Вентиляторы: типы, сферы применения и принципы функционирования

Вентилятор является основой любых систем вентиляции искусственного происхождения. Устройство часто применяется в домашнем хозяйстве и важно для множества видов деятельности человека. Приобретая оборудование для вентиляции, следует изучить принцип его работы и устройство.

Статья содержит подробное описание видов вентиляторов: конструкции, принцип работы и назначение каждого агрегата. В статье также даны рекомендации по выбору подходящей модели с учетом условий эксплуатации.

Классификация вентиляторов по основным параметрам

Вентиляторы — механизмы, которые служат для движения, подачи или отвода потоков воздуха и газа. Обмен воздушными массами обеспечивается благодаря разнице давления в точке входа и точки выхода вентилятора.

Вентиляторы широко применяются. Приборы незаменимы для обустройства. приточно-вытяжного вентиляционного комплекса Строительство зданий с продуваемыми рабочими элементами в системах кондиционирования и отопления.

Фото: img.freepik.com

Вентиляторы предназначены для работы с газами, степень сжатия которых не превосходит 1,15. Разница давлений на входе и выходе не должна превышать 15 кПа; при большем значении применяют компрессор.

Классификация вентиляционных систем основывается на различных признаках.

К основным критериям разделения относятся:

конструкция и принцип работы устройства;
назначение и условия функционирования вентилятора;
способ установки;
методы соединения прибора с электродвигателем;
Технические характеристики: класс защиты по IP, создаваемое давление, потребляемая энергия, обороты в минуту, эффективность и уровень шума.

Существуют пять модификаций вентиляторов по типу конструкции: осевые, центробежные, диагональные, диаметральные и безлопастные.

Диагональные и диаметральные агрегаты относятся к двум основным группам вентиляторов: осевым и центробежным. Новые безлопастные устройства принципиально отличаются от традиционных.

По условиям работы различают виды газодувных машин.

приборы общего использования;
вентиляторы особого назначения.

Первая группа включает агрегаты для работы с воздушными и неактивными газовыми потоками при температуре до +50°С. Вторая группа объединяет специализированное оборудование: термостойкое, взрывозащищенное, пылезащищенное, коррозионно-устойчивое и дымоудаляющее.

По способу монтажа различают:

стандартные – установка осуществляется на опору;
крышные – монтаж на кровле здания;
Внутривентиляционные.
Модели, предназначенные для подключения к нескольким воздушным каналам.

Вентиляционную установку приводят в действие электродвигатели.

Существуют различные варианты соединения мотора с винтом.

непосредственное соединение;
клиноременная передача;
бесступенчатая сцепка.

Выбирая вентилятор, обращают внимание на характеристики модели.

При выборе учитывается площадь обслуживаемого участка, расположение, допустимый уровень шума, влажность и защита от посторонних предметов.

Функционирование различных типов устройств.

При выборе вентилятора главное — устройство и то, как оно работает. Строение и детали влияют на работу: насколько эффективно он охлаждает, шумность, потребление энергии и то, где его можно использовать.

В основном бытовые вентиляторы – это осевые устройства.

В группе осевых вентиляторов существуют устройства и приборы с самостоятельным размещением, а также устройства для установки в воздуховоды.

В центробежных вентиляторах вал крутится в корпусе, его заставляет работать мотор вне системы. В основном центробежные устройства используются в промышленности и коммерции.

Среди бытовых приборов имеются модели без лопат. По своей работе они схожи с центробежными устройствами, конструкция которых может включать или не включать лопасти.

Осевой агрегат – классический вентилятор

Осевой вентилятор получил широкое распространение в быту. вентиляционных системах частных домовИспользуется в вытяжках санузлов, комплексных вытяжных решениях, для охлаждения разнообразной техники и электроники, а также в аэродинамических трубах и турбо-вентиляторных двигателях авиации.

Изготовление моделей характеризуется простотой и небольшими размерами. В состав входят: цилиндрический корпус, колесо с лопастями и привод. Внутренний диаметр цилиндра должен позволять рабочему колесу вращаться без препятствий. Расстояние между лопастями и корпусом не превышает 1,5% длины вращающейся лопатки.

Для уменьшения гидравлических потерь и повышения аэродинамических свойств к конструкции добавляют коллектор, диффузор и обтекатель по бокам рабочего колеса.

