Как определить производительность вентилятора по скорости воздуха

Как определить производительность вентилятора по скорости воздуха

Пример подбора вентиляторов для системы вентиляции

• Post author: writer
• Запись опубликована: 24.01.2020
• Post category: Вентиляция

При расчете и установке вентиляции большое внимание уделяется количеству свежего воздуха, поступающего по этим каналам. Для вычислений используются стандартные формулы, которые хорошо отражают зависимость между габаритами вытяжных устройств, скоростью движения и расходом воздуха. Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер.

Общие принципы расчета

Воздуховоды могут быть изготовлены из различных материалов (пластик, металл) и иметь разные формы (круглые, прямоугольные). СНиП регулирует только габариты вытяжных устройств, но не нормирует количество притяжного воздуха, т. к. его потребление в зависимости от типа и назначения помещения может сильно различаться. Этот параметр высчитывается по специальным формулам, которые подбираются отдельно. Нормы установлены только для социальных объектов: больниц, школ, дошкольных учреждений. Они прописаны в СНиПах для таких зданий. При этом отсутствуют четкие правила по скорости движения воздуха в воздуховоде. Есть только рекомендуемые значения и нормы для принудительной и естественной вентиляции в зависимости от ее типа и назначения, их можно посмотреть в соответствующих СНиПах. Это отражено в таблице, приведенной ниже. Скорость движения воздуха измеряется в м/с.

Дополнить данные в таблице можно следующим образом: при естественной вентиляции скорость движения воздуха не может превышать 2 м/с независимо от ее назначения, минимальная допустимая – 0,2 м/с. В противном случае обновление газовой смеси в помещении будет недостаточным. При принудительной вытяжке максимально допустимым считается значение 8 -11 м/с для магистральных воздуховодов. Превышать данные нормы не следует, т. к. это создаст слишком большое давление и сопротивление в системе.

Формулы для расчета

Для проведения всех необходимых вычислений необходимо обладать некоторыми данными. Чтобы вычислить скорость воздуха, понадобится следующая формула:

ϑ= L / 3600*F , где

ϑ – скорость потока воздуха в трубопроводе вентиляционного устройства, измеряется в м/с;

L – расход воздушных масс (данная величина измеряется в м 3 /ч) на том участке вытяжной шахты, для которого производится вычисление;

F – площадь поперечного сечения трубопровода, измеряется в м 2 .

По данной формуле и производится расчет скорости воздуха в воздуховоде, причем его фактическое значение.

Из этой же формулы можно вывести и все остальные недостающие данные. Например, чтобы рассчитать расход воздуха, формулу необходимо преобразовать следующим образом:

L = 3600 x F x ϑ .

В некоторых случаях подобные вычисления производить сложно или не хватает времени. В этом случае можно использовать специальный калькулятор. Встречается множество подобных программ в интернете. Для инженерных бюро лучше установить специальные калькуляторы, которые обладают большей точностью (вычитают толщину стенки трубы при расчете ее площади поперечного сечения, ставят большее количество знаков в число пи, высчитывают более точный расход воздуха и т. д.).

Знать скорость движения воздуха необходимо для того, чтобы вычислить не только объем подачи газовой смеси, но и для определения динамического давления на стенки каналов, потерь на трение и сопротивление и т.д.

Как можно понять из формулы (или при проведении практических расчетов на калькуляторах), скорость воздуха увеличивается при уменьшении размеров трубы. Их этого факта можно извлечь ряд преимуществ:

• не возникнет потерь или необходимости в прокладке дополнительного вентиляционного трубопровода для обеспечения необходимого расхода воздуха, если габариты помещения не позволяют провести каналы больших размеров;
• можно прокладывать трубопроводы меньших размеров, что в большинстве случаев проще и удобней;
• чем меньше диаметр канала, тем дешевле его стоимость, снизится цена и на доборные элементы (заслонки, клапаны);
• меньший размер труб расширяет возможности монтажа, их можно расположить так, как нужно, практически не подстраиваясь под внешние стесняющие факторы.

Однако при прокладке воздуховодов меньшего диаметра необходимо помнить, что при повышении скорости воздуха повышается динамическое давление на стенки труб, увеличивается и сопротивление системы, соответственно потребуется более мощный вентилятор и дополнительные расходы. Поэтому до монтажа необходимо тщательно провести все расчеты, чтобы экономия не обернулась большими затратами или даже убытками, т.к. постройку, не соответствующую нормам СНиП могут не допустить до эксплуатации.

Микроклимат, обеспеченный системами вентиляции в жилом или производственном помещении, влияет на самочувствие и работоспособность людей. Для создания комфортных условий жизнедеятельности разработаны нормы, определяющие состав воздуха. Постараемся разобраться, какой должна быть скорость воздуха в воздуховоде, чтобы он всегда оставался свежим и отвечал гигиеническим нормам.

По строительным и гигиеническим нормам, каждый жилой или производственный объект необходимо обеспечить системой вентиляции. Главное ее назначение – сохранение воздушного баланса, создание благоприятного для работы и отдыха микроклимата. Это значит, что в атмосфере, которой дышат люди, не должно наблюдаться переизбытка тепла, влаги, загрязнений различного рода.

Нарушения в организации системы вентиляции приводят к развитию инфекционных болезней и заболеваний дыхательной системы, к снижению иммунитета, к преждевременной порче продуктов питания. В излишне влажной и теплой среде быстро развиваются болезнетворные микроорганизмы, на стенах, потолках и даже на мебели появляются очаги плесени и грибка.

Схема вентиляции в двухэтажном частном доме. Вентиляционная система оборудована приточно-вытяжной энергосберегающей установкой с рекуператором теплоты, который позволяет повторно использовать тепло выводимого из здания воздуха

Одним из условий сохранения здорового воздушного баланса является правильное проектирование системы вентиляции. Каждая часть воздухообменной сети должна быть подобрана, исходя из объемов помещения и характеристик воздуха в нем.

Предположим, в небольшой квартире достаточно хорошо налаженной приточно-вытяжной вентиляции, тогда как в производственных цехах обязательна установка оборудования для принудительного воздухообмена.

При строительстве домов, общественных учреждений, цехов предприятий руководствуются следующими принципами:

• каждое помещение нужно обеспечить системой вентиляции;
• необходимо соблюдать гигиенические параметры воздуха;
• на предприятиях следует установить устройства, увеличивающие и регулирующие скорость воздухообмена; в жилых помещениях – кондиционеры или вентиляторы при условии недостаточной вентиляции;
• в помещениях разного назначения (например, в палатах для больных и операционной или в офисе и в комнате для курения) необходимо оборудовать разные системы.

Чтобы вентиляция соответствовала перечисленным условиям, нужно сделать расчеты и подобрать оборудование – приборы подачи воздуха и воздуховоды. Также при устройстве вентиляционной системы необходимо правильно выбирать места забора воздуха, чтобы не допустить поступления загрязненных потоков обратно в помещения.

В процессе составления проекта вентиляции для частного дома, многоэтажного жилого здания или производственного помещения рассчитывают объем воздуха и намечают места монтажа вентиляционного оборудования: водухообменных установок, кондиционеров и воздуховодов

От размеров воздуховодов (в том числе домовых шахт) зависит эффективность воздухообмена. Выясним, каковы нормы скорости потока воздуха в вентиляции, указанные в санитарной документации.

Что необходимо знать для определения скорости

Скорость движения воздуха тесно взаимосвязана с такими понятиями, как уровень шума и уровень вибрации в вентиляционной системе. Проходящий по каналам воздух создает определенный шум и давление, которые возрастают с увеличением количества поворотов и изгибов. Чем больше сопротивление в трубах, тем ниже скорость воздуха и тем выше производительность вентилятора. Рассмотрим нормы сопутствующих факторов.

Санитарные нормы уровня шума

Нормативы, указанные в СНиП, касаются помещений жилого (частных и многоквартирных домов), общественного и производственного типа. В таблице, представленной ниже, вы можете сравнить нормы для помещений различного типа, а также территорий, прилегающих к зданиям.

Часть таблицы из №1 СНиП-2-77 из параграфа «Защита от шума». Максимально допустимые нормы, относящиеся к ночному времени, ниже дневных значений, а нормы для прилегающих территорий выше, чем для жилых помещений

Уровни звукового давления представлены в другой таблице:

При введении в эксплуатацию вентиляционного или другого оборудования, связанного с обеспечением благоприятного, здорового микроклимата в помещении, допускается лишь кратковременное превышение обозначенных параметров шума

Одной из причин увеличения принятых норм как раз может быть неправильно спроектированная система воздуховодов.

Каким должен быть уровень вибрации

Мощность работы вентиляторов напрямую связана с уровнем вибрации. Максимальный порог вибрации зависит от нескольких факторов:

• размеров воздуховода;
• качества прокладок, обеспечивающих снижение уровня вибрации;
• материала изготовления труб;
• скорости потока воздуха, проходящего по каналам.

Нормы, которых стоит придерживаться при выборе вентиляционных устройств и при расчетах, касающихся воздуховодов, представлены в следующей таблице:

Предельно допустимые значения локальной вибрации. Если при проверке реальные показатели выше норм, значит, система воздуховодов спроектирована с техническими недочетами, которые необходимо исправить, или мощность вентилятора слишком велика

Скорость воздуха в шахтах и каналах не должна влиять на увеличение показателей вибрации, как и на связанные с ними параметры звуковых колебаний.

Расчет кратности воздухообмена

Очистка воздуха происходит благодаря процессу воздухообмена, который подразделяется на естественный или принудительный. В первом случае он осуществляется при открывании дверей, фрамуг, форточек, окон (и называется аэрацией) или просто путем инфильтрации через щели на стыках стен, дверей и окон, во втором – с помощью кондиционеров и вентиляционного оборудования.

Смена воздуха в комнате, подсобном помещении или цеху должна происходить несколько раз в час, чтобы степень загрязнения воздушных масс была допустимой. Количество смен – это кратность, величина, также необходимая для определения скорости воздуха в вентканалах.

Кратность вычисляют по следующей формуле:

N – кратность воздухообмена (ч-1); V – объем чистого воздуха, заполняющего помещение за 1 ч (м³/ч); W – объем помещения (м³)

Чтобы не выполнять дополнительные расчеты, средние показатели кратности собраны в таблицы. Например, для жилых помещений подходит следующая таблица кратности воздухообмена:

Судя по таблице, частая смена воздушных масс в помещении необходима, если ему характерна высокая влажность или температура воздуха – например, в кухне или санузле. Соответственно, при недостаточной естественной вентиляции в данных помещениях устанавливают приборы принудительной циркуляции

Что случится, если нормативы кратности воздухообмена не будут соблюдаться или будут, но в недостаточной степени? Произойдет одно из двух:

• Кратность ниже нормы. Свежий воздух прекращает замещать загрязненный, вследствие чего в помещении увеличивается концентрация вредных веществ: бактерий, болезнетворных микроорганизмов, опасных газов. Количество кислорода, важного для дыхательной системы человека, уменьшается, а углекислого газа, напротив, увеличивается. Влажность повышается до максимума, что чревато появлением плесени.
• Кратность выше нормы. Возникает, если скорость перемещения воздуха в каналах превышает норму. Это негативно влияет на температурный режим: помещение просто не успевает нагреваться. Излишне сухой воздух провоцирует болезни кожи и дыхательного аппарата.

Чтобы кратность обмена воздуха соответствовала санитарным нормам, следует установить, убрать или отрегулировать вентиляционные приборы, а при необходимости и заменить воздуховоды.

Алгоритм вычисления скорости воздуха

Учитывая вышеизложенные условия и технические параметры конкретно взятого помещения, можно определить характеристики вентиляционной системы, а также рассчитать скорость воздуха в трубах. Опираться следует на кратность воздухообмена, которая для данных расчетов является определяющим значением.

Для уточнения параметров расхода пригодится таблица:

В таблице представлены размеры воздуховодов с прямоугольным сечением, то есть указаны их длина и ширина. Например, при использовании каналов 200 мм х 200 мм при скорости 5 м/с расход воздуха составит 720 м³/ч

Чтобы самостоятельно произвести расчеты, нужно знать объем помещения и норму кратности воздухообмена для комнаты или зала заданного типа. Например, необходимо узнать параметры для студии с кухней общим объемом 20 м³. Возьмем минимальное значение кратности для кухни – 6. Получается, что в течение 1 часа воздушные каналы должны переместить около L = 20 м³ х 6 =120 м³.

Также необходимо узнать площадь сечения воздуховодов, установленных в систему вентиляции. Она вычисляется по следующей формуле:

Предположим, что диаметр воздуховода круглой формы равен 400 мм, подставляем его в формулу и получаем:

S = (3,14 х 0,4²) : 4 = 0,1256 м²

Зная площадь сечения и расход, можем вычислить скорость. Формула расчета скорости воздушного потока:

Обозначения: V (м/с) – скорость воздушного потока, L (м³/ч) – расход воздуха, S (м²) – площадь сечения воздушных каналов (воздуховодов)

Подставляем известные значения, получаем: V = 120: (3600 х 0,1256) = 0,265 м/с

Следовательно, чтобы обеспечить необходимую кратность воздухообмена (120 м 3 /ч) при использовании круглого воздуховода с диаметром 400 мм, потребуется установить оборудование, позволяющее увеличить скорость воздушного потока до 0,265 м/с.

Следует помнить, что описанные ранее факторы – параметры уровня вибрации и уровня шума – напрямую зависят от скорости движения воздуха. Если шум будет превышать показатели нормы, придется снижать скорость, следовательно, увеличивать сечение воздуховодов. В некоторых случаях достаточно установить трубы из другого материала или заменить изогнутый фрагмент канала на прямой.

Во время составления проекта здания выполняют расчет каждого отдельного участка. На производстве это цеха, в жилых домах – квартиры, в частном доме – поэтажные блоки или отдельные комнаты. Перед установкой системы вентиляции известно, каковы маршруты и размеры главных магистралей, какой геометрии необходимы вентиляционные каналы, какой размер труб является оптимальным.

Не стоит удивляться габаритным размерам воздуховодов в заведениях общественного питания или других учреждениях – они рассчитаны на вывод большого количества использованного воздуха

Расчеты, связанные с передвижением воздушных потоков внутри жилых и производственных зданий, относят к разряду наиболее сложных, поэтому заниматься ими обязаны опытные квалифицированные специалисты. Рекомендованная скорость воздуха в воздуховодах обозначена в СНиП — нормативной государственной документации, и при проектировании или сдаче объектов ориентируются именно на нее.

В таблице указаны параметры, которых следует придерживаться при устройстве вентиляционной системы. Числами указана скорость перемещения воздушных масс по местам установки каналов и решеток в общепринятых единицах – м/с

Считается, что внутри помещений скорость воздуха не должна превышать показатель 0,3 м/с. Исключения составляют временные технические обстоятельства (например, ремонтные работы, установка строительной техники и др.), во время которых параметры могу превышать нормативы максимум на 30 %.

