Вентиляторные блоки

Все необходимые виды подго­товки воздуха реализуются с по­мощью функциональных блоков, входящих в состав приточной установки. Каждый из блоков имеет собственное аэродинами­ческое сопротивление, и, кроме того, сама сеть воздуховодов об­ладает соответствующим сопро­тивлением.

Побудителем движе­ния воздуха в вентиляционной системе, преодолевающим ее аэродинамическое сопротивление и обеспечивающим заданную производительность, является вен­тилятор. От выбора его технических характеристик, габаритов, уровня техниче­ского совершенства и соответствия поставленной задаче зависят габариты, компо­новка, потребляемая мощность, шум и некоторые другие потребительские свойства всей приточной системы.

Разные фирмы, выпускающие приточные установки, используют в них вен­тиляторы различных типов. Одна из типичных компоновок вентиляторного бло­ка приточной установки (которой придерживаются многие отечественные и за­рубежные производители) включает в себя радиальный вентилятор со спиральным корпусом (часто двустороннего всасывания), установленный внутри прямо­угольного ящика со звукоизолирующими стенками.

Существует другая, более перспек­тивная, с нашей точки зрения, схема вентиляторного блока приточной установки, которая представляет со­бой канальный радиальный вентиля­тор в квадратном (прямоугольном) корпусе, в котором реализован прин­цип свободно вращающегося колеса. По такой схеме выпускаются вентиля­торы для приточных установок целым рядом зарубежных и отечественных фирм.

Преимущества вентиляторных блоков

При использовании в приточных системах канальный радиальный вентиля­тор имеет следующие очевидные преимущества по сравнению с радиальным вентилятором со спиральным корпусом.

1. Уменьшенные габариты. Стандартный вентилятор со спиральным корпу­сом с учетом рамы имеет максимальный размер в плоскости спирали 1,6—2 диа­метра колеса, поэтому высота Я блока с учетом рамы и теплоизолированных сте­нок корпуса может составлять порядка 2—2,5 диаметра колеса. Вентилятор помещен в прямоугольный ящик со звукоизолирующими стенками толщиной не менее 50 мм. Ширина вентилятора двустороннего обычно составляет 1,4—1,6 диаметра колеса, поэтому ширина В блока с учетом необходимого свободного пространства для всасывания и теплоизолированных стенок составляет примерно 2,4—2,6 диаметра колеса. Длина L вентиляторного блока с учетом привода — не менее 2,5 диаметра колеса. В отличие от него, пря­моточный (канальный) вентилятор в квадратном корпусе той же производитель­ности имеет размер проходного сечения 1,5—1,6 диаметра колеса с учетом тол­щины звукопоглощающих стенок корпуса.

2. Отсутствие необходимости установки диффузоров на выходе из вентиля­тора. Вентилятор в спиральном корпусе для приточной установки подбирается обычно по полному давлению. Полное давление представляет собой сумму статического и динамического давлений вентилятора. В тех случаях, когда скорость воздуха на выходе из вентилятора достаточно велика, устанавливают диффузор для снижения аэродинамических потерь в воздуховоде. Если же за вентилятором находится теплообменник, требуется установка диффузора большой длины либо (с целью сокращения габаритов) должны быть предусмотрены соответствующие устрой­ства для выравнивания профиля скорости перед теплообменником. Иногда преобразовать динамическое давление вентилятора в статическое без суще­ственных потерь не представляется возможным, динамическое давление счита­ется потерянным и используется только статическое давление. В прямоточном вентиляторе средняя по сечению скорость потока на выходе из вентилятора обычно мала и полное давление примерно равно статическому. Поэтому к вен­тилятору можно присоединять воздуховод либо такого же сечения, либо даже несколько меньшего.

3. Расширение компоновочных решений. В силу причин, изложенных выше, теплообменник может устанавливаться только перед вентилятором со спираль­ным корпусом. При использовании в приточной системе прямоточного венти­лятора, имеющего одинаковые проходные сечения на входе и выходе и низкие средние скорости по сечению, секция теплообменников может размещаться как перед вентилятором, так и после него (в зависимости от потребной компоновки приточной установки в конкретной задаче).

При использовании в установках вентилятора со спиральным корпусом на выходе вентилятора, как правило, поток имеет значительные скорости, по­этому нельзя устанавливать глушитель шума непосредственно после вентилято­ра. Необходимо предварительно уменьшить скорость потока с помощью плавно расширяющегося канала (диффузора). На выходе из канального вентилятора скорости воздуха, как правило, невелики, и глушитель шума можно устанавли­вать непосредственно после вентилятора, даже с поджатием сечения.