Вращающиеся лопасти захватывают воздух и направляют его вдоль оси крыльчатки. Воздух перемещается преимущественно вдоль оси, а не в радиальном направлении. Производительность устанавливается путем поворота лопаток.

Отличительные особенности аксиальных моделей:

не требуют большой площади для установки;
экономное потребление электроэнергии;
низкий уровень шума;
простота эксплуатации и ремонта;
невысокая стоимость.

Благодаря своим преимуществам, осевые вентиляторы пользуются большой популярностью в быту.

В стенные проемы и несущие конструкции для улучшения циркуляции воздуха устанавливают осевые вентиляторы с настенной панелью. Устройства могут работать двумя способами: забирать воздух или подавать его.

Центробежные модели отличаются прочностью и высокой мощностью.

Центробежные вентиляторы эффективно создают высокое давление и работают в сложных режимах эксплуатации. В их конструкции входят такие элементы.

Корпус. Кожух-диффузор делают из листового металла, соединяя его клепкой или сваркой. Его пустотелый корпус имеет спиральную форму улитки, с всасывающим и нагнетательным патрубками. Для повышения прочности кожух снабжают оребрением или поперечными полосами.

Для уменьшения шума работающей вентиляции сверху «улитку» закрывают дополнительным ящиком или обшивают звукоизолирующими панелями.

Рабочее колесо. В состав лопастного ротора входят два диска, лопатки и ступица.

Тип конструкции колеса диктует возможности применения вентилятора.

Транспортировка потоков, содержащих твердые частицы.
Однодисковые фильтры очищают воздух, содержащий мало твердых частиц.
Влияние двух дисков связано с циркуляцией чистых воздушных масс на разных высотах.
трехдисковые – обеспечение двухстороннего всасывания.

Колесо крепят к валу с помощью ступиц. К дискам и ступицам прикрепляют лопасти.

Лопатки. Эффективность агрегата и его рабочие характеристики существенно определяются формой лопастей.

Аэродинамическое крыло даёт бесшумную работу, высокую производительность и устойчивость прибора к высоким температурам.
Благодаря изогнутой форме крыльев пыль не скапливается внутри вентилятора, что делает его подходящим для работы в условиях высокого загрязнения.
Вентиляторы с «передними» ребрами, изогнутыми вперед, созданы для работы с большим воздушным потоком и высоким давлением.
Радиальные установки — это устройства небольших размеров с средним показателем эффективности. Вентиляторы таких установок покрыты защитой от эрозии.

Колеса с задними лопастями имеют небольшой разницу между показателями статического и полного давления, что повышает их КПД до 80% .

Загнутые вперед лопасти обеспечивают высокую скорость воздуха на выходе. Агрегат показывает эффективность 60%. Преимущество «передних» лопаток – достижение необходимых показателей при компактных размерах вентилятора.

В центробежных установках воздух подается по оси, а выходит — радиально. Под воздействием центробежных сил воздушные массы перемещаются внутри цилиндрического корпуса.

Можно выделить несколько этапов процесса.

В процессе вращения колеса поток воздуха перемещается из пространства между лопатками к краям ротора.
Формируется область пониженного давления в центре колеса, что вызывает приток воздуха из окружения.
В камере потоки воздуха из осевого переходят в радиальное направление, попадая в пространство между лопатками.
Быстрое вращение создает поток воздуха, направляющийся внутрь корпуса.
В результате частичного превращения кинетической энергии в энергию сжатия скорость воздуха уменьшается, а внутри «улитки» накапливается значительный объем воздуха, что приводит к образованию повышенного давления.
Газообразная масса направляется к выходу, затем поступает в трубу и далее в зону действия.

Центробежные агрегаты используются в системах вентиляции больших помещений, таких как склады, гаражи, торгово-развлекательные комплексы и здания.

Радиальные установки применяют на предприятиях с вредным производством для скорейшего удаления загрязненного воздуха. К примеру, в мастерских по дерево- или металлообработке, а также в цехах, где выделяются дым и вредные пары.

Диагональный — соединение осевого и радиального вентиляторов.

Диагональный вентилятор комбинирует особенности осевых и центробежных моделей. Его рабочее колесо имеет конструкцию, схожую с барабаном радиального вентилятора, а лопасти ориентированы вдоль оси вращения.

Комбинированные вентиляторы с цилиндрическим корпусом внешне напоминают аксиальные модели. Работает принцип иной из-за особенностей конструкции крыльчатки: воздух сначала перемещается вдоль оси, потом изменяет направление на 45°.