В больших по объему помещениях (гаражах, производственных цехах, складах, ангарах) часто вместо одной вентиляционной системы действуют две. Нагрузка делится пополам, следовательно, и скорость воздуха подбирают так, чтобы она обеспечивала по 50 % общего расчетного объема перемещения воздуха (удаления загрязненного или подачи чистого).

При возникновении форс-мажорных обстоятельств возникает необходимость в резкой смене скорости воздуха или полной приостановке работы вентиляционной системы. Например, по требованиям пожарной безопасности скорость движения воздуха снижают до минимума в целях предотвращения распространения по соседним помещениям огня и дыма во время возгорания. С этой целью в воздуховодах и на переходных участках монтируют отсекатели и клапаны.

Как правильно выбрать воздуховоды

Зная результаты аэродинамических расчетов, можно правильно подобрать параметры воздуховодов, а точнее – диаметр круглых и габариты прямоугольных сечений. Кроме того, параллельно можно выбрать прибор принудительной подачи воздуха (вентилятор) и определить потери давления в процессе передвижения воздуха по каналу.

Зная величину расхода воздуха и значение скорости его движения, можно определить, какого сечения воздуховоды потребуются. Для этого берется формула, обратная формуле для подсчета расхода воздуха: S = L / 3600 х V. Используя результат, можно посчитать диаметр: D = 1000 х √ (4 х S / «π»). Полученное число сопоставляют с заводскими стандартами, допущенными по ГОСТ, и выбирают наиболее близкие по диаметру изделия.

Если необходимо выбрать прямоугольные, а не круглые воздуховоды, то следует вместо диаметра определить длину/ширину изделий. При выборе ориентируются на примерное сечение, используя принцип a х b ≈ S и таблицы типоразмеров, предоставленные заводами-изготовителями. Напоминаем, что по нормам отношение ширины и длины не должно превышать 1 к 3.

Воздуховоды с прямоугольным или квадратным сечением имеют эргономичную форму, что позволяет устанавливать их впритык к стенам. Этим пользуются, обустраивая домашние вытяжки и маскируя трубы над потолочными навесными конструкциями или над кухонными шкафами (антресолями)

Общепринятые стандарты прямоугольных каналов: минимальные размеры – 100 мм х 150 мм, максимальные – 2000 мм х 2000 мм. Круглые воздуховоды хороши тем, что обладают меньшим сопротивлением, соответственно, имеют минимальные показатели уровня шума. В последнее время специально для внутриквартирного применения выпускают удобные, безопасные и легкие пластиковые короба.

Видео-материалы о системах вентиляции

Полезные видеоролики научат вас работать с физическими величинами и помогут лучше представить, как действует вентиляционная система.

Расчет параметров естественной вентиляции с помощью компьютерной программы:

Полезная информация об устройстве вентиляционной системы в строящемся частном доме:

Информацию статьи можно использовать в ознакомительных целях и для того, чтобы лучше представить себе работу вентиляционной системы. Для более точных расчетов скорости движения воздуха при проектировании домашних коммуникаций рекомендуем обратиться к инженерам, которые знают нюансы устройства вентиляции и помогут правильно выбрать размеры воздуховодов.

Нередко при строительстве дома можно столкнуться с системой воздуховода. Известно, что воздуховод – это одна из главных частей в вентиляционной системе. И, конечно, не маловажен при строительстве сам расчет скорости воздуха в воздуховоде. От правильного расчета будет зависеть распределение воздуха в помещении. На этот счет существуют различные формулы, и главное – выполнять расчет очень внимательно, в противном случае, систему придется переделывать.

Существуют некоторые строгоотведенные нормы по работе воздуховодной системы, которых нужно обязательно придерживаться. Итак, воздуховод должен:

пропускать необходимый объем воздуха;
быть минимум шумным;
быть герметичным;

• иметь минимум потери напора;
• не превышать норму по скорости воздуха.

Для чего же нужны эти нормы? Конечно, для безопасности самих людей. А так же для нормальных условий на месте работы или отдыха. Важно, чтобы при работе вентиляционной системы никого не продуло или никому не стало плохо от духоты. Именно для безопасности следует соблюдать все установленные нормы и ни в коем случае не отклоняться от них.

Любая ошибка при установке данной системы может привести к негативным последствиям. Следует следить не только за расчетами, но и за техникой сборки системы. Стоит обратить внимание на закрепление системы, трубы достаточно тяжелые, и их падение может закончиться плачевно.

Формула расчета

Вообще, любой расчет воздуховодной системы производится на основе некоторых данных:

1. объем обрабатываемого воздуха;
2. скорость потока;
3. конфигурация воздухораспределительной сети.

Формула расчета скорости воздуха такова: p = ρU²/2, здесь под p понимается давление в Па., ρ – это плотность воздуха, а U – сама скорость. Конечно, это несовершенная формула, и ее нужно преобразить. Тогда получается вот так: U² = p/ρ/2. Как видно, здесь нет ничего сложного, нужно лишь большое внимание.

Расчет скорости воздуха в воздуховоде должен производиться крайне точно. Если обратиться в интернет, то можно найти специальный калькулятор расчетов. С помощью него можно рассчитать любые данные по системе или же проверить свои уже имеющиеся расчеты. Лишним этот калькулятор точно не будет.

При любом расчете следует учесть все мельчайшие подробности вентиляционной системы. Важно, какого типа трубы (жесткие, полугибкие или гибкие), важно так же сечение труб и в какой фигуре оно выполнено (круглое, прямоугольное или квадратное). Стоит обратить внимание и на то, какой стоит фильтр в данной системе. Так же важно знать саму длину системы и сколько в ней поворотов. Расчёт скорости потока воздуха – самый главный расчет. От скорости воздушного потока зависят все остальные данные. Для того, чтобы скорость была желаемой, нужно выбрать подходящие трубы с конкретным сечением и диаметром. Нужно правильно проложить эти трубы, правильно закрепить их.

Шумность воздуховода

Пожалуй, один из наиболее важных критериев данной системы – это шумность воздуховода. Вообще, чем ниже эта шумность, тем лучше. По санитарным нормам есть определенное разрешение, но лучше быть далеко от поставленной грани, чем на ней. На сегодняшний день существует немало различного рода способов, которые помогут снизить шумность вентиляционной системы.

Во-первых, нужно уменьшить количество переходов и соединений по системе. Во-вторых, нужно обратить внимание на вентиляторы. Если сечение большое, то через него может проходить достаточный поток воздуха при малой скорости, а это снижает сам шум. В-третьих, лучше, чтобы система была автоматической. При составлении программы учитывается рабочее время того или иного предприятия, и, конечно, в нерабочее время скорость и поток воздуха несколько уменьшаются, следовательно – уменьшается и шум. В-четвертых, при закладке данной системы должны применяться плавные переходы. Необходимо верно выбирать сечения, к примеру, для перехода из большого сечения в малое. Если на пути у воздуха не будет никаких препятствий, то и шума станет гораздо меньше. И в-пятых, следует применять исключительно гибкие распределители воздуха. Так как жесткие распределители могут переносить некую вибрацию на элементы крепежа, а это увеличивает шумы. Гибкие распределители отличаются тем, что минимально подвержены вибрациям.

Не маловажно для шума и то, каким способом скреплены между собой трубы. Так, например, при реечном способе некоторый процент воздуха выходит наружу, это создает некоторый шум плюсом к тому, что уже есть в самих трубах. А вот при фланцевом способе такого не происходит, и шумовых колебаний, поэтому меньше.

Сколько потребуется

Не редко при строительстве задается такой вопрос: сколько воздуховодов потребуется на данное здание? Вопрос этот хороший, от количества будет зависеть, правильно ли собрана вентиляционная система в целом. И, конечно, от этого зависит сама работоспособность этой системы.

Чаще всего встречаются случаи, когда требуется всего лишь один воздуховод. К примеру, многим предприятиям небольшого размера, вполне хватает одного. И это отвечает поставленным нормам. В детском саду воздуховод один, но большого сечения. В небольшом салоне красоты так же воздуховод один, но сечение уже гораздо меньше.

А вот если помещение внушительных размеров, например, завод или торговый центр. Здесь одним воздуховодом не ограничиться. То есть, количество зависит напрямую от площади помещения, в котором установлена данная система. В санитарных нормах четко прописано, на какую площадь сколько нужно воздуховодов.

Еще на число воздуховодов влияют денежные средства. Один большой воздуховод дороже нескольких маленьких. Нельзя не сказать и о том, что шума от двух воздуховодов гораздо больше, чем от одного, но большого. Кроме того, большой воздуховод издает гораздо меньше шума, чем маленький, так как в маленьком скорость потока воздуха больше, чем в большом.

Диаметр воздуховода

Еще одним важным фактором здесь является диаметр труб. Как правило, он зависит от площади помещения и скорости воздуха.

Выбрать диаметр воздуховода – дело так же не из легких. Для этого нужно опят же обратиться к расчетам. Важно знать количество необходимого воздуха. При этом нельзя забывать и про санитарные нормы. Если же данного диаметра недостаточно для вентиляции, то требуется еще один или несколько воздуховодов. Чаще всего применяются круглые и квадратные воздуховоды, именно они помогают добиться желаемого результата при работе воздуховодной системы.

Для расчета диаметра существует так же некая формула:

Здесь L – это некоторая нагрузка участка, а V – скорость потока воздуха. При выборе сечения большого диаметра можно снизить скорость потока воздуха, за счет чего и снижается шум. Поэтому и рекомендовано ставить один воздуховод, но с большим диаметром, чем два, но с маленькими диаметрами.

Так же снижение скорости воздушного потока положительно влияет на энергосбережение, а, значит, помогает сэкономить денежные средства. Конечно, при этом стоимость большого воздуховода несколько выше, чем стоимость маленького.

Вот поэтому и нужно для начала все верно подсчитать, то есть, выделить для себя несколько вариантов. И уже из этих вариантов выбирать тот, который будет являться самым оптимальным.

Формы сечения

По форме сечения трубы для данной системы делятся на круглые и прямоугольные. Круглые применяются в основном на больших промышленных предприятиях. Так как для них требуется большая площадь помещения. Прямоугольные сечения хорошо подходят для жилых домов, детских садов, школ и поликлиник. По уровню шума трубы с круглым сечением находятся на первом месте, так как от них исходит минимум шумовых колебаний. От труб с прямоугольным сечением шумовых колебаний немного больше.

Изготавливаются трубы обоих сечений чаще всего из стали. Для труб круглого сечения сталь применяют менее твердую и упругую, для труб с прямоугольным сечением – наоборот, чем тверже сталь, тем прочнее труба.

В заключении хочется еще раз сказать о внимании к установке воздуховодов, к проводимым расчетам. Помните, насколько правильно вы все выполните, настолько желаемым будет функционирование системы в целом. И, конечно, нельзя забывать о безопасности. Детали для системы следует выбирать внимательно. Следует помнить главное правило: дешево – не значит качественно.

• Как правильно подобрать параметры воздушного канала?
  • Порядок вычислений
  • Каналы магистральные и ответвления
  • Каналы внутри помещений

  Воздухопроводы приточных или вытяжных вентиляционных систем могут изготавливаться из разных материалов и быть различной конфигурации. При этом их габаритные размеры целиком зависят от двух других параметров, и формула расчета скорости воздуха хорошо отражает эту зависимость. Эти два параметра – расход воздуха, движущегося по каналу, и скорость его движения.

  Как правильно подобрать параметры воздушного канала?

  Из трех параметров, принимающих участие в расчете, нормируется только один, это диаметр круглого воздуховода или габаритные размеры канала прямоугольного сечения. В Приложении Н СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» представлена нормаль диаметров и размеров, которых следует придерживаться при разработке вентиляционных систем. Остальные два параметра (скорость и расход воздушных масс) не нормируются, потребности в количестве свежего воздуха для вентиляции могут быть разными, иногда и довольно большими, поэтому расход определяется отдельными требованиями и расчетами. Только в жилых зданиях, детских садах, школах и учреждениях здравоохранения для помещений различного назначения прописаны четкие нормы вытяжки и притока. Эти значения представлены в нормативной документации, касающейся этих видов зданий.

  Скорость движения воздушных масс в каналах не ограничивается и не нормируется, ее следует принимать по результатам расчета, руководствуясь соображениями экономической целесообразности. В справочной технической литературе существуют рекомендуемые величины скоростей, которые можно принимать при тех или иных конкретных условиях. Рекомендуемые значения скорости движения воздуха, в зависимости от назначения воздухопровода для вентиляционных систем с механическим побуждением, отражены в Таблице 1.

  При естественном побуждении рекомендуемая скорость движения потока в системе варьируется от 0,2 до 1 м/с, что также зависит от функционального назначения каждого воздухопровода. В некоторых вытяжных шахтах высотных домов или сооружений эта величина может достигать 2 м/с.

  Порядок вычислений
  Изначально формула расчета скорости воздушного потока в канале представлена в справочниках под редакцией И.Г. Староверова и Р.В. Щекина в следующем виде:

  L = 3600 x F x ϑ, где:

  L – расход воздушных масс на данном участке трубопровода, м³/ч;
  F – площадь поперечного сечения канала, м²;
  ϑ – скорость воздушного потока на участке, м/с.

  Для определения скорости потока формула принимает такой вид:
  ϑ= L / 3600 x F
  Именно по ней рассчитывается действительная скорость воздуха в канале. Это нужно делать как раз по причине нормируемых значений диаметра или размеров трубы по СНиП. Вначале принимается рекомендуемая скорость для того или иного назначения воздухопровода и просчитывается его сечение.

  Далее диаметр канала круглого сечения определяется обратным просчетом по формуле площади круга:

  F = π x D2 / 4, здесь D – диаметр в метрах.

  Размеры канала прямоугольного сечения находят подбором ширины и высоты, произведение которых даст площадь сечения, эквивалентного расчетному. После этих вычислений подбирают ближайшие по нормали размеры воздухопровода (обычно принимают тот, который больше) и в обратном порядке находят величину действительной скорости потока в будущем воздуховоде. Данная величина потребуется для определения динамического давления на стенки трубы и вычисления потерь давления на трение и в местных сопротивлениях вентиляционной системы.

  Некоторые экономические аспекты подбора размеров воздухопровода

  При расчете размеров и скорости воздуха в воздуховоде наблюдается такая зависимость: при увеличении последней диаметры каналов уменьшаются. Это дает свои преимущества:
  Проложить трубопроводы меньших размеров гораздо проще, особенно если их нужно подвешивать на большой высоте или если условия монтажа весьма стесненные.

