Centrifugális ventilátor: a készülék felépítésének sajátosságai és működési elve

Az ipari szektor fejlődésével számos technológiai folyamat igényelte a levegő kényszerített bevezetését. A háztartási szféra sem maradt ki. Egyes kommunikációs típusokhoz rendszeres friss levegőellátás szükséges.

Erre a problémára elegáns megoldást kínál a centrifugális ventilátor, amely önállóan képes a szükséges mennyiségű levegőtömeg szállítására. De hogyan épül fel és hogyan működik? Pontosan ezeket a kérdéseket járjuk körül részletesen cikkünkben.

Vizsgáljuk meg a készülék szerkezeti sajátosságait, lehetőségeit, alkalmazási területét, a piacon elérhető termékek legjobb gyártóit. Továbbá tanácsokat adunk a megfelelő ventilátormodell kiválasztásához.

A ventilátor általi levegőszállítás és -ritkítás lényege

A ventilátor egy olyan mechanikus szerkezet, amely képes a gáz-levegő keverék áramlásának kezelésére a fajlagos energia növelésével a továbbításhoz.

Az aggregát ilyen felépítése lehetővé teszi a nyomás vagy ritkítás hatásának létrehozását a munkagáz térben a nyomás növelésével vagy csökkentésével (energiaátalakítási mechanizmus).

Gáznyomás alatt a gázmolekulák végtelen kaotikus mozgásának folyamatát értjük, amelyek a zárt tér falainak ütközve nyomást fejtenek ki rájuk.

Következésképpen minél nagyobb e molekulák sebessége, annál több az ütközés és annál magasabb a nyomás. A gáznyomás a gáz egyik fő jellemzője.

Másrészt minden gáznak van még két paramétere: térfogat és hőmérséklet. A térfogat az a tér, amit a gáz kitölt. A gáz hőmérséklete egy termodinamikai jellemző, amely összeköti a molekulák sebességét és az általuk keltett nyomást.

Ezen a “három pilléren” áll a molekuláris kinetikus elmélet, amely alapját képezi a gázok és gázkeverékek feldolgozásával kapcsolatos összes folyamat leírásának.

A sűrítés folyamata a molekulák kényszerített koncentrálása egy zárt térben, meghaladva bizonyos normát. Például a földfelszínen általánosan elfogadott légnyomás körülbelül 100 kPa (10⁵ kilopascal) vagy 760 Hgmm (higanyoszlop milliméter).

A Föld felszíne feletti magasság növekedésével a nyomás csökken, a levegő ritkábbá válik.

A légköri nyomás a levegőoszlop súlya a felület területéhez viszonyítva, amely felett elhelyezkedik. Nem tömeg, hanem súly: P=mg. Barométerrel mérik, a többi nyomástípust manométerrel határozzák meg.

A ritkítás a sűrítés fordított folyamata, amely során a molekulák elhagyják a zárt rendszert. A térfogat változatlan marad, a molekulák száma jelentősen csökken, következésképpen a nyomás is csökken.

A sűrítés hatása szükséges a levegő kényszerített mozgatásához. Lehetőség van a levegő mozgatására a ritkítás hatásán keresztül is: a nyomásegyensúly helyreállítása érdekében az egész rendszerben a molekulák a koncentráltabb területről a kevésbé koncentrált területre mozognak.

Ily módon történik a gázmolekulák elmozdulása.

Az épületen kívüli vagy belüli légáramlás sebességének meghatározására gyakran használnak egy speciális eszközt – az anemométert. Nélkülözhetetlen műszer a szellőzőrendszerek tervezéséhez.

A szellőzőrendszereknek nagyon sokféle elrendezése létezik, de ezeket bizonyos paraméterek alapján feltételesen több osztályba sorolhatjuk:

1. Rendeltetés szerint. Megkülönböztetnek általános és speciális rendeltetésű ventilátorokat. A ventilátorokat a gázok szokásos mozgatására használják. A speciális ventilátorokat pneumatikus szállításhoz, agresszív és robbanásveszélyes gázkeverékek szállításához használják.
2. Gyorsjárás szerint. Vannak kisméretű, közepes és nagy fajlagos fordulatszámú lapátkerekű ventilátorok.
3. Nyomástartomány szerint. Ismertek alacsony (1 kPa-ig), közepes (1–3 kPa), magas (3 kPa feletti) nyomást előállító rendszerek.

Néhány ipari és háztartási folyamat, amelyben légfúvókat használnak, szélsőséges környezeti körülmények között zajlik, ezért a berendezésekkel szemben megfelelő követelményeket támasztanak.

Így beszélhetünk porvédett, nedvességvédett, hőálló, korrózióálló, szikramentes berendezésekről, valamint füstelvezető eszközökről és hagyományos ventilátorokról.

