Центробежный вентилятор: специфика устройства

Устройство и принцип работы

Центробежный (или радиальный) вентилятор: https://shnek.ru/shop/426-tsentrobezhnyie-ventilyatoryi – предназначен для перемещения воздуха или газовоздушной смеси в системах вентиляции бытовых, промышленных, торговых, общественных помещениях для его очистки, регулирования влажности, то есть создания благоприятного для жизнедеятельности человека микроклимата.

В своем устройстве он имеет следующие элементы: спиральный корпус, лопасти, рабочее колесо, двигатель. При включении двигателя лопасти начинают вращаться, засасывая воздух, который за счет центробежной силы проходит в спиральный кожух, а затем в воздуховоды, в выходное отверстие, перпендикулярное входу, воздух поступает уже очищенным.

Условия эксплуатации

Центробежные вентиляторы могут эксплуатироваться в помещениях, в которых соблюдаются следующие условия:

• температура воздуха (или невзрывоопасной газовоздушной смеси) не больше 80°С, для двусторонних — до 60°;
• механические примеси не должны превышать 1 г/м3;
• в воздухе не содержится волокнистых частиц и липких веществ.

Несоблюдение этих условий, превышение показателей приводит в быстрому износу вентиляторов и выходу их из строя.

Разновидности

Исходя из разных критериев, классификация радиальных вентиляторов может быть различной.

В зависимости от направления вращения (со стороны всасывания):

• правого вращения (лопасти вращаются по часовой стрелке);
• левого вращения (лопасти вращаются против часовой стрелки).

Обозначение изделия – В (вентилятор)

• наименование вида изделия: Ц или Р – соответственно, центробежный или радиальный;
• величина коэффициента полного давления (целое число);
• обозначение быстроходности – hy;
• обозначение номера изделия по ГОСТ 10616, в соответствии с размером наружного диаметра колеса – D.

Обозначения по ГОСТу:

Так, обозначение ВР-300-45-2,0 соответствует вентилятору радиальному с коэффициентом полного давления 300 (среднего давления), быстроходностью 45, диаметр рабочего колеса которого равен 200 мм.

Основные производители

Рынок вентиляторов сегодня очень богат как зарубежными, так и отечественными моделями. Среди них можно выделить такие бренды:

Soler&Palau (Испания). Почти 300 моделей этой марки отличаются безупречным качеством и надежностью. Корпус изделий изготовлен из оцинкованной листовой стали, у некоторых моделей имеется специальный защитный слой. Вентиляторы  Soler&Palau имеют регулятор для изменения скорости вращения двигателя, изоляционный слой, гасящий звуковые волны и вибрацию, могут работать при температурах от –15° до +400° и даже во взрывоопасной среде.

Systemair. Эти компактные устройства можно применять и автономно, и в вентиляционных камерах. Вентиляторы имеют стальной корпус, что оберегает механизм от коррозии. От перегрева двигатель защищают термоконтакты.

Ostberg. Эти вентиляторы предназначены для монтажа в системах воздуховодов разной сложности и размеров. Корпус и крыльчатку производитель изготавливает из гальванизированной стали. Отличаются износостойкостью, длительным сроком эксплуатации, возможностью регулировки скорости вращения, легкостью обслуживания. Последнее достигается за счет того, что рабочее колесо и двигатель закрепляются на открывающейся дверке: чтобы почистить вентилятор, нужно просто открыть эту дверку.

Vortice. Вентиляторы этого производителя могут работать при температурах до 40°, циркулировать большие объемы воздуха: 6300 м3/час. Такая производительность позволяет использовать их в полупромышленных и промышленных помещениях.

ВЕЗА. Отечественные модели вентиляторов идеально адаптированы к региональному климату — они производятся по индивидуальной технологии на основе бесштампового серийного производства. Отличаются разнообразием ассортимента (серии ВРАН, ВОД, ВРАВ, КРОС, КРОВ и др.), почти все серии выпускаются в морозостойком, взрывозащищенном, сейсмостойком исполнении.