  1. Стоимость каналов меньшего диаметра соответственно тоже меньше.
  2. В больших и сложных системах, которые расходятся по всему зданию, прямо в каналы необходимо монтировать дополнительное оборудование (дроссельные заслонки, обратные и противопожарные клапаны). Размеры и диаметры этого оборудования также уменьшатся, и снизится их стоимость.
  3. Прохождение перекрытий трубопроводами в производственном здании может стать настоящей проблемой, если его диаметр большой. Меньшие размеры позволят пройти так, как нужно.

  Главный недостаток такого выбора заключается в большой мощности вентиляционного агрегата. Высокая скорость воздуха в малом объеме создает большое динамическое давление, сопротивление системы растет, и для ее работы требуется вентилятор высокого давления с мощным электродвигателем, что вызывает повышенный расход электрической энергии и, соответственно, высокие эксплуатационные затраты.

  Другой путь – это снижение скорости воздушных потоков в воздуховодах. Тогда параметры вентиляционного агрегата становятся экономически приемлемыми, но возникает множество трудностей в монтаже и высокая стоимость материалов.

  Проблемы прохождения большой трубой перегруженных оборудованием и инженерными сетями мест решается множеством поворотов и переходов на другие виды сечений (с круглого на прямоугольное или плоскоовальное). Проблему стоимости приходится решать единоразово.

  Во времена СССР проектировщики, как правило, старались найти компромисс между этими двумя решениями. В настоящее время удорожания энергоносителей появилась тенденция к применению второго варианта. Собственники предпочитают единоразово решить финансовые вопросы и смонтировать более экономичную вентиляцию, чем потом в течение многих лет оплачивать высокие затраты электроэнергии. Применяется и универсальный вариант, при котором в магистральных воздухопроводах с большими расходами скорость потока увеличивают до 12-15 м/с, чтобы уменьшить их диаметры. Дальше по системе соблюдается скорость 5-6 м/с на ответвлениях, вследствие чего потери давления выравниваются. Вывод здесь однозначный: скорость движения воздушного потока в каналах играет немаловажную роль для экономики предприятия.

  Значения параметров в различных видах воздушных каналов

  Следом наступает очередь главного магистрального воздуховода. Часто он имеет большую протяженность и проходит транзитом через несколько помещений, прежде чем начнет разветвляться. Рекомендуемая максимальная скорость 8 м/с в таких каналах может не соблюдаться, поскольку условия прокладки (особенно через перекрытия) могут существенно ограничивать пространство для его монтажа.

  Например, при расходе 35 000 м³/ч, что не редкость на предприятиях, и скорости 8 м/с диаметр трубы составит 1,25 м, а если ее увеличить до 13 м/с, то размер станет уже 1000 мм. Такое увеличение технически осуществимо, так как современные воздуховоды из оцинкованной стали, изготовленные спирально-навивным методом, имеют высокую жесткость и плотность. Это исключает их вибрацию на высоких скоростях. Уровень шума от такой работы достаточно низок, а на фоне звука от работающего оборудования может быть практически не слышен. В Таблице 2 представлены некоторые популярные диаметры магистральных воздухопроводов и их пропускная способность при разной скорости движения воздушных масс.

  Расход, м 3 /ч	Ø400 мм	Ø450 мм	Ø500 мм	Ø560 мм	Ø630 мм	Ø710 мм	Ø800 мм	Ø900 мм	Ø1 м
  ϑ = 8 м/с	3617	4576	5650	7087	8971	11393	14469	18311	22608
  ϑ = 9 м/с	4069	5148	6357	7974	10093	12877	16278	20600	25434
  ϑ = 10 м/с	4521	5720	7063	8859	11214	14241	18086	22888	28260
  ϑ = 11 м/с	4974	6292	7769	9745	12335	15666	19895	25177	31086
  ϑ = 12 м/с	5426	6864	8476	10631	13457	17090	21704	27466	33912
  ϑ = 13 м/с	5878	7436	9182	11517	14578	18514	23512	29755	36738

  Боковые ответвления воздухопроводов разводят подачу или вытяжку воздушной смеси по отдельным помещениям. Как правило, на каждом из них устанавливается диафрагма либо дроссель – клапан для регулировки количества воздуха. Эти элементы обладают немалым местным сопротивлением, поэтому сохранять высокую скорость нецелесообразно.

  Однако ее значение тоже может выходить за границы рекомендуемого диапазона, поэтому в Таблице 3 отражена самых популярных диаметров для ответвлений при различных скоростях.

  Расход, м 3 /ч	Ø140 мм	Ø160 мм	Ø180 мм	Ø200 мм	Ø225 мм	Ø250 мм	Ø280 мм	Ø315 мм	Ø355 мм
  ϑ = 4 м/с	220	288	366	452	572	705	885	1120	1424
  ϑ = 4,5 м/с	248	323	411	508	643	793	994	1260	1601
  ϑ = 5 м/с	275	360	457	565	714	882	1107	1400	1780
  ϑ = 5,5 м/с	302	395	503	621	786	968	1215	1540	1957
  ϑ = 6 м/с	330	432	548	678	857	1058	1328	1680	2136
  ϑ = 7 м/с	385	504	640	791	1000	1235	1550	1960	2492

  Недалеко от места присоединения к магистрали в канале устраивают лючок, он нужен для замера скорости потока после монтажа и регулировки всей вентиляционной системы.

  Под вентиляцией понимают организацию воздухообмена для обеспечения заданных условий, согласно требованиям санитарных норм или технологических требований в каком-нибудь конкретном помещении.

  Существует ряд основных показателей, которые определяют качество окружающего нас воздуха. Это:

  • наличие в нем кислорода и углекислого газа,
  • присутствие пыли и других веществ,
  • неприятный запах,
  • влажность и температура воздуха.

  Привести все эти показатели в удовлетворительное состояние может только правильно рассчитанная система вентиляции. Причем любая схема вентиляции предусматривает как удаление отработанного, так и подачу свежего воздуха, обеспечивая, таким образом, воздухообмен в помещении. Чтобы приступить к расчету такой системы вентиляции, необходимо, прежде всего, определить:

  1. Тот объем воздуха, который нужно удалить из помещения, руководствуясь данными о нормах воздухообмена для различных помещений.

  Нормируемая кратность воздухообмена.

  Бытовые помещения	Кратность воздухообмена
  Жилая комната (в квартире или общежитии)	3 м 3 /ч на 1м 2 жилых помещений
  Кухня квартиры или общежития	6-8
  Ванная комната	7-9
  Душевая	7-9
  Туалет	8-10
  Прачечная (бытовая)	7
  Гардеробная комната	1,5
  Кладовая	1
  Промышленные помещения и помещения большого объема	Кратность воздухообмена
  Театр, кинозал, конференц-зал	20-40 м 3 на чел.
  Офисное помещение	5-7
  Банк	2-4
  Ресторан	8-10
  Бар, кафе, пивной зал, бильярдная	9-11
  Кухонное помещение в кафе, ресторане	10-15
  Универсальный магазин	1,5-3
  Аптека (торговый зал)	3
  Гараж и авторемонтная мастерская	6-8
  Туалет (общественный)	10-12 (или 100 м 3 на 1 унитаз)
  Танцевальный зал, дискотека	8-10
  Комната для курения	10
  Серверная	5-10
  Спортивный зал	Не менее 80 м 3 на 1 занимающегося и не менее 20 м 3 на 1 зрителя
  Парикмахерская (до 5 рабочих мест)	2
  Парикмахерская (более 5 рабочих мест)	3
  Склад	1-2
  Прачечная	10-13
  Бассейн	10-20
  Промышленный красильный цех	25-40
  Механическая мастерская	3-5
  Школьный класс	3-8

  Не вдаваясь в детали, т. к. здесь я веду разговор об упрощенной вентиляции, которой, кстати, нет даже во многих солидных заведениях скажу, что кроме кратности нужно еще учесть:

  • сколько людей в помещении,
  • сколько выделяется влаги и тепла,
  • количество выделяющегося CO2 по допустимой концентрации.

  Но для расчета несложной системы вентиляции достаточно знать минимально необходимый воздухообмен для данного помещения.

  2. Определив необходимый воздухообмен, нужно рассчитать вентиляционные каналы. В основном вент. каналы рассчитывают по допустимой скорости движения в нем воздуха:

  V=L/3600×F
  V – скорость движения воздуха, м/с
  L – расход воздуха, м 3 /ч
  F – площадь сечения вентиляционных каналов, м 2

  Любые вент. каналы имеют сопротивление движению воздуха. Чем выше скорость потока воздуха, тем больше сопротивление. Это, в свою очередь, приводит к потери давления, которое создает вентилятор. Тем самым, уменьшая его производительность. Поэтому существует допустимая скорость движения воздуха в вентиляционном канале, которая учитывает экономическую целесообразность или т. н. разумный баланс между размерами воздуховодов и мощностью вентиляторов.

  Допустимая скорость движения воздуха в вентиляционных каналах

  Кроме потерь вместе со скоростью также увеличивается и шум. Придерживаясь рекомендуемых значений, уровень шума при движении воздуха будет в пределах нормы. При проектировании воздуховодов их площадь сечения должна быть такой, чтобы скорость движения воздуха по всей длине воздуховода была примерно одинаковой. Так как количество воздуха по всей длине воздуховода неодинаково, площадь его сечения должна увеличиваться вместе с увеличением количества воздуха, т. е., чем ближе к вентилятору, тем больше площадь сечение воздуховода, если мы говорим от вытяжной вентиляции.

  Таким образом, можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха по всей длине воздуховода.

  Участок А. S=0,032м 2 , скорость воздуха V = 400 / 3600 х 0,032 = 3,5 м/с
  Участок В. S=0,049м 2 , скорость воздуха V = 800 / 3600 х 0,049 = 4,5 м/с
  Участок C. S=0,078м 2 , скорость воздуха V = 1400 / 3600 х 0,078 = 5,0 м/с

  3. Теперь осталось выбрать вентилятор. Любая система воздуховодов создает потерю давления, которое создает вентилятор, и как следствие уменьшает его производительность. Для определения потери давления в воздуховоде пользуются соответствующим графиком.

  

  Для участка А при его длине 10м потери давления составят 2Па х 10м = 20Па

  Для участка В при его длине 10м потери давления составят 2,3Па х 10м = 23Па

  Для участка С при его длине 20м потери давления составят 2Па х 20м = 40Па

  Сопротивление потолочных диффузоров может составить около 30Па, если выбрать серию ПФ (ВЕНТС). Но в нашем случае лучше использовать решетки с большей площадью живого сечения, например серию ДП (ВЕНТС).

  Таким образом, общая потеря давления в воздуховоде будет около 113Па. Если требуется установить обратный клапан и шумоглушитель, потери будут еще выше. Выбирая вентилятор это нужно учесть. Для нашей системы подойдет вентилятор ВЕНТС ВКМц 315. Его производительность 1540 м³/ч., а, при сопротивлении сети 113Па, его производительность уменьшиться до 1400 м³/ч, согласно его техническим характеристикам.

  Вот, в принципе, самый простой метод расчета несложной вентиляционной системы. В остальных случаях обращайтесь к специалистам. Мы всегда готовы сделать расчет для любой системы вентиляции и кондиционирования, и предложить широкий выбор качественного оборудования.

  Вам также может понравиться

  

  Воздуховоды пластиковые для вентиляции: сферы применения, монтаж

  Оборудование для защиты металла от огня

  Вентиляторы. Виды, характеристики, расчет вентиляторов

  Вентиляторами называют газодувные машины для перемещения воздуха и газа. Они потребляют энергию от привода (например, электродвигателя) и сообщают ее рабочему веществу – воздуху или другому газу.

  Вентиляторы очень широко применяются в различных отраслях промышленности, в системах вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, общественных и промышленных зданий, для проветривания шахт и горных выработок. Вентиляторы являются неотъемлемой частью многих установок теплоэнергетики, металлургической, химической промышленности и систем пневмотранспорта сыпучих веществ. По сути, нет такой отрасли, где бы ни применялись вентиляторы различного назначения. Размеры вентиляторов могут варьироваться от нескольких сантиметров для встроенных вентиляторов охлаждения радиоэлектронной аппаратуры и до 4-5 метров для шахтных вентиляторов главного проветривания. При этом потребляемая мощность может составлять от нескольких ватт до нескольких тысяч киловатт. Общая затрачиваемая мощность на привод вентилятора составляет до 8% от всей вырабатываемой электроэнергии.

  Первые прототипы вентиляторов, близкие по конструкции к современным радиальным вентиляторам, были применены инженером А. А. Саблуковым для проветривания горных выработок на Алтае. После этого центробежный вентилятор Саблукова получил широкое распространение в России и за границей для вентиляции зданий, морских судов, а также в промышленности. В дальнейшем А. А. Саблуковым была разработана конструкция осевого вентилятора для проветривания шахт.

  Современные вентиляторы очень разнообразны по конструкции и своему назначению, но вне зависимости от области применения основные принципы расчета, монтажа, наладки и эксплуатации вентиляционных установок остаются одинаковыми.

  Компрессоры предназначены для сжатия и перемещения газа или пара. По принципу действия компрессоры делятся на компрессоры объемного и динамического действия.

  1. Общие сведения о вентиляторах

  По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на два основных типа – радиальные (центробежные) и осевые. Существует также ряд модификаций радиальных вентиляторов — диагональные, диаметральные (тангенциальные), дисковые и другие. В системах вентиляции и теплоэнергетических установках чаще всего применяются радиальные, осевые и диаметральные вентиляторы.

  Радиальный вентилятор конструктивно (рис. 1) представляет собой расположенное в спиральном корпусе 3 рабочее колесо 6, при вращении которого воздух, поступающий через входной патрубок 1, попадает в межлопаточные каналы колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается в спиральном корпусе и далее подается в выходной патрубок 2. При прохождении газа через рабочее колесо его давление и кинетическая энергия возрастают.

  

  Рис. 1. Радиальный вентилятор: 1– входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – корпус; 4 – электродвигатель; 5 – станина; 6 – рабочее колесо

  Существуют конструкции радиального вентилятора с левым и правым направлением вращения рабочего колеса. Привод рабочего колеса может осуществляться непосредственно от вала электродвигателя либо через клиноременную передачу.

  Осевой вентилятор (рис. 2) представляет собой расположенное в цилиндрическом корпусе 2 лопаточное рабочее колесо 1, при вращении которого поступающий через входной патрубок воздух под действием лопаток перемещается между ними в осевом направлении. Давление и кинетическая энергия потока при этом увеличиваются.

  

  Рис. 2. Осевой вентилятор: 1 – рабочее колесо; 2 – корпус; 3 — электродвигатель; 4 – станина

  В диаметральном вентиляторе (рис. 3) перемещение воздуха происходит в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса 2. Рабочее колесо барабанного типа с загнутыми вперед лопатками. Корпус вентилятора напоминает корпус радиального вентилятора.