A ventilátorok típusairól szóló információkat részletesen tárgyaljuk egy másik cikkünkben.

A centrifugális típusú ventilátor felépítése

A centrifugális szerkezetű rendszer egy radiális architektúrájú nyomásfokozó mechanizmus, amely bármilyen nyomástartományt képes generálni.

Egy- és többatomos gázok, köztük kémiailag “agresszív” vegyületek szállítására szolgál.

A szerkezet fém/műanyag házzal van “bevonva”, amelyet védőburkolatnak neveznek. A burkolat védi a belső kamrát a portól, nedvességtől és más, a berendezés működését hátrányosan befolyásoló anyagoktól.

A minőségi szellőzőtermék mindig rendelkezik egy meghatározott védelmi osztállyal. A burkolat védettségi foka (Ingress Protection) a termék minőségének egységes nemzetközi szabványa, amely meghatározza a berendezés környezeti hatásokkal szembeni védettségi szintjét.

A radiális típusú ventilátor lényegesen nagyobb nyomást fejleszt, mint az axiális változat. Ennek oka, hogy a dobba került levegő adagja energiát kap, amely a rendszer bemenetétől a kimenetéig való átmenet során képződik.

A mechanizmust villanymotor vagy belső égésű motor hajtja (jellemző az ipari ventilátorokra). A leggyakoribb módszer az elektromos motor, amely a tengelyt a járókerékkel együtt forgatja.

A forgómozgás motorból az impellerbe történő átvitelének több változata ismert:

• rugalmas tengelykapcsoló;
• ékesszíj-hajtás;
• fokozatmentes hajtás (hidraulikus vagy induktív csúszókuplung).

Tekintettel a rendkívül sok gyártócég létezésére, amelyek a legkülönfélébb dinamikus paraméterekkel rendelkező egyedi rendszereket hoznak létre, a fogyasztók meglehetősen széles ventilátorválasztékkal rendelkeznek.

A házban két főcsatorna található: bemeneti és kimeneti. A gázkeverék az első csatornába lép, a kamrába kerül, ott feldolgozásra kerül, majd a másikba távozik.

A fejlesztők fokozott munkájának eredményeként az ilyen gépek széles körű alkalmazási területe van, többek között:

• szellőző- és fűtési rendszerek magán- és többszintes házakban;
• levegőellátás és -tisztítás nem lakóépületek számára;
• szűrőrendszerek a mezőgazdaságban;
• technológiai folyamatok végrehajtása a könnyű- és nehézipar különböző ágaiban.

Léteznek továbbá a légfúvók alkalmazásának változatai tűzoltórendszerekben és a zárt térben történő rendkívül gyors levegőcserében.

Az ilyen ventilátorok magas hőmérsékletű gázkeverékekkel dolgoznak, ami kötelezi a gyártókat, hogy a műszaki dokumentációba foglalják berendezéseik nemzetközi szabványoknak való megfelelőségére vonatkozó információkat.

A centrifugális mechanizmus bevált és egyszerű felépítése számos egyértelmű előnnyel rendelkezik:

• magas megbízhatóság és páratlan teljesítmény;
• a berendezés karbantartásának könnyűsége és elérhetősége;
• az egységek integrációjának és üzemeltetésének biztonsága;
• minimális energia- és javítási költségek meghibásodás esetén.

Ezenkívül a légfúvók meglehetősen alacsony zajküszöbbel rendelkeznek, ami lehetővé teszi háztartási körülmények között történő alkalmazásukat. A centrifugális ventilátorok kivételesen hosszú élettartammal is rendelkeznek, mivel a mechanizmus munkarészei nem érintkeznek közvetlenül a munkakamrában.

A készülék munkaciklusának jellemzői

Tekintsük át a radiális felépítésű centrifugális légfúvó általános működési elvét. Megjegyezzük, hogy a szakemberek két alapvető ventilátorszerkezetet különböztetnek meg: axiális és radiális elrendezésű bemeneti nyílással, ahová a levegőáram beszívódik.

Ez elsősorban a ventilátor rendszerbe történő beépítésének módját befolyásolja, és gyakorlatilag nincs hatással az általános teljesítményre.

A radiális típusú ventilátor működhet mind a térből beszívott közönséges levegővel, mind a légcsatornán átáramló levegővel (a különböző nyomású területek egyensúlyának hatása).

Az axiális bemeneti nyílás az általános rendeltetésű nyomólégfúvókra jellemző. A radiális beáramlási elrendezés a fővezetéki légfúvókra jellemző.

A ventilátor munkaciklusának első szakaszában a levegőáram a gyorsan forgó impeller felületére áramlik. A járókerék lapátjai kis térfogatokra osztják a levegőt, amelyek a munkakamrába kerülnek.

Itt történik a levegőtömeg felhalmozódása, azaz a levegőtömeg közvetlen összenyomása kis térfogatra.