Центробежное нагнетание увеличивает скорость воздушного потока, что повышает эффективность работы вентиляционной установки. Эффективность диагональных моделей может достигать 80%.

Главный плюс вентилятора смешанного типа – это сочетание приемлемого уровня шума, мощности и размера.

Центробежно-осевые агрегаты чаще всего используют как канальных вентиляторов В компактных и некрупных вентиляционных установках с длинными воздушными трактами применяют их в качестве вытяжных устройств и приточных агрегатов в напорных системах подаваемого воздуха.

Установка для создания тангенциального потока – это устройство, обеспечивающее равномерное распределение воздуха.

Тангенциальный вентилятор имеет удлиненный корпус с диффузором и патрубком, а также рабочее колесо барабанного типа с наклонными лопатками. Воздух перемещается дважды перпендикулярно оси вращения.

Корпус диаметральной модели похож на корпус радиального вентилятора. Разница в том, что у тангенциального агрегата воздуховод идёт по боковой стенке.

Отличительные особенности диаметральных приборов:

высокие аэродинамические показатели;
способность подачи равномерного потока;
Можно изменять направление воздуха с помощью вентилятора.
бесшумность работы;
высокий показатель КПД – до 60-70%.

Применение: воздушные завесы, фанкойлы и сплит-системы.

Безлопастный вентилятор – инновационная технология

До недавнего времени бытовые вентиляторные системы с отсутствием лопастей были сравнительно новым явлением на российском рынке.

Работа нового устройства зиждется на стремлении среды уравновесить давление вне и внутри прибора с помощью технологии «воздушного множителя».

Составляющие прибора:

Круглая или овальная конструкция для засасывания и выпуска воздуха.
основание для фиксации рамки;
мини-турбина, вмонтированная в основание вентилятора;
мотор.

Новинка в мире вентиляторов функционирует следующим образом:

Включение мотора приводит к запуску турбины.
Турбина, вращаясь, захватывает воздух с помощью отверстий в основании корпуса.
В результате турбулентности воздух ускоряется в пятнадцать раз и вырывается через отверстия, находящиеся по краю рамки.

Потоки воздуха обтекают кольцо и направляются по заданному курсу.

Благодаря аэродинамике вентилятора, воздух затягивается с боков и сзади кольца.

По сравнению с традиционными моделями вентиляторы без лопастей имеют ряд преимуществ:

Возможность плавно изменять силу воздушного потока.
удобство и абсолютная безопасность использования;
Направление ветра меняется путём перемещения кольца.
Работа более эффективна, потребление электроэнергии на 20% ниже, чем у осевых моделей.

Прибор обладает недостатками в виде высокой стоимости и сильного шума.

Зависимость от условий эксплуатации

При подборе вентилятора нужно учитывать, где его планируют эксплуатировать. В условиях агрессивной среды применяют специальные установки.

Агрегаты для использования в обычных условиях

Общеучtённые вентиляторы производят из углеродистой стали.

Установка приборов разрешена при выполнении всех условий эксплуатации.

Содержание пыли в воздухе для радиальных агрегатов не превышает 0,01 грамма на кубический метр, для осевых приборов — до 0,01 грамма на кубический метр.
температура рабочей среды – до +50°С;
Воздух не содержит химически агрессивных, взрывоопасных веществ, волокон и липких частиц.

Газопаровоздушная среда не должна вызывать ускоренной коррозии металла: допустимая скорость разрушения – 0,1 мм в год. При превышении температуры эксплуатации предельного значения снижается эффективность работы двигателя, который обычно находится в потоке перемещающихся воздушных масс.

Производятся стальные теплостойкие вентиляторы общего назначения. Максимальный температурный режим перемещаемого потока составляет до +200°С. Российские модели обозначаются литерами «Ж» и «Ж2».

В системах применяются модели общего назначения. воздушного отопления Для систем вентиляции в зданиях общественного, жилого и промышленного назначения, а также для других сантехнических нужд.

Вентиляционные установки специального назначения

Спецвентиляторы разделяют на пять категорий.

пылевые;
термостойкие;
взрывозащищенные;
коррозионностойкие;
дымоудаляющие.

Пылесосы служат для очистки воздуха от пыли и загрязнений: опилок древесных и металлических, шлаков сварочных, зерновых остатков. Воздух, проходя через трубки, меняет направление с осевого на радиальное. Из-за центробежной силы изменяется и скорость потока воздуха.