  

  Рис. 3. Диаметральный вентилятор: 1– входной патрубок; 2 – рабочее колесо; 3 — выходной диффузор

  2. Типы и характеристики вентиляторов

  2.1. Радиальные вентиляторы

  В радиальном вентиляторе воздух поступает через входное отверстие, которое всегда имеет круглую форму, и выходит через выходное отверстие, имеющее квадратную или прямоугольную форму.

  Радиальные вентиляторы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 5976-90 и распространяются на вентиляторы общего назначения для обычных сред, одноступенчатые, с горизонтально расположенной осью вращения, со спиральными корпусами, с рабочими колесами диаметром от 200 до 3150 мм, создающие полные напоры до 12 000 Па при плотности перемещаемой газообразной среды 1,2 кг/м 3 .

  Стандарт не распространяется на вентиляторы специального исполнения (пылевые, взрывозащищенные, коррозионно-стойкие и др.) и вентиляторы, встроенные в агрегаты и машины, в том числе кондиционеры.

  Радиальные вентиляторы классифицируются следующим образом.

  По создаваемому давлению:

  • низкого давления, до 1000 Па;
  • среднего давления, от 1000 до 3000 Па;
  • высокого давления, свыше 3000 Па.

  Следует отметить, что вентиляторы низкого давления при увеличении числа оборотов могут развивать среднее давление, следовательно, классификация по этому признаку является условной.

  В системах вентиляции чаще применяются вентиляторы низкого и среднего давлений. Вентиляторы высокого давления используются в технологических установках, а также в вентиляционных системах при значительной протяженности воздуховодов и большом гидравлическом сопротивлении сети.

  а) общего назначения – для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, с температурой до 80 О С, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м 3 . Такие вентиляторы применяются в системах кондиционирования воздуха и вентиляции, воздушного отопления и для производственных целей;

  б) для технологических нужд – для перемещения агрессивных сред используют коррозионно-стойкие вентиляторы, выполненные из титана, нержавеющей стали, алюминия, винипласта, полипропилена, углеродистой стали с антикоррозионным покрытием; для перемещения воздуха с температурой выше 80 О С используют термостойкие вентиляторы; для перемещения взрывоопасных сред (по специальным условиям) — взрывозащищенные вентиляторы; для перемещения воздуха, засоренного механическими примесями, и пневматического транспортирования материалов с содержанием пыли более 100 мг/м 3 используют пылевые вентиляторы с повышенными требованиями в отношении износоустойчивости;

  в) дымососы – для перемещения дымовых газов (применяются в тяговых установках котельных).

  По направлению вращения рабочего колеса:

  • правого вращения – если колесо вращается по часовой стрелке (со стороны станины);
  • левого вращения, если колесо вращается против часовой стрелки.

  По классу в зависимости от величины окружной скорости колеса u:

  • к первому классу относятся вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при u < 30 м/с и вентиляторы с загнутыми назад лопатками при u < 50 м/с;
  • ко второму классу относятся вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при u > 30 м/с и вентиляторы с загнутыми назад лопатками при u > 50 м/с.

  По расположению выходного отверстия: верхнее; правое; левое; нижнее. Возможны промежуточные положения выходного отверстия (под углом к горизонтали в 45 0 ).

  По способу привода: на ременной передаче и на одном валу с двигателем.

  На рис. 2 изображены спиральные корпусы и рабочие колеса радиальных вентиляторов.

  

  Рис. 2. Спиральные корпусы и рабочие колеса радиальных вентиляторов: а — низкого давления с числом лопастей 12, 24, 36 или 48; б — среднего давления с числом лопастей 12 или 24; а в — пылевого с 6 лопастями; г — высокого давления

  

  Рис. 3. Положение кожуха радиальных вентиляторов общего назначения: а – вентиляторов правого вращения; б – вентиляторов левого вращения

  

  Рис. 4. Конструктивные схемы исполнения радиальных вентиляторов

  На рис. 3 показаны различные положения спирального корпуса радиальных вентиляторов. Углы поворота корпуса отсчитывают по направлению вращения рабочего колеса в соответствии с рис. 3.

  Вращение колеса будет правильным, если оно направлено по ходу разворота спирали кожуха.

  Конструктивные схемы исполнения радиальных вентиляторов представлены на рис. 4. Допускается для вентиляторов исполнения 1 крепление электродвигателя к корпусу вентилятора.

  Размер вентилятора характеризуется его номером. За номер вентилятора, согласно ГОСТ 10616-90, принимается значение, соответствующее номинальному диаметру рабочего колеса D, измеренному по внешним кромкам лопаток и выраженному в дециметрах (табл. 1). Например, вентилятор с D = 200 мм обозначается № 2, D = 630 мм — – № 6,3 и т. д.

  Таблица 1. Размеры вентиляторов

  ГОСТ 5976-90 предписывает отсчитывать углы входа β₁ и выхода β₂ лопаток рабочих колес радиальных вентиляторов в сечениях, перпендикулярных оси вращения, в соответствии с рис. 5.

  Значительные преимущества имеют вентиляторы, выполненные по схеме исполнения 1 (см. рис. 4). Они безотказны в работе, компактны, экономичны и бесшумны. В таких вентиляторах колесо посажено непосредственно на вал электродвигателя. Однако это положение колеса возможно только при малом его диаметре, т. е. в малых вентиляторах. В вентиляторах больших размеров колеса с валом двигателя соединяют при помощи муфт (исполнения 2, 3). В вентиляторах с ременной передачей шкив размещается между подшипниками или консольно (исполнения 4, 5, 7). Вентилятор двухстороннего всасывания изображен на схеме исполнения 6 и 7.

  

  Рис. 5. Углы входа β₁ и выхода β₂ лопаток рабочих колес радиальных вентиляторов в сечениях: а – лопатки, загнутые назад (β₂ < 90 о ); б – лопатки, загнутые вперед (β₂ > 90 о ); в – лопатки, радиально оканчивающиеся (β₂ = 90 о ); г – профильная лопатка

  Следует отметить, что непосредственное соединение вентилятора с электродвигателем хотя и более выгодно (отсутствуют потери на передачу, обеспечивается компактность установки), все же имеет и недостатки: выпускаемые промышленностью и применяемые в системах теплогазоснабжения и вентиляции асинхронные электродвигатели имеют ограниченное число оборотов (750, 950, 1450 и 2900 об/мин), что делает невозможным регулирование числа оборотов вентиляторов. Установка вентилятора на ременной передаче позволяет подбором шкивов изменять число его оборотов в широких пределах.Установка колес на вал между двумя подшипниками обеспечивает более спокойную работу вентилятора, но усложняет его конструкцию, монтаж и увеличивает габариты.

  Корпусы вентиляторов на прочность не рассчитываются, и толщина их стенок принимается по конструктивным соображениям. Например, корпусы для вентиляторов общего назначения изготавливают из листовой углеродистой стали толщиной 1,5-3 мм, для дымососов и пылевых вентиляторов – 2-5 мм.

  Корпусы вентиляторов изготавливаются сварными. Ранее корпусы выполнялись клепаными. В малых вентиляторах корпуса крепят к станине, в больших – на специальных опорах. Станины отливаются из чугуна или сваривают из листовой и угловой стали. На станинах в подшипниках устанавливают валы.

  Зазор между колесом и входным патрубком не должен быть больше 1% диаметра колеса. При больших зазорах работа вентилятора резко ухудшается из-за увеличения протечек.

  Заводы выпускают вентиляторы определенных типов, т. е. выполненные по одной конструктивной и аэродинамической схемам. Типы вентиляторов объединяют в серии; каждой серии и каждому типу присваивают определенный индекс.

  Колеса и корпусы вентиляторов выпускаются в соответствии с ГОСТ 5976–90. Согласно номенклатуре вентилятору присваивается обозначение, которое должно состоять:

  1. из буквы В — вентилятор;
  2. буквы Р – радиальный;
  3. стократной величины коэффициента полного давления на режиме максимального полного КПД, округленной до целого числа;
  4. величины быстроходности на режиме максимального полного КПД, округленной до целого числа.

  Пример обозначения типа радиального вентилятора с коэффициентом полного давления, равным 0,875 (на режиме максимального полного КПД), и быстроходностью, равной 71,5: ВР 88-72.

  Обозначение типоразмера вентилятора:

  1. тип;
  2. номер по ГОСТ 106-16 ;
  3. класс.

  Пример обозначения типоразмера радиального вентилятора типа ВР 88-72, номера 4, 1-го класса: ВР 88-72-4.1.

  Следует отметить, что в литературе часто радиальный вентилятор называют центробежным вентилятором, вследствие чего в обозначении вентилятора букву Р (радиальный) заменяют на букву Ц (центробежный).

  Вентиляторы, предназначенные для перемещения воздуха, содержащего механические примеси, называются пылевыми вентиляторами. Пылевые вентиляторы предназначены для перемещения пылегазовоздушных смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха с температурой до +80 О С, не содержащих липких веществ. Содержание механических примесей в перемещаемой среде не более 1 кг/м 3 . Размеры перемещаемых частиц в отсасываемом воздухе не более 2 мм. Вентиляторы изготавливаются в климатическом исполнении У (умеренный климат). Температура окружающей среды – 40…+40 О С.

  Вентиляторы используются в системах отбора запыленного воздуха во время производства железобетонных конструкций и цемента; в сварочном производстве для удаления шлаков и пыли; при производстве круп, в системах пневмотранспорта зерна; для удаления металлической пыли от металлообрабатывающих станков, древесной стружки и опилок деревообрабатывающих станков, хлопка, волокна и др., а также в качестве дымососов в котельных установках (при суммарных потерях давления до 2000 Па). Возможно применение в иных производственных и санитарно-технических целях.

  На рис. 6 представлен радиальный пылевой вентилятор типа BЦП 7-40 исполнения 5 среднего давления производственного предприятия ОАО «Вента»: количество радиальных лопаток — 6; ременный привод; направление вращения — левое и правое; одностороннее всасывание; корпус — поворотный спиральный.

  

  Рис. 6. Радиальный вентилятор BЦП 7-40 исп. 5 среднего давления производственного предприятия ОАО «Вента»

  На рис. 7 представлен радиальный пылевой вентилятор типа ВЦП 6-46 с размерами, выраженными в процентах от наружного диаметра колеса.

  

  Рис. 7. Схема радиального вентилятора ВЦП 6-46 с размерами, выраженными в процентах от наружного диаметра колеса

  Основным недостатком пылевых вентиляторов является то, что вследствие неравномерного истирания лопастей механическими примесями возможен достаточно быстрый выход вентилятора из рабочего состояния.

  Для технологических целей – дутья в вагранки и печи, а также для вентиляции зерновых элеваторов и глубоких шахт применяются радиальные вентиляторы высокого давления серии ВВД исполнения 5. Эти вентиляторы бывают правого и левого вращения; они состоят из рабочего колеса с лопастями, загнутыми вперед, поворотного кожуха и станины и развивают суммарное давление в сети до 6000 Па, и их можно устанавливать до и после фильтра.

  Для перемещения воздуха, загрязненного агрессивными средами (парами кислот, щелочей и т. п.), используют радиальные вентиляторы из винипласта серии Ц4-68 № 5 и 8 исполнения 6. Эти вентиляторы имеют максимальный КПД до 75% , производительность до 15––20 тыс. м 3 /ч и развивают давление до 900 Па. По конструктивному решению и аэродинамической схеме они аналогичны вентиляторам серии Ц4-70. Следует отметить, что винипластовые вентиляторы серийно не выпускаются.

  Радиальные вентиляторы типа Ц4-70 во взрывобезопасном исполнении предназначены для перемещения воздуха, содержащего взрывоопасные и горючие смеси: ацетилен, этилен, водород, окись углерода и т. п. Колесо и кожух таких вентиляторов изготавливают из алюминия и его сплавов с ограниченным содержанием магния.

  Вентиляторы, используемые для перемещения дымовых газов, называются дымососами. Они отличаются от вентиляторов только усиленными деталями рабочего колеса, стойкостью к кислотному конденсату и дыму, устройством броневого листа по образующей спирального кожуха и устройством для охлаждения подшипников (масляной ванны). В кожухе дымососов устраивают специальные люки для осмотра и очистки от золы. Дымососы соединяются с электродвигателем при помощи эластичной муфты.

  Конструкции дымососов для бытовых котлов должны практически не зауживать просвет дымохода и не препятствовать прохождению газов при естественной тяге в дымоходе.

  В связи с тем, что температура в дымоходе достигает 200-250 О С, в качестве материала для дымососа используется жароустойчивая сталь, кроме того, необходимо применение теплоизоляции корпуса.

  Вентилятор двухстороннего всасывания (рис. 8) представляет собой систему из двух параллельно соединенных односторонних вентиляторов. Производительность такого вентилятора примерно в два раза больше, чем вентилятора одностороннего всасывания, при одинаковых диаметрах колеса.

  

  Рис. 8. Радиальный вентилятор двухстороннего всасывания: а – общий вид; б – вид сбоку и разрез; 1 – вход воздуха; 2 – рабочее колесо; 3 – кожух; 4 – подшипник; 5 – шкив вентилятора

  Вентиляторы двухстороннего всасывания предназначены для пе- ремещения воздуха и других неагрессивных газов с температурой до 55 0 С и воздуха (газа) с содержанием пыли и других механических примесей не более 100 мг/м 3 . Для размещения этих вентиляторов тре- буется меньшая высота помещения по сравнению с вентиляторами одностороннего всасывания той же производительности. КПД вентилятора достигает 84%, производительность – до 350 тыс. м 3 /ч и давление – до 2500 Па.Вентиляторы двухстороннего всасывания предназначены для перемещения воздуха и других неагрессивных газов с температурой до 55 0 С и воздуха (газа) с содержанием пыли и других механических примесей не более 100 мг/м 3 . Для размещения этих вентиляторов требуется меньшая высота помещения по сравнению с вентиляторами

  Обществом с ограниченной ответственностью ООО «ВЕЗА» разработаны и в 2014 году модернизированы серии радиальных вентиляторов общепромышленного назначения ВРАН ® и ВРАВ (рис. 9).

  

  Рис. 9. Схемы вентиляторов «ВЕЗА»: а – исполнение 1; б – исполнение 5

  Вентиляторы ВРАН ® – радиальные с загнутыми назад лопатками колеса с КПД до 85% и низким уровнем шума. Вентиляторы ВРАВ – радиальные с загнутыми вперед лопатками колеса, с высоконагруженными колесами, обеспечивают компактность вентиляторной установки. Все вентиляторы производятся на современном, высокотехнологичном оборудовании. Раскрой лопаток, дисков колеса, стенок корпуса и других элементов осуществляется с помощью лазера и координатно-вырубного пресса. Формирование конусных и тороидальных деталей вентилятора производится на управляемом ЧПУ выкатном стане. Сварка колес производится с использованием робота-сварщика. Корпусы всех вентиляторов стандартно изготавливаются из оцинкованной стали по закатной технологии. Производство вентиляторов на высокоточном оборудовании с высокой степенью унификации обеспечивает полное соответствие характеристик серийной продукции эталонным характеристикам, полученным на стенде, и гарантирует постоянное высокое качество вентиляторов.