Maga az egység házának szerkezete sajátosságokkal rendelkezik.

A ház két legelterjedtebb formája ismert:

• kerekded;
• spirális.

A ház kerekded formája azokra a ventilátorokra jellemző, amelyek rövid idő alatt hatalmas mennyiségű levegőt mozgatnak. A spirális forma pedig azokra a ventilátorokra jellemző, amelyek ezen felül a levegőtérfogat összenyomását és közepes vagy magas nyomás generálását is végzik.

A második szakaszban a levegő sűrítése történik a munkakamrában. Ismert, hogy állandó térfogat mellett a gázmolekulák össztömegének növekedésével nő a molekulák ütközésének száma, és ezáltal a sebességük is nő. Következésképpen a gáz nyomása is nő.

A lapátok formája és száma nagy jelentőséggel bír. Az impellerek valamennyi változatát kivétel nélkül szélcsatornában tesztelik az optimális üzemeltetési feltételek meghatározásához.

A záró szakaszban a sűrített gáz elvezetése történik a munkakamrából a kivezető nyílás felé. Ezután a levegő a központi légcsatornába kerül, és a megadott irányba áramlik.

A ritkítási folyamat pontosan fordítva történik. A levegőt a légcsővezetékből vagy egy zárt térből veszik, ahol ritkított területet kell létrehozni, és a környezetbe vagy egy másik korlátozott térbe vezetik ki.

A centrifugális ventilátor specifikációja

A kompresszoros rendszereket számos szerkezeti és dinamikai különbség jellemzi, amelyeket figyelembe kell venni a kiválasztásuk és a szellőzőrendszerbe történő beépítésük során.

A specifikációhoz tartoznak:

• magának a légfúvónak a szerkezetét;
• a motor típusa;
• vezérlőegység;
• a járókerék elhelyezését és a forgómozgás átvitelét a motorról;
• a bemeneti és kimeneti csonk elhelyezkedésének szögét;
• az anyagot, amelyből a termék alkatrészei készültek, valamint a méreteit és tömegét.

A szakemberek figyelmet fordítanak a termékek nemzetközi szabványoknak való megfelelésére is: ISO/IEC és GOST szabványok, IP védettségi fokozatok, ATEX irányelvek stb.

A dinamikai jellemzőkhöz tartoznak a légfúvó teljesítményének műszaki paraméterei: a létrehozott nyomás és a nyomáskülönbség tényezője, az áramlási sebesség és maximális hőmérséklet, a tengely fordulatszáma és a hangnyomásszint, a hatásfok és a motorteljesítmény.

A kifúvási nyomás az a maximális érték, amelyet a ventilátor a névleges üzemmódban létrehozni képes.

P_v = P_sv + P_dv,

Ahol: P_v – össznyomás, P_sv – statikus nyomás, P_dv – dinamikus nyomás.

Nyomáskülönbség-tényező – a bemenő és a generált nyomás közötti különbség (bar).

Térfogatáram – az egységnyi idő alatt áthaladó gázkeverék mennyisége (teljesítmény). Általában m³/h-ban számítják a hazai gyártók, l/perc-ben a külföldiek.

Fordulatszám – a járókerék egységnyi idő alatti teljes fordulatainak száma. Számítása: db/s vagy Hz. Emlékezni kell arra, hogy a légventilátor terhelési szintje nem haladhatja meg a maximum 75%-át.

Ha hosszú ideig nagy fordulatszámú túlterheléses üzemmódban dolgozik, a ventilátor túlmelegszik és gyorsan tönkremehet. De ezt a folyamatot az Ön belátása szerint szabályozva ellenőrizheti. Ehhez használják a ventilátor fordulatszám-szabályozóját.

Hangnyomás – a forgó alkatrészek és a levegő fémhez való súrlódása által keltett zajszint. 3 méter távolságból mérik a forrástól, amikor az maximális terhelés mellett működik. A zajt figyelembe kell venni a folyamatosan működő ventilátor kiválasztásakor.

A legtöbb berendezés zaj- és háttérzaj-elnyelőkkel van felszerelve. Zajnormák: legfeljebb 50 dB(A) lakóhelyiségekben, és legfeljebb 75 dB(A) ipari helyiségekben.

Az egyik legkisebb zajszintű eszköz a lapát nélküli ventilátor.

A ventilátor hatásfoka a következő három tényező szorzata:

• légáramlási veszteségek;
• a szerkezeti hézagokon keresztüli szivárgások;
• a termék mechanikai hatásfoka.

A centrifugálventilátorok összhatásfoka 0,7 és 0,85 között van, az axiális (csatorna) ventilátoroké legfeljebb 0,95. Radiális ventilátor kiválasztásakor figyelembe kell venni a villanymotor 1,2-es biztonsági tényezőjét. Vagyis a villanymotor teljesítményét 20%-kal nagyobbra kell választani a szükségesnél.