Выход потока из вентилятора в спиральном корпусе может осуществляться прямо, вдоль оси камеры или вверх (связано с ориентацией спирального корпу­са). При использовании в приточной системе вентилятора со свободным коле­сом выход потока может осуществляться в любом направлении, а также в не­скольких направлениях одновременно.

4. Улучшение регулировочных характеристик. При использовании в приточ­ной системе вентилятора со спиральным корпусом обеспечение заданного режи­ма системы по производительности и давлению производится за счет выбора типоразмера вентилятора и частоты вращения рабочего колеса, т. е. определяется частотой вращения двигателя и передаточным числом шкивов (особенности ре­гулирования изменением частоты вращения описаны в гл. 4). Если в приточной системе применяется вентилятор со свободным колесом (рабочее колесо уста­новлено непосредственно на валу электродвигателя), получение заданного ре­жима производится за счет выбора соответствующего типоразмера вентилятора и геометрии рабочего колеса, что обеспечивает большую гибкость задания режи­ма работы вентилятора.

5. Устойчивая работа. При использовании в установках вентилятора со спи­ральным корпусом двустороннего всасывания с одной стороны на входе в рабо­чее колесо размещается конец вала со шкивом и ремнями. Шкив существенно загромождает проходное сечение вентилятора, и, кроме того, он крутится по вращению рабочего колеса. Таким образом, на этом входе колеса возникает под­крутка потока по вращению. Отмеченные два эффекта (загромождение входа и подкрутка) ухудшают аэродинамическую характеристику этой стороны венти­лятора и, соответственно, вентилятора в целом, в связи с чем возможны признаки неустойчивого течения в вентиляторе (колебания расхода), особенно в случае рабочих колес с загнутыми вперед лопатками. Указанные проблемы становятся очевидны, если понять, что вентилятор двустороннего всасывания является частным случаем параллельного соединения двух одинаковых по схеме вентиля­торов, но работающих на разных режимах. В отличие от них, режим работы канального вентилятора определяется только правильным подбором для данной сети.

6. Жесткость конструкции. В некоторых вентиляторных (и других) блоках каркасно-панельная конструкция опирается на пластиковые угловые трехгран­ные элементы. Такие уголки не могут обеспечить жесткость и надежность кон­струкции при наличии вибраций вентилятора (а они присутствуют всегда). Кро­ме того, нет информации о свойствах таких пластиковых соединений при низких отрицательных температурах перекачиваемого первыми секциями установки на­ружного воздуха. Известно только, что некоторые производители отказались применять во входных клапанах при низких температурах пластиковые переда­ющие шестерни.

7. «Плоские» установки. Используя возможности работы радиального колеса с загнутыми назад лопатками в ограниченном пространстве, на базе канальных вентиляторов можно строить самые «плоские» приточные установки.

По этим и, возможно, некоторым другим причинам специалисты ряда фирм пришли к выводу о целесообразности применения в приточных системах схем вентиляторов со свободным рабочим колесом (или канальных вентиляторов) в квадратном (прямоугольном) корпусе.

Несмотря на приведенный выше анализ, нельзя считать, что схема вентилято­ра со свободным рабочим колесом должна применяться в приточных установках всегда, заменяя вентилятор со спиральным корпусом. Это было бы неправильно. В каждом случае надо руководствоваться конкретными условиями и требованиями и выбирать оптимальную компоновку вентилятора. Например, с колесом №3,15, можно получить статическое сопротивление до 1000-1200 Па при частоте вращения рабочего колеса примерно 2900 об/мин. Если же требуется большее давление, например в технологических специальных установках, то должны быть использованы вентиляторные блоки, в которых установлены односторонние или двусторонние вентиляторы со спиральным корпусом и рабочим колесом с загнутыми вперед лопатками. Такие вентиляторы имеют более высокие коэффициенты давления (?< 3). Следует только помнить, что в полном давлении вентилятора значительную долю может составлять динамиче­ское давление, оценивать его, при необходимости принимать соответствующие меры. Такие вентиляторные блоки могут использоваться также в мало­габаритных приточных установках, если необходимо обеспечить более высокие давления, чем в схемах со свободным колесом.