Цены

Стоимость  зависит от многих факторов, основными среди них являются следующие:

• производитель;
• габаритные размеры или типоразмер;
• схема исполнения (взрывозащищенный, морозостойкий, коррозионностойкий, для агрессивных сред и т.д.);
• материал исполнения (обычная или нержавеющая сталь);
• параметры двигателя – мощность, размеры, класс защищенности и др.

В каждом случае цена устройства индивидуальна и имеет довольно большой разброс. В зависимости от нужных вам параметров можно купить центробежный вентилятор от 5,5 до 350 тысяч рублей.

Сфера применения

Центробежные вентиляторы применяются в зданиях любых типов, где для них подготовлены специальные шахты и рукава. Однако некоторые сферы нуждаются в таких установках больше других:

• медицинские учреждения;
• учебные заведения;
• промышленные предприятия;
• офисные здания;
• общественные (торговые, развлекательные) центры.

Основной спрос на применение установки исходит от предприятий, расположенных в больших зданий с повышенным скоплением людей

В медицине очень важно использовать качественные вентиляционные системы, поскольку свежий воздух, насыщенный кислородом и очищенный от пыли, – залог здоровья дыхательной системы, сердца и общего хорошего самочувствия. Особенно свежий воздух актуален для пациентов пожилого возраста, для которых духота в помещении может стать роковой

Не только пожилые люди, но и дети нуждаются в свежем воздухе. Иначе молодой организм может начать неправильно развиваться. Могут появиться частые мигрени, нарушения сна и другие отклонения от нормального самочувствия. Чтобы предотвратить проблемы у малышей, в детский садах, школах, дошкольных образовательных и досуговых учреждениях обязательно устанавливают вентиляционные устройства.

Офисные и торгово-развлекательные комплексы требуют специальных систем конвекции, перемещения и очищения воздуха из-за большого скопления людей. Если не заменять «отработанные» массы воздуха с большим процентом углекислого газа на свежие, то у посетителей центра или офисного комплекса могут возникнуть проблемы с самочувствием и дыханием.

Промышленные здания, склады, ангары нуждаются в грамотной вентиляции сразу из-за нескольких факторов:

• потоки свежего воздуха поддерживают комфортную температуру там, где не установлены специальные регуляторные системы (ангары, склады без отопления);
• постоянное очищение воздуха позволяет снизить концентрацию опасных выхлопов, токсинов и газов, которые образуются в процессе производства изделий из металла, пластмассы, других объектов промышленности;
• на промышленных предприятиях также часто работают большие скопления людей, трудоспособность которых напрямую зависит от качества воздуха в помещении.

По итогам статистических данных об использовании центробежных вентиляторов можно сказать, что они используются в любой отрасли общественной деятельности.

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.

Сфера применения

Устройства можно использовать в разных условиях в зависимости от конкретного вида. Они обеспечивают движение воздушных потоков и хороший воздухообмен в жилых, промышленных, складских, торговых и многих других типах помещений.

Встроенные фильтры также позволяют очищать воздух от загрязнений. Некоторые модели можно использовать даже для пыле- и дымоудаления.

В квартирах и домах в ванных комнатах, санузлах и кухнях чаще всего устанавливают центробежные вентиляторы бытовые. С их помощью можно вывести неприятные запахи и избавиться от повышенной влажности, плесени и сырости.

Но чаще всего сфера применения радиальных вентиляторов ограничивается промышленными объектами. Они очищают воздух от примесей и создают благоприятные условия для труда для рабочих.

Лучшие радиальные канальные вентиляторы

Радиальные вентиляторы используются в основном в больших промышленных помещениях. Их КПД существенно отличается от устройств, описанных выше. Команда ВыборЭксперта изучила предложения производителей в этом сегменте и выбрала 3 мощные и надежные модели среди центробежных устройств.

Dospel WK 315

Экономичный полупрофессиональный канальный вентилятор для вытяжки, который рекомендован для использования в кафе, барах, ресторанах, складских или производственных помещениях. Он увеличивает давление в воздуховоде и подходит для каналов круглого сечения диаметром 31,5 см. Однофазный электродвигатель потребляет минимум электроэнергии, оснащен внешним ротором и разработан для длительной работы без перерыва.