A ventilátor villanymotorjának teljesítményét a következő képlet határozza meg:

N = (Q*P)/(102*3600*η),

Ahol: Q – teljesítmény (térfogatáram), P – generált nyomás.

Ventilátor kiválasztása a követelmények szerint

A szellőzőberendezések kiválasztásának folyamata ipari létesítményhez (műhely, hangár) meglehetősen érdekes és bonyolult folyamat, amelyet szakembernek kell elvégeznie. A termelőhelyiségek szellőztetésének jellemzőit részletesen itt tárgyaljuk.

A hagyományos lakásokhoz és családi házakhoz már léteznek kész megoldások. Általános esetben (egy 2–3 szobás lakás esetén) a következő szellőzőrendszer-architektúrával rendelkezünk:

• a lakószobákba szellőztetőket szerelnek, amelyek száma a helyiségek méretétől és a lakók számától függ;
• A konyhában és a fürdőszobában elszívó diffúzorok kerülnek beépítésre, valamint a befúvó-elszívó berendezéshez légcsatornák is lefektetésre kerülnek.

A centrifugális ventilátor tartalmaz egy vezérlőegységet, egy levegőtisztító szűrőrendszert, egy villanymotort és magát a radiális ventilátort.

A fent említett szellőzőrendszerhez a Vents gyártmányú CF sorozatú fali ventilátorok alkalmasak, legfeljebb 120 m³/óra teljesítménnyel.

A jelenlegi szellőzőberendezés-piacot a külföldi gyártású cégek széles skálája képviseli: 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.

Az ezen cégektől származó termékek kiváló megoldást jelentenek bármilyen méretű szellőzési feladatokhoz.

Nem maradnak el tőlük gyártási minőségben és berendezések megbízhatóságában a hazai Vents, Elkom, Domovent és Veza márkák. Ha kétségei vannak az elvégzett számítások pontosságával vagy egy adott modell kiválasztásával kapcsolatban, javasoljuk, hogy forduljon bármelyik cég ügyfélszolgálatához.

Ha Ön egy 1–2 szintes családi ház, vagy hasonló alapterületű ipari vagy kereskedelmi épület (étterem, raktár, étkezde, kávézó, iroda) tulajdonosa, a berendezés kiválasztásakor figyelembe kell venni a helyiségek térfogatát, a levegőcsere-számot, a fővezetékek hosszát és keresztmetszetét.

A szellőztetési és füstelvezetési feladatokkal könnyedén megbirkóznak a Veza cég KROM sorozatú többszónás légfúvói vagy tetőventilátorai, a Vents cég VN sorozatú ventilátorai és mások.

Feltétlenül ügyeljen a centrifugális ventilátorok kiegészítő funkcióira és a különféle klímarendszerekbe való integrálhatóságára.

Így a radiális légfúvók kiegészítő komponensekkel szerelhetők fel:

• állítható időzítőkkel és intervallumkapcsolókkal, fényérzékelőkkel és páraérzékelőkkel;
• sebességszabályozókkal és állapotjelzőkkel;
• villanymotor túlterhelés- és hálózati áramszünet-érzékelőkkel;
• rugós rezgéscsillapítókkal vagy gumírozott rezgésgátlókkal.

Ha a ventilátor a lakásban vagy a házban van elhelyezve, akkor a helyiség berendezését figyelembe véve levehető alumínium vagy műanyag előlapi díszpanellel takarható le.

Sok felhasználó számára a ventilátor kiválasztásakor a zajszint lényeges szempont. Csendes ventilátort keres a fürdőszobába? Javasoljuk, hogy tekintse meg a csendes ventilátorok rangsorát.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A következő videóban az Elkom cég szakemberei érthetően mesélnek a centrifugális ventilátorokról:

Lent látható egy kiváló példa egy háztartási ventilátor beszerelésére a fürdőszobában:

Még egy lehetőség egy háztartási kis teljesítményű ventilátor felszerelésére a lakásban:

A klasszikus centrifugálventilátor a szellőzőberendezések tervezésében és gyártásában szerzett évtizedes tapasztalat eredménye. Nemcsak kiváló megoldás az ipar számára, hanem optimális levegőszállító eszköz lakó- és irodahelyiségek számára is.

Ön centrifugálventilátor vásárlásán gondolkodik? Vagy esetleg eltérést észlelt a szétszerelt anyagban? Tegye fel kérdéseit, tisztázza a technológiai szempontokat a megjegyzésblokkban.

Vagy talán Ön már telepített ilyen ventilátort a fürdőszobában? Elégedett a működésével? Helyesen választotta ki a készülék teljesítményét a saját helyiségéhez? Küldje el a ventilátoráról készült fotót, és hagyja megjegyzéseit.