  Вентиляторы ВРАН ® изготавливают 16 типоразмеров и обеспечивают широкую область режимов по производительности от 300 до 120 000 м 3 /ч и по давлению до 2600 Па. Их применяют в системах, где требуется высокий КПД, низкий уровень шума и в системах с параллельной работой нескольких вентиляторов. По своим техническим параметрам эти вентиляторы соответствуют лучшим европейским образцам.

  Вентиляторы предназначены для работы в системах вентиляции и воздушного отопления с температурой перемещаемой среды t_СР до 80 О С, в санитарно-технических и производственных установках с t_СР до 200 О С, в системах противодымной вентиляции (ДУ – дымоудаление) с t_СР до 400 и 600 О С (время работы 120 мин) и в системах противодымной подпорной вентиляцией (ПД).

  Вентиляторы выпускают с двумя модификациями рабочих колес ВРАН6 и ВРАН9, отличающимися числом лопаток, они выполнены с густым типоразмерным рядом R20 диаметром колес: 020-025-031-035-040-050-056-063-071-080-090-100-112-125. Это позволяет выбирать оптимальный вентилятор практически на любой заданный режим с минимальными запасами до 5%.

  Предусмотрено исполнение вентиляторов по 1-й и 5-й конструктивной схеме (рис. 9–2.11). Для вентиляторов по 1-й схеме исполнения возможна комплектация двигателями, позволяющими частотное регулирование скорости вращения.

  

  Рис. 10. Положение корпуса радиальных вентиляторов ООО «ВЕЗА» (исполнение 1)

  

  Рис. 11. Положение корпуса радиальных вентиляторов ООО «ВЕЗА» (исполнение 5)

  На рис. 12 приведены характеристики вентилятора ВРАН® с диаметром рабочего колеса 250 мм, а на рис. П.4 – его габаритные и присоединительные размеры.

  Вентиляторы ВРАВ ® изготавливают 12 типоразмеров и обеспечивают широкую область режимов по производительности от 300 до 150 000 м 3 /ч и по давлению до 2600 Па. Вентиляторы ВРАВ применяют преимущественно в нагнетательных установках и системах, где введены жесткие ограничения на габаритные размеры.

  Характеристики вентиляторов ВРАН ® и ВРАВ подтверждены на аэродинамическом стенде, прошедшем государственную аккредитацию. Вентиляторы имеют множество исполнений: общепромышленное, взрывозащищенное, коррозионно-стойкое, «Арктическое» или Северное. Предусмотрена возможность работы вентиляторов в режиме дымоудаления и в совмещенном режиме дымоудаления и вентиляции.

  Аэродинамические характеристики, приведенные в каталогах ООО «ВЕЗА», получены на аэродинамическом стенде со свободным входным и выходным сечениями вентилятора. При установке вентиляторов в вентиляционную систему необходимо соблюдать определенные условия, чтобы обеспечить равномерное распределение параметров течения в непосредственной близости при входе в вентилятор и выходе из него. Ниже приводятся некоторые рекомендации по установке радиальных вентиляторов в вентсистемах для наиболее распространенных вариантов компоновки. Если эти рекомендации нарушены, то снижение кривой давления может достигать 30% и более. Для оценки этого снижения в каждом конкретном случае необходимо пользоваться специальной литературой.

  

  Рис. 12. Характеристики радиального вентилятора ВРАН ® с диаметром рабочего колеса 250 мм: ρ – плотность перемещаемой среды; Q – объемный расход; V – скорость воздуха в выходном сечении вентилятора; Р_dV – динамическое давление вентилятора

  При монтаже вентиляционной установки рекомендуется перед входным сечением вентилятора и за ним устанавливать прямолинейные участки воздуховодов достаточной длины с площадью поперечных сечений, равной соответственно площади входного и выходного сечений вентилятора (рис. 13, а). Уменьшение длины примыкающих к вентилятору прямых участков приводит к снижению создаваемого вентилятором давления. Наличие гибких вставок перед и за вентилятором снижает вибрацию и шум.

  

  Рис. 13. Рекомендации к установке вентиляторов в системе

  Рекомендуется для соединения вентилятора и воздуховода с различными поперечными сечениями использовать диффузор с малым углом раскрытия или конфузор с малым углом сужения (рис. 13, б). Величина раскрытия этого угла не должна превышать 30 О . Длина L ≥ Dколеса, длина L₁ ≥ 2Dколеса. Диаметр воздуховода А должен находиться в пределах Dколеса / 2 ≤ А ≤ Dколеса.

  Не рекомендуется непосредственно перед входом в вентилятор располагать воздуховод меньшего сечения, чем входное сечение вентилятора, без плавного перехода длиной L ≥ Dколеса.

  В случае ограниченных габаритов на входе и выходе из вентилятора рекомендуется устанавливать поворотные участки с большим радиусом закругления (рис. 13, в). Желательно использовать направляющие профили в «тесных» условиях. Не рекомендуется выполнять повороты «сапогом» (R = 0), что приводит к снижению расхода и создаваемого давления и росту шума и вибрации.

  В приложении приведены контрольные задачи по расчету и подбору вентиляторов, а каждой задаче даны варианты контрольных заданий.

  2.2. Осевые вентиляторы

  Осевой вентилятор представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе (обечайке, обруче) лопастное колесо. Во многих конструкциях осевые колеса вентиляторов насаживаются непосредственно на валы электродвигателей, расположенные внутри кожуха в потоке воздуха.

  На рис. 14 представлен обычный осевой вентилятор, состоящий из двух основных частей: осевого лопастного колеса и цилиндрического кожуха.

  

  Рис. 14. Осевой вентилятор простого типа: а – общий вид; б – схема устройства; 1 – осевое лопастное колесо; 2 – цилиндрический кожух; 3 — электродвигатель; 4 – обтекатель на выходе воздуха; 5 – диффузор; 6 — обтекатель на входе воздуха; 7 – входной коллектор

  При вращении колеса воздух поступает во входное отверстие, проходит между лопастями вдоль оси и выходит через выходное отверстие. Входной коллектор и обтекатели служат для уменьшения гидравлических потерь.

  Осевые вентиляторы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 114426-90 и распространяются на осевые вентиляторы общего назначения для обычных сред, одноступенчатые с горизонтально и вертикально расположенной осью вращения, с рабочими колесами диаметром от 300 до 2000 мм, создающие полные напоры до 1500 Па при плотности перемещаемой газообразной среды 1,2 кг/м 3 .

  Стандарт распространяется и на вентиляторы, предназначенные для перемещения других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м 3 для вентиляторов с расположением привода вне корпуса вентилятора и не более 10 мг/м 3 — с расположением привода в потоке перемещаемой среды.

  Стандарт не распространяется на вентиляторы специального исполнения (взрывозащищенные, коррозионно-стойкие и др.) и вентиляторы, встроенные в машины, в том числе кондиционеры.

  По ГОСТ 114426-90 вентиляторы должны соответствовать схемам исполнения согласно рис. 15.

  

  Рис. 15. Схемы исполнения осевых вентиляторов: РК — рабочее колесо; СА — спрямляющий аппарат; ВНА — входной направляющий аппарат

  Конструктивные исполнения вентиляторов и их обозначения должны соответствовать указанным на рис. 16. Вентиляторы с вертикальной осью вращения должны соответствовать исполнениям 3, 3а, 4.

  Согласно номенклатуре вентилятору присваивается обозначение, которое должно состоять:

  1. из буквы В — вентилятор;
  2. буквы О — осевой;
  3. стократного коэффициента полного давления на режиме максимального полного КПД, округленного до целого числа;
  4. быстроходности n_yна режиме максимального КПД, округленной до целого числа.

  Пример обозначения типа осевого вентилятора с коэффициентом полного давления, равным 0,12, быстроходностью, равной 300: BO-12-300.

  Обозначение типоразмера вентилятора состоит:

  1. из типа вентилятора;
  2. номера вентилятора по ГОСТ 106-16.

  

  Рис. 16. Конструктивные исполнения осевых вентиляторов и их обозначения

  Цилиндрический кожух должен иметь диаметр, обеспечивающий вращение колеса с минимальным зазором, т. е. минимальным расстоянием между концами лопастей и внутренней поверхностью кожуха. Этот зазор  не должен превышать 1,5% длины одной лопасти, т. е. δ ≤ 0,015(D — d)/ 2. Входной коллектор служит для выравнивания поля скоростей во входном сечении вентилятора, диффузор – для преобразования динамического давления в статическое.

  В крупных осевых вентиляторах на входе и выходе, помимо цилиндрических диффузоров, устанавливаются спрямляющие поток аппараты, служащие для экономичного регулирования работы вентилятора.

  Колесо осевого вентилятора состоит из втулки, на которой закреплены наглухо или встроены поворотные лопасти. На рис. 17 представлены различные типы осевых колес.

  

  Рис. 17. Типы осевых колес: а – нереверсивное; б – реверсивное; в – штампованное; г – литое; 1 – втулка; 2 — лопасть

  Количество лопастей на колесе – от 2 до 12. Наиболее совершенны лопасти специального несимметричного профиля, напоминающие профиль крыла самолета (рис. 17, в). Лопасти осевых колес, рассчитанные на основании вихревой теории Н. Е. Жуковского, по мере приближения к втулке расширяются и закручиваются. Относительно большой размер втулки (от 40 до 70% диаметра колеса) создает препятствие для перетекания воздуха через среднюю часть вентилятора, возможного вследствие разности давлений со стороны нагнетания и всасывания.

  Колеса осевых вентиляторов делают сварными, из листовой стали, литыми или штампованными. Лопасти, приклепанные или приваренные к втулкам, могут быть установлены под разным углом к плоскости вращения. При больших размерах колес лопасти могут быть пустотелыми. В последнее время колеса осевых вентиляторов выполняют и из пластмассы.

  В осевых вентиляторах некоторых типов колеса могут выполняться с поворотными лопастями. Это упрощает регулирование, которое достигается изменением угла установки лопастей. Чтобы изменить направление потока воздуха, необходимо изменить направление вращения колеса (при реверсивных колесах) или перевернуть колесо на валу (при нереверсивных колесах).

  При правильном направлении движения колеса лопасти должны вращаться тупой кромкой (или выпуклой стороной) вперед.

  В помещениях с большим содержанием влаги (прачечных, кухнях) электродвигатель вентилятора необходимо устанавливать вне потока перемещаемого воздуха. Схема такой установки показана на рис. 18.

  

  Рис. 18. Схема установки осевого вентилятора на удлиненном валу (электродвигатель установлен вне потока воздуха): 1 – вентилятор; 2 – электродвигатель

  Осевые вентиляторы с лопастями симметричного профиля называются реверсивными, а с лопастями несимметричного профиля – нереверсивными. Нереверсивные вентиляторы выпускаются правого и левого вращения, с направлением вращения колеса по часовой стрелке или против нее (если смотреть на вентилятор со стороны привода).

  До настоящего времени широкое распространение находили осевые вентиляторы серии МЦ (малонапорные с цилиндрическими лопастями), которые применяли в вентиляционных установках гражданских и промышленных зданий. На рис. 19 приведены конструктивные схемы более совершенных осевых вентиляторов серии Ц3-04, максимальный КПД которых доходит до 80%.

  

  Рис. 19. Конструктивные схемы вентиляторов Ц3-04 (размеры в % от D): а – вентилятор с установкой электродвигателя за рабочим колесом; б – то же перед рабочим колесом; в – варианты рабочих колес

  Осевые вентиляторы (рис. 20) выполняются одноили двухступенчатыми и отличаются разнообразием схем, представляющих собой различные сочетания рабочего колеса (РК), направляющего (НА) и спрямляющего (СА) аппаратов. Входной направляющий аппарат (ВНА) первой ступени выполняют поворотным (рис. 20, б) для возможности регулирования подачи.

  

  Рис. 20. Схемы осевых вентиляторов: а – двухступенчатый со спрямляющим аппаратом; б – двухступенчатый с входным направляющим аппаратом; в – профили и треугольники скоростей осевого вентилятора по схеме б; 1 – рабочее колесо; 2 – направляющий аппарат; 3 – спрямляющий аппарат; 4 – входной поворотный направляющий аппарат; 5 – диффузор

  Подавляющее большинство высоконапорных одно- и многоступенчатых вентиляторов выполняется по схемам ВНА + РК + СА. Во избежание появления сильного шума и повышенных напряжений в осевых вентиляторах ограничиваются окружными скоростями концов рабочих лопаток до 120 м/с.

  ООО «ВЕЗА» предлагает более 300 различных вариантов осевых вентиляторов по расходу и давлению со следующими типоразмерами: 040-045-050-056-063-071-080-090-100-112-123. Расход воздуха составляет от 500 до 120 000 м 3 /ч, напор — до 1800 Па, КПД — до 75%. Рабочие колеса выполняются из алюминия с поворотными литыми объемными лопатками, в отдельных случаях с лопатками из композита.

  Развиваемый с 2011 года вентилятор ОСА ® 300 позволяет полностью заменить более старые серии осевых вентиляторов производства «ВЕЗА» и открыть новые возможности в проектировании:

  • вентилятор может монтироваться в стене без дополнительных опор до типоразмера 063 и использовать легкие подвесы до типоразмера 125;
  • вентилятор имеет меньшее потребление энергии при равном расходе, чем крышные вентиляторы (при напорах 50-200 Па), что позволяет в 1,5-3 раза снизить общую установочную мощность двигателей;
  • вентилятор может выбираться с точностью до 1,3% благодаря большому числу вариантов, тем самым уменьшается запас устойчивой мощности двигателя;
  • вентиляторы более предпочтительно использовать постоянно работающим с напором менее 500 Па;
  • вентилятор имеет относительно малые габариты и потребляемую мощность, больший ресурс работы двигателей и меньшие нагрузки на подшипники.

  В качестве примера на рис. 21 приведена схема осевого вентилятора ОСА ® 300 с длинным и укороченным корпусами и с диаметром рабочего колеса 800 мм, а на рис. 22 даны его характеристики.

  Аэродинамические характеристики, приведенные в каталогах ООО «ВЕЗА», получены на аэродинамическом стенде со свободным входным и выходным сечениями вентилятора, что обеспечивает равномерное распределение параметров течения в непосредственной близости при входе в вентилятор и выходе из него. Если условие равномерного входа потока в вентилятор нарушено и имеется загромождение потока в выходном сечении, то создаваемое вентилятором давление может снизиться на 10-30% и более.

  

  Рис. 21. Схема осевого вентилятора ОСА ® 300 с диаметром рабочего колеса 800 мм

  

  Рис. 22. Характеристики осевого вентилятора ОСА ® 300 с диаметром рабочего колеса 800 мм и частотой вращения n = 750 об/мин: ρ – плотность перемещаемой среды; Q – объемный расход; V – скорость воздуха в выходном сечении вентилятора; Р_dV – динамическое давление вентилятора

  Рассмотрим конкретные рекомендации для наиболее распространенных вариантов установки осевых вентиляторов в вентсистемах.