Уровень защиты IP 44 позволяет использовать прибор не только внутри, но и на улице. Устройство выдерживает резкие перепады температуры. Загнутые назад лопасти хорошо отбалансированы. Это значительно увеличивает срок службы прибора. Регулярного технического обслуживания модель не требует. Корпус сделан из оцинкованной стали, которая не подвержена коррозии.

Достоинства

• Высокая производительность — 2200 м3/ч;
• Небольшой вес;
• Монтируется в любом положении;
• Продается во многих магазинах и интернете.

Недостатки

• Высокая цена — от 13 000 рублей;
• Работает шумно.

Мощность Dospel WK 315 настраивается с помощью регулятора оборотов RP 300 и RN 300. Однако их нужно докупать отдельно от вентилятора.

Zilon ZFO 200

Самый малошумный центробежный вентилятор для воздуховодов диаметром 20 см из представленных в рейтинге моделей. Корпус из композитного полимера имеет малую отражающую способность. К тому же материал не разрушается при использовании в агрессивной среде. Это делает прибор тише и долговечнее пластиковых вариантов. Встроенные термоконтакты с автоматическим перезапуском защищают двигатель от перегрева. Скорость вентиляторов регулируется плавно, без скачков мощности. ZFO 200 ставится прямо в воздуховоды круглого сечения. Монтировать прибор можно в любом положении, это не влияет на качество работы.

Достоинства

• Электродвигатель с балансировкой в 2-х плоскостях;
• Класс электроизоляции II;
• Не подвержен коррозии;
• Диапазон рабочих температур от -30 до +60 градусов.

Недостатки

Не везде продается.

Ванвент ВКВ-315Е

Модель входит в лучшие канальные вентиляторы для круглых воздуховодов с встроенным управлением. С помощью ЕС-контроллера можно дистанционно управлять прибором на основании сигналов таймера, датчиков температуры, влажности или других внешних устройств. Даже при длительной работе без перерыва прибор практически не нагревается, не нуждается в дополнительном охлаждении.

Контроль работы устройства полностью автоматизирован. В конструкции есть защита от перегрева, блокировки ротора, перекоса фаз или других сбоев. Эти опции увеличивают срок службы Ванвент ВКВ-315Е. Двигатель находится внутри рабочего колеса, благодаря чему невозможно повредить его снаружи. Такая конструкция обеспечивает низкий уровень шума – не выше 67 дБ. Корпус сделан из высококачественной оцинкованной стали, которая не боится влаги и не подвержена коррозии.

Достоинства

• Экономит электроэнергию;
• Не требует частого обслуживания;
• Компактный размер;
• Надежный двигатель.

Недостатки

Дорого.

Модель рекомендована для помещений, где нужна мощная принудительная вентиляция – в супермаркетах, отелях, аэропортах, кинотеатрах, на вокзалах.

Типы промышленных вентиляторов

На сегодня имеется несколько типов промышленных вентиляторов, в различных исполнениях и с разными характеристиками. Подобное разнообразие конструкций позволяет максимально широко применять вентиляционную технику на производстве.

По своему конструктивному устройству и способу монтажа промышленные вентиляционные механизмы бывают:

• Осевые, или аксиальные. Предназначаются для настенной установки, и удаляют загрязненный дымом и пылью воздух напрямую из помещения наружу, через технологическое отверстие в стене. Состоят они из вращающегося колеса, снабженного лопастями, которое помещается в круглый металлический кожух, играющий одновременно роль корпуса. Используются модели осевой конструкции на любом производстве, и отличаются небольшой массой и низким уровнем шума.
• Настенные. Позволяют поддерживать в производственном помещении комфортную температуру, в зависимости от необходимости создавая приток теплого или прохладного воздуха извне. Также очищают воздух в цехах от посторонних примесей – дыма, пыли, газов. Размещаются на стенах и могут подключаться к системам вентиляционных коробов.
• Напольный. Относится к передвижным устройствам, которые по мере необходимости можно переставлять в различные места цеха, а при ненадобности вообще убирать из помещения. Для изменения направления потока воздуха, могут снабжаться устройствами для изменения угла наклона рабочего колеса с лопастями. Габаритные модели для удобства передвижения снабжаются колесами и ручками.
• Оконные. Предназначаются для монтажа в оконных проемах и форточках. По конструкции и принципу действия аналогичны классическим осевым моделям, но отличаются компактными габаритами и уменьшенной массой. Удаление загрязненного воздуха производится напрямую, через оконный проем, без применения дополнительных воздуховодных рукавов.
• Радиальные, или центробежные. Предназначаются для удаления дыма из горячих цехов на металлургических производствах, в котельных и на угольно-мазутных ТЭЦ. Имеют большие размеры, повышенную мощность и КПД. На производстве подобные модели часто именуются «улитками» за характерную форму закрытого металлического кожуха.

По методу применения промышленные вентиляционные устройства бывают следующих видов:

• Канальные. Наиболее распространённая модель, используемая в комплексе с воздуховодами. Предназначается для очистки и кондиционировании воздуха.
• Вытяжные. Является частью общей принудительной приточно-вытяжной вентиляционной системы. Обеспечивает приток внутрь здания больших объемов свежего воздуха.
• Потолочные. Применяются в помещениях с высокими потолками, и крепятся в самом верху. При этом лопасти направлены вертикально вниз, направляя поток воздуха к полу. Цель подобных механизмов – выравнивание температуры по всему объёму цеха, так как обычно теплый воздух поднимается вверх, а холодный скапливается внизу помещения.

По эксплуатационным условиям, на которые рассчитана данная техника, вентиляторы подразделяются на:

• Стандартные. Рассчитаны на диапазон рабочих температур перекачиваемого воздуха не выше 80°С.
• Коррозийноустойчивые. Изготавливаются с использованием нержавеющих материалов, и предназначаются для установки в помещениях с повышенной влажностью воздуха.
• Термоустойчивые. Предназначены такие вентиляторы для работы в горячих цехах, где температура воздуха во внутренних помещениях превышает 80°С.
• Взрывобезопасные. Такие конструкции применяются в цехах с высоким содержанием в воздухе мелкой пыли или огнеопасных газов и паров – на нефтеперерабатывающих заводах, мукомольных и деревообрабатывающих фабриках, предприятиях газовой и химической промышленности. Отличаются изолированностью электрических контактов от окружающего воздуха, что исключает образование при работе искры.
• Пылеудаляющие. Созданы для очистки воздуха, содержащего большое количество пыли и прочих механических примесей: св. 100 мг/м3.

Кроме того, существует много иных подразделений по модификациям: по типу потребляемого электричества, по особенностям привода и т.д.

Что такое центробежный вентилятор

Способ создания воздушного потока путем вращения радиального колеса с лопатками, в спиральной камере, дал название вентиляторам — радиальные или центробежные. Лопасти на колесе могут быть прямыми, изогнутыми или типа «крыло».

Давление потока воздуха, в зависимости от количества и профиля лопаток, а также скорости их вращения, делится на три класса:

• низкое;
• среднее;
• высокое.

Показатели давления укладываются в диапазон от 0,1 до 12 кПа. Поменяв местами фазы тока на клеммах электродвигателя, можно изменить направление вращения рабочего колеса. Делается это перекидным переключателем на движке. Это нужно, чтобы менять режим забора воздуха из помещения с нагнетанием чистого воздуха.

Конструкция и принцип действия радиального вентилятора

Устройство центробежного вентилятора определяет принцип его действия. Прибор имеет несложную конструкцию:

• корпус в виде спирали с двумя отверстиями — впускным и выпускным;
• колесо с лопастями;
• электрический двигатель;
• станина с подшипниками и валом.

Лопастное колесо состоит из ступицы и из двух дисков. Количество лопастей радиального вентилятора и их конструкционные особенности могут разниться в зависимости от вида и назначения прибора.

