiladors centrífugs "plenum", "endoll" o simplement "no allotjats", aquests poden oferir alguns avantatges d'espai, però al preu de la pèrdua d'eficiència operativa (amb les millors eficiències semblants a les dels ventiladors centrífugs corbats cap endavant).Els ventiladors aspiraran l'aire a través del con d'entrada (de la mateixa manera que un ventilador allotjat) però després descarreguen l'aire radialment al voltant de tota la circumferència exterior de 360 ° de l'impulsor.Poden proporcionar una gran flexibilitat de connexions de sortida (des del ple), el que significa que pot haver-hi menys necessitat de corbes adjacents o transicions pronunciades a la canalització que s'afegirien a la caiguda de pressió del sistema (i, per tant, potència addicional del ventilador).L'eficiència general del sistema es pot millorar mitjançant l'ús d'entrades de campana als conductes que surten del ple.Un dels avantatges del ventilador d'endoll és el seu rendiment acústic millorat, resultat en gran mesura de l'absorció del so dins del ple i la manca de camins de "visió directa" des de l'impulsor a la boca de la canalització.L'eficiència dependrà molt de la ubicació del ventilador dins del ple i de la relació del ventilador amb la seva sortida: el ple s'utilitza per convertir l'energia cinètica de l'aire i augmentar així la pressió estàtica.El rendiment substancialment diferent i les diferents estabilitats de funcionament dependran del tipus d'impulsor: s'han utilitzat impulsors de flux mixt (que proporcionen una combinació de flux radial i axial) per superar els problemes de flux derivats del fort patró de flux d'aire radial creat mitjançant impulsors centrífugs simples3.
Per a unitats més petites, el seu disseny compacte sovint es complementa amb l'ús de motors EC fàcilment controlables.
Ventiladors axials
En els ventiladors de flux axial, l'aire passa a través del ventilador en línia amb l'eix de rotació (com es mostra al ventilador axial de tub simple de la figura 6): la pressurització es produeix per la sustentació aerodinàmica (similar a l'ala d'un avió).Aquests poden ser comparativament compactes, de baix cost i lleugers, especialment adequats per moure l'aire contra pressions relativament baixes, de manera que s'utilitzen freqüentment en sistemes d'extracció on les caigudes de pressió són inferiors a les dels sistemes de subministrament, el subministrament inclou normalment la caiguda de pressió de tot l'aire condicionat. components de la unitat de tractament d'aire.Quan l'aire surt d'un simple ventilador axial, girarà a causa de la rotació que s'imparteix a l'aire a mesura que passa a través de l'impulsor; el rendiment del ventilador es pot millorar significativament per les paletes de guia aigües avall per recuperar el remolí, com a la paleta. ventilador axial que es mostra a la figura 7. L'eficiència d'un ventilador axial es veu afectada per la forma de la pala, la distància entre la punta de la pala i la caixa circumdant i la recuperació del remolí.El pas de la pala es pot modificar per variar de manera eficient la sortida del ventilador.Invertint la rotació dels ventiladors axials, el flux d'aire també es pot invertir, tot i que el ventilador estarà dissenyat per funcionar en la direcció principal.
Figura 6: Un ventilador de flux axial de tub
La corba característica dels ventiladors axials té una regió de parada que pot fer-los inadequats per a sistemes amb un rang molt variable de condicions de funcionament, tot i que tenen el benefici d'una característica de potència sense sobrecàrrega.
Figura 7: Un ventilador de flux axial de paletes
Els ventiladors axials de paletes poden ser tan eficients com els ventiladors centrífugs corbats cap enrere i són capaços de produir cabals elevats a pressions raonables (normalment al voltant de 2 kPa), tot i que és probable que creïn més soroll.
El ventilador de flux mixt és un desenvolupament del ventilador axial i, tal com es mostra a la figura 8, té un impulsor de forma cònica on l'aire s'extrau radialment a través dels canals d'expansió i després passa axialment a través de les pales de guia de redreçament.L'acció combinada pot produir una pressió molt superior a la possible amb altres ventiladors de flux axial.Les eficiències i els nivells de soroll poden ser similars als d'un ventilador centrífug de corba cap enrere.
Figura 8: ventilador en línia de flux mixt
La instal·lació del ventilador
Els esforços per proporcionar una solució eficaç del ventilador es poden veure greument soscavats per la relació entre el ventilador i les vies de conductes locals per a l'aire.
Hora de publicació: 07-gen-2022