  При установке вентилятора в вентиляционной сети рекомендуется перед входом в вентилятор и за ним (рис. 23, а) обеспечивать наличие прямолинейных воздуховодов достаточной длины с площадью поперечных сечений, равной соответственно площади входного и выходного сечений вентилятора. Наличие гибких вставок перед и за вентилятором снижает шум и вибрацию.

  

  Рис. 23. Рекомендации к монтажу воздуховодов и поворотных участков, примыкающих к вентилятору

  Если площадь сечения воздуховода больше или меньше площади входного сечения вентилятора, рекомендуется устанавливать между воздуховодом и вентилятором переходники в виде диффузора или конфузора (рис. 24, а). Не рекомендуется располагать непосредственно перед входом в вентилятор воздуховод меньшего сечения, чем сечение входа в вентилятор (рис. 24, б).При необходимости установки поворотных участков сети непосредственно вблизи вентилятора рекомендуется использовать составное колено или поворотный участок с большим радиусом закругления (рис. 23, б) или поворотный участок с расположенной в нем системой лопаток (рис. 23, в).

  

  Рис. 24. Рекомендации к монтажу переходников, примыкающих к вентилятору

  При расположении сети на стороне нагнетания и свободном входе рекомендуется перед вентилятором устанавливать входной коллектор (рис. 25, а, б). Не рекомендуется оставлять фланец при свободном входе потока в осевой вентилятор (рис. 25, в).

  

  Рис. 25. Рекомендации к монтажу входного коллектора вентилятора

  При расположении сети на стороне всасывания и свободном выходном сечении рекомендуется на выходе из вентилятора устанавливать диффузор для снижения скорости и динамического давления вентилятора (рис. 26, а). Не рекомендуется располагать на выходе из вентилятора конфузор, который увеличивает осевую составляющую скорости и закрутку потока, а также неиспользуемое динамическое давление (рис. 26, б).

  

  Рис. 26. Рекомендации к монтажу выходного патрубка вентилятора

  Для нормальной работы вентилятора в стесненном помещении рекомендуется соблюдать указанные на рис. 27 минимально допустимые расстояния от входного и выходного сечений до близко расположенных стен помещения, преград и крупногабаритного оборудования.

  

  Рис. 27. Рекомендации к монтажу вентилятора в стесненных условиях

  2.3. Канальные вентиляторы

  Канальные вентиляторы (рис. 28) предназначены для перемещения невзрывоопасных газовых сред с температурой не выше 60 О С, содержащих твердые примеси не более 0,1 г/м 3 , не содержащих липких веществ и волокнистых материалов, с температурой окружающей среды до + 40 О С.

  

  Рис. 28. Проточная часть канального вентилятора: 1 – входной канал; 2 – корпус; 3 – рабочее колесо; 4 — рассеиватель; 5 – выходной канал

  Канальные вентиляторы применяются для вентиляции жилых, коммерческих и производственных помещений, таких как: жилые — ванны (душевые), туалеты, подсобные помещения и др.; коммерческие — кафе, бары, офисы, рестораны и др.; промышленные — местная вентиляция, охлаждение оборудования, цеха и др., а также для вентиляции помещений, где ограничено пространство и требуется установить быстро и легко общую вентиляционную систему.

  Канальные вентиляторы выполняются по техническим условиям ТУ 4861-019-15185548-04. Они являются одними из самых распространенных вентиляторов: имеют компактные размеры, позволяющие применять их в условиях ограниченного пространства, обеспечивают удобство монтажа и обслуживания, а также универсально сочетаются с другими элементами систем канальной вентиляции.

  Вентилятор прямоугольный канальный устанавливают в воздуховод прямоугольного сечения или в разрыв между ним. Его производительность может составлять порядка 400-7500 м 3 /ч. Производительность вентиляторов для воздуховодов круглого сечения несколько ниже — 100-1800 м 3 /ч.

  Канальные вентиляторы отличаются сравнительно низким уровнем шума, благодаря чему их часто выбирают для установки в административных, офисных и жилых зданиях.

  ООО «ВЕЗА» разработало и выпускает широкий спектр канальных вентиляторов для работы в каналах как прямоугольной формы, так и для круглой (рис. 29, 30).

  

  Рис. 29. Вентилятор канальный прямоугольный: а – в стандартном корпусе; б – в шумоизолированном корпусе

  

  Рис. 30. Вентилятор для круглых каналов

  Корпус вентилятора выполняется из оцинкованной стали, что обеспечивает надежную защиту от коррозии. По специальному заказу внешняя поверхность корпуса может быть выполнена с нанесением порошкового покрытия. Сервисная крышка позволяет осуществлять прямой доступ к рабочему колесу и двигателю при монтаже или обслуживании вентилятора.

  Рабочие колеса канальных вентиляторов как с загнутыми вперед лопатками, так и с загнутыми назад лопатками выполнены из оцинкованной стали и проходят статическую и динамическую балансировку. Вентиляторы с загнутыми назад лопатками, в отличие от вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед, имеют больший КПД, обеспечивая экономию электроэнергии, и к тому же при работе создают меньший шум, обеспечивая более «тихую» работу системы.

  Для вентиляторов используются асинхронные одно- или трехфазные двигатели с внешним ротором, характеризующиеся малой потребляемой мощностью и значительным ресурсом эксплуатации. Компактные размеры и расположение рабочего колеса вентилятора внутри в воздушном потоке обеспечивают эффективное охлаждение двигателя поступающим воздухом, что увеличивает срок службы за счет снижения термической и механической нагрузки на подшипники. Канальные вентиляторы допускается монтировать в любом пространственном положении, при условии свободного доступа к сервисной крышке вентилятора.

  Для помещений с повышенными требованиями к уровню шума ООО «ВЕЗА» выпускает вентиляторы в шумоизолированном корпусе (рис. 29, б). Корпус выполнен из оцинкованной стали и представляет собой коробчатую конструкцию. Пространство между стенками шумоизолирующего корпуса заполнено невоспламеняющейся ватой, обладающей высокими звукоизоляционными свойствами.

  Канальные вентиляторы применяются:

  • для компактных стационарных систем приточной и вытяжной вентиляций, кондиционирования воздуха производственных, общественных и жилых зданий;
  • в условиях ограниченного пространства;
  • для перемещения воздушных сред, с допустимым содержанием пыли и других твердых примесей, которые не должны превышать 0,1 г/м 3 .

  Не допускается наличие липких, волокнистых и абразивных компонентов, а также взрывоопасных примесей. Температурный диапазон перемещаемой среды варьируется от –30 до +40 О С.

  Главная особенность монтажа канального вентилятора – установка с обеспечением нормального ввода и подачи воздуха через воздуховод точно требуемой длины. Это необходимо для подавления турбулентности во время движения воздушных масс.

  Длина воздуховода со стороны входа воздуха должна быть не меньше одного диаметра воздуховода (рис. 31), а со стороны выхода – не меньше трех диаметров. При этом воздуховоды должны оставаться открытыми, поэтому не рекомендуется оснащать их дополнительными элементами (демпферы, ответвления и т. д.).

  

  Рис. 31. Схема монтажа канального вентилятора

  Если канал имеет квадратную или прямоугольную форму, то длина воздуховода рассчитывается по формуле

  

  где Н и В – высота и ширина воздуховода.

  Необходимо обратить особое внимание на качество соединения воздуховодов. Так, например, в случае некачественного соединения воздуховода на входе в вентилятор возможна турбулизация потока, что приведет к неравномерности скорости потока на входе, а следовательно, к снижению КПД вентилятора.

  Со стороны выброса воздуха воздуховод может быть постоянного сечения, конфузорным с углом сужения не более 15% от поперечного сечения воздуховода или диффузорным с углом расширения не более 7%.

  2.4. Крышные вентиляторы

  В последнее время для вентиляции промышленных зданий нашли применение вентиляторы, расположенные непосредственно на кровле (рис. 32). Такие вентиляторы получили название крышных. Они предназначены для вытяжных систем вентиляции. Крышный вентиляторный агрегат состоит из вентилятора, электродвигателя и устройств автоматического регулирования, виброизолирующих прокладок, заключенных в едином корпусе. Колеса крышных вентиляторов (радиальных и осевых), вращающихся в горизонтальной плоскости, приводятся в действие от электродвигателя, установленного на одном валу или при помощи ременной передачи.

  

  Рис. 32. Схемы крышных вентиляторов: а – радиальные; б – осевые; 1 – входной патрубок; 2 – защитный цилиндр; 3 – рабочее колесо; 4 – электродвигатель; 5 – съемный колпак; 6 – кожух; 7 – основание; 8 – дроссель-клапан; 9 — решетка

  Крышные вентиляторы имеют выступающие над кровлей кожухи (колпаки), служащие защитой от атмосферных осадков и преобразующие часть динамического давления в статическое. Эти вентиляторы имеют ряд существенных преимуществ перед другими типами: отпадает необходимость в сетях воздуховодов, уменьшается потребляемая мощность, помещение не загромождается вентиляторными установками.

  Радиальные крышные вентиляторы изготавливаются двух типов: вентиляторы, у которых колесо посажено непосредственно на вал электродвигателя, и вентиляторы, привод которых осуществляется через клиноременную передачу. При необходимости в кожухе вентилятора устанавливают самооткрывающийся клапан, располагаемый эксцентрично. Клапан открывается потоком воздуха и закрывается при выключении электродвигателя вентилятора.

  Общество с ограниченной ответственностью с 2008 года выпускает крышные вентиляторы, предназначенные для вытяжных вентиляционных систем, устанавливаемых на кровлях жилых, общественных и производственных зданий. Общее количество предлагаемых типоразмеров вентиляторов превышает 200 различных вариантов.

  Вентиляторы производятся в следующем исполнении: общепромышленные, коррозионно-стойкие, взрывозащищенные, взрывозащищенные коррозионно-стойкие.

  Крышные вентиляторы предназначены для работы в системах вентиляции с температурой перемещаемой среды t_СР до 80 О С, в санитарно-технических и производственных установках с t_СР до 200 О С и системах противодымной вентиляции с t_СР до 400 и 600 О С (время работы 120 мин).

  Вентиляторы модификации 2014 года имеют новое улучшенное рабочее колесо с загнутыми назад лопатками, тороидальный входной патрубок с большим диаметром входа. Модификация 2014 года – это новые жалюзийные решетки, новая опорная плита и новое рабочее колесо с повышенным КПД (до 75%).

  Рабочее колесо установлено непосредственно на валу двигателя. Вентиляторы комплектуются высококачественными трехфазными асинхронными односкоростными двигателями. Возможно применение частотного регулирования скорости вращения.

  Вентиляторы изготавливаются на жесткой опоре или виброопоре.

  Крышные вентиляторы имеют улучшенную защиту от дождевых осадков и протечек.

  Вентиляторы могут эксплуатироваться в условиях умеренного климата (температура окружающей среды t_ОС = –45… +40 О С), умеренного и холодного климата (t_ОС = –60… +40 О С) и тропического климата (t_ОС = –10… +50 О С).

  Названия крышных вентиляторов являются защищенными товарными знаками «ВЕЗА»: КРОС ® , УКРОС ® , КРОВ ® , УКРОВ ® (рис. 33).

  

  Рис. 33. Крышные вентиляторы «ВЕЗА»: а – КРОС; б – УКРОС; в – КРОВ; г – УКРОВ

  КРОС– крышные вентиляторы (рис. 33, а), обеспечивающие выход воздуха в стороны, являются собственной разработкой «ВЕЗА». Номенклатура выпускаемых вентиляторов обеспечивает широкую область режимов по производительности от 800 до 100 000 м 3 /ч и по статическому давлению до 1200 Па, при постоянном режиме работы и до 2000 Па при работе не более 120 мин. Используются три модификации рабочих колес с шестью и девятью лопатками с густым рядом R20 значений диаметров. Вентиляторы создают большой расход, имеют минимальное динамическое давление, потребляют с увеличением расхода мощность, не перегружающую двигатель. Рабочее колесо установлено непосредственно на валу двигателя. Все основные элементы вентилятора выполнены из стали с лакокрасочным покрытием, корпус из оцинкованной стали, что делает вентилятор устойчивым к атмосферным осадкам. Также выпускаются вентиляторы специального исполнения с колесами из нержавеющей стали и алюминия.

  Вентиляторы КРОС выполнены с квадратным или шестигранным поперечным сечением корпуса. В выходном сечении корпуса установлены жалюзи, защищающие вентилятор от атмосферных воздействий.

  Модель УКРОС (рис. 33, б) с улучшенной защитой от осадков предложена в 2013 году, отличается дополнительными откидными карманами, полностью закрывающими вентилятор от дождя при ветре любой силы. Пружины закрывают карманы при выключении вентилятора. В открытом состоянии поток направлен вверх, что выгодно при размещении на кровле рядом с другими системами. УКРОС расширяет выбор моделей крышных вентиляторов, улучшая свойства и внешний вид.

  Аэродинамические параметры УКРОС и КРОС идентичны. Крышные вентиляторы КРОВ (рис. 33, в) имеют корпус «бочкообразной» формы со свободным выходом воздуха вверх, небольшую высоту и массу, предусмотрена специальная защита помещения от попадания атмосферных осадков.

  Модель УКРОВ (рис. 33, г) изготавливают полностью из нержавеющей стали. Она применяется на объектах с экстремальными требованиями по ресурсу и количеству снеговых осадков. Отдельно предусмотрено исполнение до -60 О С со специальными электродвигателями.

  Также идентичны параметры расход-давление для УКРОВ и КРОВ.

  Крышные вентиляторы для режима дымоудаления выпускаются в сериях КРОС, УКРОС, КРОВ, УКРОВ и доступны для применения с давлением свыше 1200 Па не более 120 мин. Возможность работы с очень высокими давлениями (до 2000 Па) достигается за счет повышенных скоростей вращения рабочих колес, что требует дополнительной прочности и балансировки. «ВЕЗА» предлагает использовать с крышными вентиляторами частотно-регулируемый привод только в режиме дымоудаления.

  В 2014 году предложена новая модификация крышных вентиляторов с алюминиевыми рабочими колесами до габарита 080. Новое решение позволяет значительно увеличить ресурс подшипников электродвигателя и снизить общую шумность вентилятора.

  ООО «ВЕЗА» разработало и производит монтажные основания крышных вентиляторов – СТАМ, поддоны ПОД для защиты от протечек и зонты ЗОНТ для защиты вентилятора от атмосферных осадков (рис. 34). Поддоны предназначены для сбора и удаления конденсата, образуемого на границе влажного воздуха, уходящего из помещения, и холодных металлических частей вентилятора и/или монтажного стакана СТАМ.