Загнутые назад лопатки позволяют вентилятору легко достигнуть 80% эффективности и при этом производят мало шума. Происходит это благодаря маленькой разнице в давлении. Так достигается большой КПД устройства.

К недостаткам можно отнести то, что объем обрабатываемого воздуха напрямую зависит от давления. Также не рекомендуется использовать прибор с такими лопатками для очистки воздуха с различными примесями.

Отклоненные назад прямые лопатки будут работать и в таких условиях, при этом эффективность немного снижается – до 70%.

Загнутые вперед лопатки сильно закручивают поток на выходе, из-за чего КПД устройства ниже, а эффективность – около 60%. Однако такой прибор имеет меньшие габариты и вес, поэтому во многих случаях его использование предпочтительнее.

Принцип работы радиального центробежного вентилятора очень прост. Работающий двигатель заставляет лопасти вращаться, и они засасывают воздух через входное отверстие.

Центробежная сила двигает воздушный поток по спиральному кожуху, после чего он направляется в воздуховод и выводится через выпускное отверстие.

Особенности рабочего цикла

Рассмотрим общий принцип работы центробежной воздуходувки радиальной конструкции. Отметим, что специалисты различают две основные конструкции вентилятора: с осевым и радиальным размещением входного отверстия, куда всасывается воздушный поток. Это влияет в первую очередь на вариант монтажа вентилятора в систему и практически не влияет на общую производительность.

Вентилятор радиального типа может работать как с обычным воздухом, который он забирает из пространства, так и с потоковым воздухом что идёт через воздухопровод (эффект баланса областей с разным давлением)

Осевое входное отверстие характерно для нагнетательных воздуходувок общего применения. Радиальное размещение входа потока характерно для воздуходувок магистрального использования.

На первом этапе рабочего цикла вентилятора поток воздуха перемещается на поверхность быстро вращающегося импеллера. Лопатки крыльчатки разделяют воздух на небольшие объёмы, которые перемещаются внутрь рабочей камеры. Здесь происходит накапливание воздушной массы, то есть происходит непосредственное сжатие воздушной массы в малый объём.

Сама конструкция корпуса агрегата имеет свои особенности. Известны две наиболее распространённые формы корпуса: округлые и спиралевидные. Округлая форма корпуса характерна для вентиляторов, которые перемещают огромное количество воздуха за короткое время выполнения процесса. Спиралевидная форма присуща вентиляторам, которые дополнительно производят сжатие воздушного объёма и генерацию среднего и высокого давления.

На втором этапе происходит нагнетание воздуха в рабочей камере. Как известно, при постоянном объёме с увеличением общей массы молекул газа увеличивается количество столкновений молекул, а значит и увеличивается их скорость. Следовательно, давление газа также увеличивается.

Большое значение имеет форма и количество лопастей. Все без исключения варианты импеллеров тестируются в аэродинамических трубах для определения оптимальных условий эксплуатации (+)

На заключительном этапе происходит отвод сжатого газа из рабочей камеры к выходному отверстию. Дальше воздух переходит в центральный воздуховод и перемещается в указанном направлении.

Процесс разрежения происходит с точностью наоборот. Воздух забирается от воздушного трубопровода или замкнутого пространства, где необходимо создать разреженную область, и выводится в окружающую среду или другое ограниченное пространство.

Назначение

Военный инженер Саблуков предложил к применению устройство, ставшее незаменимым в конвекции газа – воздушной смеси в больших объёмах.

Прямоугольные – от трёхсот на сто пятьдесят миллиметров, до пятисот на тысячу пятьсот миллиметров, что даёт возможность применения в промышленности. Ниже приведен список мест, где еще используются радиальные вентиляторы.

Другие области применения:

1. Кухни, санитарные узлы, ванные комнаты.
2. Вредное производство – для быстрого удаления и очищения грязного воздуха.
3. В сельском хозяйстве: на животноводческих комплексах, птичниках, теплицах.
4. Торговых центрах, автобазах — для удаления взрывоопасных смесей.