  

  Рис. 34. Элементы монтажа вентиляторов: а – монтажное основание; б – поддон; в – зонт

  При монтаже крышных вентиляторов рекомендуется устанавливать их на монтажные стаканы СТАМ (рис. 35, а) для исключения протечек в местах примыкания. Монтировать вентиляторы на кровле следует с высотой Н > 400 мм из-за риска протечек от тающего снега (рис. 35, б).

  Рекомендуется при монтаже вентиляторов для сбора и удаления атмосферных осадков и конденсата устанавливать поддоны (рис. 35, в). Крепят поддоны ПОД к стакану СТАМ ® . Малое количество влаги (до 3,75 л/ч на 1 м 2 при ветре до 45 км/ч и осадках до 80 мм/ч) может проходить через защитные жалюзи и собираться в объеме ПОДа. Испарение влаги из ПОДа не требует подведения дренажа, за исключением условий морского и субтропического климата.

  

  Рис. 35. Требования к установке крышных вентиляторов в системе

  2.5. Диаметральные вентиляторы

  Диаметральные вентиляторы (рис. 36) состоят из рабочего колеса 1 барабанного типа с загнутыми вперёд лопатками и корпуса 2, имеющего патрубок на входе и диффузор на выходе. Действие диаметральных вентиляторов основано на двукратном поперечном прохождении потока воздуха через рабочее колесо.

  Рабочее колесо (рис. 37) имеет сплошные торцевые диски, в прорезях которых закрепляются длинные рабочие лопатки по всей ширине колеса. Во всасывающем отверстии кожуха (см. рис. 36) рабочее колесо располагается таким образом, что наружу выступает практически половина размера колеса. По ширине колеса при его вращении лопатки во всасывающем отверстии забирают воздух и направляют его к центру, а далее воздух поступает от центра к противоположной части кожуха. На выходе из лопаток рабочего колеса воздух собирается в кожухе и направляется к нагнетательному отверстию вентилятора.

  

  Рис. 36. Схемы конструкций и движение воздуха в диаметральных вентиляторах: а – без направляющего аппарата; б – с направляющим аппаратом

  

  Рис. 37. Схемы рабочих колес диаметрального вентилятора

  Конструктивно диаметральные вентиляторы могут выполняться с направляющим аппаратом и без него. Наличие неподвижного направляющего аппарата 3 (см. рис. 36) позволяет улучшить организацию движения потока воздуха через рабочее колесо диаметрального вентилятора, а следовательно, и его аэродинамические характеристики. Несмотря на усложнение конструкции, в диаметральных вентиляторах с рабочим колесом диаметром более 400 мм, как правило, применяются направляющие аппараты.

  Диаметральные вентиляторы характеризуются более высокими аэродинамическими параметрами по сравнению с другими типами вентиляторов, в частности, они создают плоский равномерный поток воздуха большой ширины; удобством компоновки, позволяющей осуществлять поворот потока в широких пределах; компактностью установки, позволяющей существенно сокращать объём, занимаемый вентиляционной установкой.

  Отличительной особенностью диаметральных вентиляторов можно назвать большой расход воздуха, низкий уровень шума и низкий создаваемый напор. Последняя особенность определяет невозможность осуществлять глубокую фильтрацию воздуха при помощи бытового кондиционера.

  КПД таких вентиляторов может достигать 0,7. Благодаря этим качествам диаметральные вентиляторы нашли самое широкое применение в различных агрегатированных установках вентиляции и кондиционирования воздуха: в фанкойлах, внутренних блоках сплитсистем, воздушных завесах, системах охлаждения электронного оборудования и т. д.

  В основном диаметральные вентиляторы выполняются с рабочими колесами диаметром от 60 до 120 мм и длиной до 1200 мм.

  В технической литературе часто диаметральные вентиляторы называются тангенциальными вентиляторами.

  2.6. Бытовые вентиляторы

  Бытовые вентиляторы — предназначены для создания потока воздуха в небольших и средних помещениях (ванных комнатах, санузлах, жилых и офисных помещениях) для обеспечения комфортного пребывания людей в летний период и создания благоприятных санитарно-гигиенических условий.

  Бытовой вентилятор представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам систем кондиционирования и вентиляции, а также для осуществления прямой подачи воздуха в помещения либо отсоса из помещения и создающее необходимый для этого перепад давлений (на входе и выходе вентилятора).

  Бытовые вентиляторы характеризуются следующими техническими показателями:

  • диаметр выходного патрубка влияет на пропускную способность вентилятора, т. е. при большем диаметре через вентилятор проходит больший объем воздуха;
  • вентиляторы предназначены для подключения к сети переменного тока соответствующего напряжения (в зависимости от модели вентилятора);
  • скорость вращения характеризует количество оборотов в минуту с учетом потребляемого тока;
  • производительность вентилятора означает объем прокачиваемого воздуха за единицу времени;
  • давление вентилятора – величина расчетная. Полное давление вентилятора равно разности полных давлений потока за вентилятором и перед ним. Давление зависит от мощности, производительности, КПД, электродвигателя;
  • мощность вентилятора (мощность двигателя вентилятора) – рабочий термин, означающий величину напора (сумму расхода воздуха и давления), создаваемого вентилятором. Скорость создаваемого воздушного потока напрямую зависит от мощности вентилятора. Чем больше мощность, тем выше скорость вращения лопастей и тем эффективнее вентилятор справляется со своей задачей (при прочих равных условиях);
  • коэффициент полезного действия вентилятора, учитывающий механические потери мощности на различные виды трения в рабочих органах вентилятора, объемные потери в результате утечек через уплотнения и аэродинамические потери в проточной части вентилятора;
  • каждый вентилятор приводится во вращение электродвигателем, работа которого сопровождается аэродинамическим и механическим шумом. Первый проникает в помещения, распространяясь по воздуховодам, а второй — в результате вибрации элементов конструкций (стенок защитного кожуха вентилятора, самих воздуховодов и др.);
  • уровень шума (звукового давления) измеряется при работе вентилятора в номинальном режиме в помещении с установленной площадью поглощения на расстоянии 3 м.

  Существует большое многообразие типов вентиляторов, однако в вентиляционных системах используется всего несколько из них. От выбора типа вентилятора и соответствия поставленной задаче зависят его габариты, потребляемая мощность, технические характеристики, а также шум и некоторые другие свойства вентиляционной системы.

  Остановимся на выборе вентилятора для современной квартиры. В связи с установкой в современных квартирах стеклопакетов и герметичных входных дверей эффективность работы естественной вентиляции существенно снизилась и обычными настенными вытяжными вентиляторами не обойтись. Поскольку воздух в дом почти не проникает, необходимо создавать более сложную систему вентиляции, наподобие тех, что используются для подачи воздуха в офисных зданиях.

  В настоящее время наибольшее распространение получил вариант с использованием модульных систем вентиляции, построенных по принципу конструктора. Помимо разнообразных вентиляторов в его состав входят шумоглушители (чтобы в помещении было тихо) и калориферы (чтобы зимой не подавать холодный воздух). Но кроме этого воздух необходимо очистить с помощью специальных фильтров и равномерно разогнать по помещению через воздухораспределительные решетки.

  Не следует забывать, что поставив слишком мощный вентилятор в вентиляционную систему квартиры, можно значительно испортить жизнь тем, кто живет выше. Слишком большое количество подаваемого в общий воздуховод воздуха превратит их вытяжные решетки в приточные. Это неприятно тем, что в соседские квартиры хлынет испорченный вами воздух, увлекающий за собой скопившуюся в вентиляционной системе пыль.

  В любой квартире есть как минимум три места, в которых наличие вентилятора не будет лишним. Это — туалет, ванная комната и кухня.

  Для вентиляции санузла обычно используют осевой настенный вентилятор базовой модели, который подключают параллельно с освещением. Устанавливают его на входе в вентиляционный канал. Удобно использовать вентилятор с таймером выключения, когда после отключения освещения вентилятор продолжает работать установленное время.

  Ванная комната – основной источник повышенной влажности в квартире. Поэтому для нее лучше использовать модели осевых вентиляторов с таймером и датчиком влажности. Такие вентиляторы самостоятельно включаются, когда уровень влажности превысит заданный предел, и отключаются, провентилировав помещение. И дышать легче, и зеркало не запотеет, и на стенах и потолке не образуется плесень, и даже белье в такой ванной сохнет намного быстрее. В случае, если существует вероятность прямого попадания воды на вентилятор, целесообразно установить вентилятор с пониженным напряжением (12 В).

  На кухню требуется установить более мощный вентилятор, чем для ванны и санузла. Для кухни можно выбрать вентиляторы со шнурковым выключателем или с таймером, с датчиком влажности или датчиком движения (присутствия).

  В случае неправильного выбора вентилятора и неквалифицированного монтажа вентиляции могут возникнуть следующие проблемы:

  • отсутствие притока или вытяжки воздуха;
  • шум в воздуховодах и вибрация системы;
  • попадание посторонних предметов в систему вентиляции;
  • утечка воздуха из трассы воздуховодов;
  • недостаток или избыток прокачиваемого воздуха;
  • подача холодного воздуха зимой;
  • распространение неприятных запахов по помещению;
  • преждевременные нарушения работы агрегатов вентиляции.

  К бытовым вентиляторам относятся оконные вентиляторы, устанавливаемые в оконной раме, и каминные вентиляторы, предназначенные для вытяжки горячего дыма из камина. Они предотвращают попадание дыма в помещение и повышают КПД камина или печи.

  В бытовых условиях при дефиците места на горизонтальных поверхностях целесообразно устанавливать настенные или потолочные вентиляторы. Вентиляторы, крепящиеся на стене/потолке, эффективно перемешивают воздушные массы и выравнивают температуру в помещении. Их рекомендуется использовать не только летом для охлаждения, но и в холодное время года, когда поднимающийся вверх теплый воздух лучше перенаправить в зону пребывания людей.

  При создании бытовых вентиляторов уделяется большое внимание качеству, дизайну и цветовому решению выпускаемой продукции. При производстве пластиковых элементов используются материалы наивысшего качества с добавлением стабилизатора цвета, который предотвращает изменение цвета материала, таким образом, сохраняя постоянный цвет в течение длительного времени. Пластик вентилятора должен характеризоваться прочностью, большой ударной вязкостью и теплостойкими особенностями.

  Уделяется большое внимание регулировке направления движения воздушного потока, металлической защитной решетке, устойчивости основания вентилятора, экономии энергопотребления, гарантийных обязательств.

  Фирмы-производители бытовых вентиляторов предлагают широкую возможность выбора дополнительных опций для вентиляторов в любой их комбинации:

  • обратный клапан (для предотвращения обратного потока воздуха);
  • модели комплектуются двигателями на шарикоподшипниках, что гарантирует до 40 тысяч часов непрерывной бесперебойной работы;
  • вентилятор может включаться/выключаться при помощи кнопок или шнуркового выключателя;
  • после отключения от сети вентилятор может работать в течение времени, заданного таймером, – от 2 до 30 минут;
  • вентилятор может быть оборудован электронным процессором, производящим постоянный мониторинг влажности помещения и позволяющим избегать появление конденсата (вентиляторы с таймером и реле влажности обеспечивают включение вентилятора при уровне влажности 50-90% и регулируются потенциометром);
  • вентилятор может автоматически включаться при возникновении движения человека в помещении и продолжать работать в течение времени, заданного таймером;
  • вентилятор может быть оборудован двигателем низкого напряжения (12 В), что делает возможным безопасное использование вентилятора в помещениях с повышенной влажностью и в местах с вероятностью прямого попадания воды (ванных комнатах, саунах и т. д.).

  Бытовые вентиляторы предназначены для подключения к сети переменного тока напряжением 220-240 В, частотой 50 Гц или 12 В, частотой 50 Гц (в зависимости от модели вентилятора).

  Номинальная электрическая мощность вентиляторов составляет 9/32 Вт. Уровень звукового давления на расстоянии 3 м не должен превышать 40 дБ. Вентиляторы предназначены для эксплуатации при температуре воздуха от 0 до 45 О С и рассчитаны на продолжительную работу без отключения сети. Вентиляторы изготавливаются из стали с полимерным покрытием и оборудованы двигателем с внешним ротором.

  На рис. 38 приведены некоторые типы бытовых вентиляторов.

  В безлопастном бытовом вентиляторе (рис. 39) воздушный поток формирует турбина (напорный вентилятор), спрятанная в основании и подающая воздух сквозь узкие щели в большой рамке, через которую проходит основной поток перемещаемого воздуха. За счет аэродинамических эффектов истекающий из щелей воздух увлекает за собой соседние слои. В основном окружающий воздух засасывается с тыльной стороны за счет возникающего разрежения из-за формы профиля рамки. В результате поток воздуха усиливается до 15–18 раз по сравнению с прокачиваемым турбиной объемом. Направление потока может быть изменено путем регулировки положения рамки. Достоинство такой схемы – отсутствие доступных извне корпуса движущихся деталей, а недостаток – шумность. Форма рамки может быть в виде кольца или в виде вытянутого овала. Компания Dyson стала обладателем патента и первой представившей на рынок такой тип вентиляторов.

  

  Рис. 38. Бытовые вентиляторы; а – настольный осевой; б – напольный осевой; в – оконный осевой; г – батутный радиальный

  

  Рис. 39. Безлопастный вентилятор

  3. Работа вентиляторов в системах вентиляции

  Вентиляторы применяются в системах вытяжной и приточной вентиляции с механическим побуждением воздуха. На рис. 4 показана типичная схема компоновки промышленной системы приточной вентиляции. Воздух из атмосферы поступает через воздухозаборное устройство 1, очищается от пыли в воздушном фильтре 2, затем подогревается в поверхностном воздухонагревателе (калорифере) 3. Перепускной клапан 7 предназначен для перепуска части воздуха для регулирования температуры. После калорифера воздух по воздуховоду 4 поступает на вход вентилятора 5 и затем по воздуховодам 4 подается в обслуживаемое помещение через воздухораспределительные устройства 6.

  

  Рис. 4. Схема приточной системы вентиляции

  Вытяжная система вентиляции (рис. 5) предназначена для удаления из производственных помещений загрязненного воздуха. Загрязненный вредными примесями воздух забирается из помещения через воздухоприемные устройства 4 и по воздуховоду 3 поступает к входному патрубку вентилятора 2, затем подается в устройство очистки 1, где происходит очистка воздуха от механических примесей. Очищенный от механических примесей воздух удаляется в атмосферу.

  

  Рис. 5. Схема вытяжной системы вентиляции

  4. Основные параметры, характеризующие работу системы вентиляции

  Под действием вентилятора в трубопроводе создается воздушный поток. Важными параметрами воздушного потока являются его скорость, давление, плотность, массовый и объемный расходы воздуха.

  Расходы воздуха объемный Q, м 3 /с, и массовый m, кг/с, связаны между собой следующим образом:

  

  где F – п лощадь поперечного сечения трубы, м 2 ;

  с – скорость воздушного потока в заданном сечении, м/с;

  ρ – плотность воздуха, кг/м 3 .

  Давление. Различают статическое, динамическое и полное давление в воздушном потоке.

  Статическим давлением Р_СТ, Па, принято называть давление частиц движущегося воздуха друг на друга и на стенки трубопровода. Статическое давление отражает потенциальную энергию воздушного потока в том сечении трубы, в котором оно измерено.

  Динамическое давление воздушного потока Р_ДИН, Па, характеризует его кинетическую энергию в сечении трубы, где оно измерено:

  

  Полное давление воздушного потока определяет всю его энергию и равно сумме статического и динамического давлений, измеренных в одном и том же сечении трубы, Па:

  

  На практике давления газообразных сред могут измеряться относительно двух различных уровней (рис. 6):

  • уровня абсолютного вакуума (абсолютного нуля давления) — идеализированного состояния среды в замкнутом пространстве, из которого удалены все молекулы и атомы вещества среды;
  • уровня атмосферного (барометрического) давления (ГОСТ 271-77).

  

  Рис. 6. Виды измеряемых давлений

  Давление, измеряемое относительно вакуума, называют давлением абсолютным Р_А. Барометрическое давление Р_Б — это абсолютное давление земной атмосферы. Оно зависит от конкретных условий измерения: температуры воздуха и высоты над уровнем моря. Давление, которое больше или меньше атмосферного, но измеряется относительно атмосферного, называют соответственно избыточным Р_И или давлением разрежения, вакуумметрическим Р_В. Очевидно, что Р_А = = Р_Б + Р_И или Р_А = Р_Б – Р_В. Разность давлений сред в двух различных процессах или двух точках одного процесса, причем таких, что ни одно из давлений не является атмосферным, называют дифференциальным давлением Р_Д.

  Единицы измерения давления определяются одним из двух способов:

  • через высоту столба жидкости, уравновешивающего измеряемое давление в конкретном физическом процессе: в единицах водяного столба при 4 °С (мм вод. ст. или м вод. ст.) или ртутного столба при 0 °С (мм рт. ст. или Торр) и нормальном ускорении свободного падения;
  • через единицы силы и площади.

  В Международной системе единиц (СИ) единицей силы является ньютон (Н), а единицей площади — метр квадратный (м 2 ). Отсюда определяются единица давления паскаль (1Па = 1 Н/м 2 ) и ее производные, например килопаскаль (1 кПа = 10 3 Па), мегапаскаль (1 МПа = = 10 3 кПа = 10 6 Па).

  Наряду с системой СИ в области измерения давления продолжают использоваться единицы и других, более ранних систем, а также внесистемные единицы.

  В технической системе единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) сила измеряется в килограммах силы (1 кгс ≈ 9,8 Н). Единицы давления в МГКСС — кгс/м 2 и кгс/см 2 ; единица кгс/см 2 получила название технической, или метрической атмосферы (атм.). В случае измерения избыточного давления в единицах технической атмосферы используется обозначение «ати».

  Соотношения между различными единицами измерения давления приведены далее.

  1 ньютон на квадратный метр (Н/м 2 , N/м 2 ) = 1Па (Па·10 3 = 1кПа, Па·10 6 = 1МПа).

  1 килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см 2 , kgf/cm 2 , атм., atm) = 98 066,5 Па.

  1 миллиметр водяного столба (мм вод. ст., mm H₂O, mm WS) = 9,80665 Па.

  1 миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg, torr) = 133,322 Па. 1 физическая атмосфера (физ. атм.) = 760 мм рт. ст. = 101 325 Па.

  1 бар = 100 000 Па.

  Плотность воздуха есть масса единицы объема воздуха. По уравнению Клайперона, плотность сухого воздуха при температуре 20 ºС

  

  где R – газовая постоянная, равная для воздуха 287,06 Дж/(кг·К);

  T – температура по шкале Кельвина.

  Уравнение Бернулли. Большое значение для понимания процессов течения воздуха по элементам вентилятора имеет уравнение Бернулли. По условию неразрывности воздушного потока расход воздуха постоянен для любого сечения трубы. Для сечений 1, 2 и 3 (рис. 7) это условие можно записать так:

  

  

  Рис. 7. Схема к анализу движения потока воздуха в трубе

  При изменении давления воздуха в пределах до 5000 Па плотность его остается практически постоянной. В связи с этим

  

  Изменение давления воздушного потока по длине трубы подчиняется закону Бернулли. Для сечений 1, 2 (см. рис. 7) можно написать

  

  где ΔР_1,2 – потери давления, вызванные сопротивлением потока о стенки трубы на участке между сечениями 1 и 2.

  Анализ последних уравнений показывает, что с уменьшением площади поперечного сечения трубы скорость воздуха увеличится, но объемный расход останется неизменным. С увеличением скорости с возрастет динамическое давление потока. Для того чтобы равенство (1) выполнялось, статическое давление должно упасть ровно настолько, насколько увеличится динамическое давление.

  При увеличении площади сечения потока динамическое давление упадет, а статическое ровно настолько же увеличится. Полное же давление в сечении остается неизменным.

  4.1. Основные аэродинамические параметры вентиляторов

  Производительность (объемный расход) вентилятора Q, м 3 /с, представляет собой объемное количество газа, поступающего в вентилятор в единицу времени, отнесенное к условиям входа в вентилятор.

  Полным давлением вентилятора Р_V, Па, называется разность абсолютных давлений потока при выходе из вентилятора Р₀₂ и перед входом в него Р₀₁ определенной плотности газа

  

  Динамическое давление вентилятора Р_dv, Па,

  

  где ρ – плотность газа, кг/м 3 ; F_В – площадь выходного отверстия вентилятора, м 2 ; с_В – средняя скорость потока в выходном сечении вентилятора, м/с, определяется по формуле

  

  Статическое давление вентилятора Р_SТ, Па,

  

  Мощность N, Вт, потребляемая вентилятором, представляет собой мощность на валу вентилятора без учета потерь в подшипниках и элементах привода.

  Полная мощность вентилятора

  

  Полезная мощность вентилятора

  

  Окружная скорость рабочего колеса

  

  где D – диаметр колеса, м; n – частота вращения колеса, об/мин.

  Коэффициент расхода (производительности) вентилятора

  

  где F – площадь круга диаметром D, м 2 ,

  

  Коэффициенты полного Ψ, статического Ψ_S и динамического Ψ_d

  давлений без учета влияния сжимаемости определяются по формулам

  

  Коэффициент мощности, потребляемой вентилятором,

  

  где N – мощность, потребляемая вентилятором, Вт.

  Полный КПД вентилятора представляет собой отношение полной мощности вентилятора N_V к мощности N, потребляемой вентилятором:

  

  Статический КПД вентилятора

  

  Быстроходность n_у [(м/с) 1,5 Па -0,75 ] и габаритность D_у [(м/с) -0,5 Па 0,25 ] вентилятора являются критериями для оценки пригодности работы вентилятора в режиме, заданном величинами Q, Р_V, D и частотой вращения n, и служат для сравнения вентиляторов различных типов.

  Быстроходность и габаритность определяются по размерным и безразмерным параметрам и формулам

  

  где Р_V – соответствует плотности ρ = 1,2 кг/м 3 .

  Давление, развиваемое вентилятором, называется разностью полных запасов энергии после и до вентилятора, отнесенной к 1 м 3 газа:

  

  где ρ — плотность перемещаемого газа, кг/м 3 ; с – скорость газа, м/с; индексы н (начальное) и к (конечное) относятся к параметрам в сечениях перед вентилятором и за ним.

  Наблюдаемое давление вентилятора, Па, работающего на вентиляционную сеть, находят из выражения

  

  где P_CTB и P_CTA -избыточное статическое давление в помещениях В и А; ΔP — сопротивление газового (воздушного) тракта, включая потерю давления с выходной скоростью; Р_С – самотяга, Па:

  

  где ρ_А – плотность вытяжного воздуха; ρГ – средняя плотность перемещаемого газа, кг/м 3 ; z_В и z_А – геометрические отметки сечений сбрасывания и приема газа.

  

  4.2. Аэродинамические характеристики вентиляторов

  Аэродинамические качества вентиляторов оцениваются по аэродинамическим характеристикам, выраженным в виде графиков зависимости полного Р_V , статического Р_SV и (или) динамического Р_dV давлений, развиваемых вентилятором, потребляемой мощности N, полного η и статического η_S КПД от производительности Q при определенной плотности газа ρ перед входом в вентилятор и постоянной частоте вращения n его рабочего колеса. На графиках указываются размерности аэродинамических параметров.

  Допускается построение аэродинамических характеристик при частоте вращения, изменяющейся в зависимости от производительности, с указанием зависимости n (Q) на графике. Вместо кривой Р_SV (Q) на графике может указываться кривая динамического давления Р_dV (Q) вентилятора.

  ГОСТ 10616-90 допускает при построении аэродинамической характеристики кривые Р_SV (Q), Р_dV (Q) и η_S (Q) не указывать.

  Аэродинамические характеристики вентилятора должны строиться по данным аэродинамических испытаний, проведенных в соответствии с ГОСТ 10921.

  В общем случае характеристика вентилятора (рис. 1) – это графическая зависимость полного давления Р_V, мощности на валу N и КПД η от подачи Q при постоянной скорости вращения рабочего колеса (РК), с определенным диаметром РК и известной плотностью перемещаемой среды и аэродинамической схемой, т. е. совокупностью геометрической конфигурации проточной части и РК.

  Аэродинамические характеристики могут быть следующие:

  1. индивидуальные, определяющие Р_V, N, η вентилятора данного типа определенного размера при числе оборотов ротора вентилятора n в зависимости от расхода Q;
  2. безразмерные, характеризующие вентиляторы одной аэродинамической схемы, но разных размеров и с различной частотой вращения рабочего колеса.

  Эти характеристики необходимы при проектировании и испытании вентиляторов. Характеристики строят в безразмерных параметрах, когда вместо давления Р используют коэффициент давления Ψ , вместо подачи Q – коэффициент подачи φ , а вместо мощности N – коэффициент мощности λ.

  

  где ρ – плотность; u – окружная скорость РК; D – диаметр РК.

  

  Рис. 1. Индивидуальные аэродинамические характеристики радиального вентилятора: Q – объемный расход; Р_V – полное давление; V – скорость воздуха в выходном сечении вентилятора; Р_dV – динамическое давление вентилятора; n – число оборотов; ρ – плотность перемещаемой среды

  5. Шумо- и звукоизоляция

  Работа вентиляторов сопровождается большим или меньшим шумом. Интенсивность шума вентиляторов обуславливается их типом, режимом работы, качеством изготовления и монтажа.

  Осевые вентиляторы создают больший шум, чем радиальные; это объясняется тем, что их коэффициент давления значительно меньше и поэтому для создания давления требуется большая окружная скорость.

  Радиальные вентиляторы с лопастями, загнутыми вперед, создают больший шум, чем с лопастями, загнутыми назад (при равной окружной скорости), так как у них большие скорости выхода воздуха с лопастей и в кожухе.

  Окружные скорости рабочих колес из соображений относительно бесшумной работы не должны превышать 25–30 м/с для радиальных и 30–35 м/с для осевых вентиляторов, устанавливаемых в гражданских зданиях. В промышленных зданиях в зависимости от громкости технологического шума окружные скорости рабочих колес вентиляторов могут достигать 35–50 м/с.

  Шум механического происхождения вызывается передачей, плохой балансировкой вентилятора, работой подшипников и низким качеством монтажа. Снижению механического шума способствует установка вентилятора на одном валу с электродвигателем. Вентиляторы массивной конструкции создают меньшие шумы. Для уменьшения шума все вентиляторы устанавливаются на специальном виброизолирующем основании, расположенном на резиновых или пружинных амортизаторах. С этой же целью вентиляторы присоединяются к системе воздуховодов при помощи гибких вставок из прорезиненной ткани.

  Величину шума вентилятора в децибелах (дБ) при разных режимах работы удобно определять при помощи акустических характеристик, обычно совмещаемых с аэродинамическими характеристиками.

  

  Рис. 40. Графики зависимости: а – уровня звуковой мощности L_PQ от давления Р_V и производительности Q; б – поправки ΔL от КПД вентилятора

  В соответствии с ГОСТ 5976-90 суммарные уровни звуковой мощности L_PΣ радиальных вентиляторов на номинальном режиме со стороны нагнетания должны удовлетворять условию

  

  где Q – производительность, м 3 /с; Р_V – полное давление, Па; η – КПД. Допускаемые верхние значения отклонений до 2 дБ, нижние значения не ограничиваются.

  На рис. 40, а приведены графики зависимости уровня звуковой мощности L_PQ от давления Р_V и производительности Q и на рис. 40, б поправки ΔL от значения КПД. Суммарный уровень звуковой мощности

  

  Для помещений с повышенными требованиями к уровню шума ООО «ВЕЗА» выпускает канальные вентиляторы в шумоизолированном корпусе. Корпус выполнен из оцинкованной стали и представляет собой коробчатую конструкцию. Пространство между стенками шумоизолирующего корпуса заполнено невоспламеняющейся ватой, обладающей высокими звукоизоляционными свойствами.

  Системы вентиляции: сделай расчет сам

  

  Проектирование и расчет систем вентиляции является задачей проектировщиков систем вентиляции. Такие работы выполняет компетентный специалист, непрофессионал не может и не должен выполнять такие работы.

  У многих заказчиков создается неверное впечатление о «простоте» проекта вентиляции. Попробуем предложить вам самим рассчитать свою систему.

  Итак, Вы – Заказчик. И хотите знать, как происходит выбор оборудования для системы вентиляции.

  При выборе оборудования необходимо рассчитать следующие параметры:

  • Производительность по воздуху;
  • Мощность калорифера;
  • Рабочее давление, создаваемое вентилятором;
  • Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;
  • Допустимый уровень шума.

  Ниже мы приводим упрощенную методику подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в бытовых условиях.

  Расход воздуха или производительность по воздуху

  Проектирование системы начинается с расчета требуемой производительности по воздуху, измеряемой в кубометрах в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией, в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его площадь.

  Расчет вентиляции начинается с определения требуемой кратности воздухообмена, которая показывает сколько раз в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении. Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков 3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует 300 кубометров в час.

  Требуемая кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей, мощности тепловыделяющего оборудования и определяется СНиП (Строительными Нормами и Правилами).

  Так, для большинства жилых помещений достаточно однократного воздухообмена, для офисных помещений требуется 2-3 кратный воздухообмен.

  Похожие публикации:

  1. Зачем датчик на рейке пт круизер
  2. Как сделать хон в цилиндрах своими руками
  3. Почему подорожало моторное масло шелл хеликс
  4. Чем дизельный двигатель лучше бензинового