Изготовленные из латуни, углеродистой или нержавеющей стали, пылевые устройства предназначены для работы при температуре до +80°С. Встречаются модели комбинированного типа: пылевые, взрывозащищённые и термостойкие.

Маломощные радиальные вентиляторы для уборки пыли применяют на грузовых автомобилях, перевозящих зерно. В крупных промышленных помещениях используют устройства высокого давления.

Для работы с горячим воздухом, имеющим температуру выше +80°С, предназначены термостойкие приборы.

Из-за трудных условий работы вентиляторы требуют особенных свойств.

Теплоизоляция двигателя и размещение его вне зоны воздушного потока.
Защита двигателя высокая – показатель IP44 и более.
Производство деталей конструкции из жаростойких материалов: термостойкого полиамида, алюминиевого сплава, нержавеющей и углеродистой стали.
широкий диапазон рабочих температур.

Жаростойкие вентиляторы используются в обустройстве вентсистемы бань Вентиляция сауны, отвод горячего воздуха из камина или печи, выведение дыма с рабочих зон.

Жаропрочные установки бывают с осевым и радиальным расположением элементов. Высокотемпературные вентиляторы преимущественно используют во вентканалах, но существуют варианты монтажа без воздуховодов.

Взрывозащищённое вентиляционное оборудование служит для удаления смеси газов, представляющих взрывную опасность. К такому типу смесей относят составы, которые при воспламенении даже маленького участка горючего компонента полностью сгорают.

Требования к взрывозащите электрооборудования определены директивами ATEX EC. В зависимости от уровня взрывоопасности зоны вентиляция может быть защищена:

Заполнение оболочек токопроводящих частей может быть кварцевым или масляным.
герметизацией компаундом – полимерный материал;
взрывонепроницаемыми покрытиями.

Для изготовления коллекторов входа, рабочих колес и корпуса применяют нержавеющую сталь, алюминиевые сплавы и композиционные материалы на основе нержавеющей стали, латуни, бронзы и электропроводящего пластика.

Различные материалы сочетаются так, чтобы при ударе или трении не происходило образования искр.

Вентиляторы из коррозионностойкого материала рассчитаны на перемещение взрывоопасных воздушно-газовых смесей с малым количеством пыли, не содержащих волокнистых и липких веществ.

Для изготовления деталей прибора используются титановые сплавы, полипропилен и винипласт. В качестве опции рабочие элементы покрывают антикоррозийным слоем из коррозионностойкой стали марки 08Х13 или титанового сплава.

Сфера применения «противоржавеющих» вентиляторов:

черная металлургия;
Линии по изготовлению минеральных удобрений.
производство углерода;
Вентиляция котлов с нагревательным средством в жидком состоянии.
Регулирование потока водного пара, содержащего фенол, щелочь и сероводород.
линии коксохимических комбинатов.

Дымоудаления вентиляторы — это мощные огнестойкие устройства, которые устанавливаются в систему вентиляции здания и предназначены для отвода дыма из помещений. К ним предъявляются высокие технические требования.

В случае возгорания вентилятор непрерывно работает 2 часа при температуре отходящего воздуха до +400°С. При достижении температуры +600°С – 1 час.

Противодымные вентиляционные системы разных типов используют устройства, размещаемые на крыше здания посредством монтажного фланца и соединяемые с трубами для удаления дыма.

Выброс дыма может быть двусторонним или четырехсторонним, в горизонтальном или вертикальном направлении, в зависимости от конструкции вентилятора. Возможно функционирование в режиме общеобменной вентиляции дома.

Типы вентиляторов по способу монтажа

Вентиляционное оборудование по способу установки разделяют на четыре группы: стандартные, крышные, канальные и многозональные.

Типичные вентилятор комплектуются опорой или креплением. Установка не представляет затруднений.

Крышные агрегаты размещают на кровле строения в качестве конечного звена системы вентиляции здания. Из-за влияния неблагоприятных погодных условий (дождь, снег, ветер), вентиляторы изготавливаются из прочных материалов. Большая часть моделей комплектуется защитным конусом, предотвращающим засорение корпуса.

Кровельные вентиляторы функционируют по осевому или центробежному принципу. Осевой принцип применяется чаще для стандартных сред, а центробежный – для пыльных и агрессивных.

При выборе крышного вентилятора обращают внимание на особенности помещения. В детских садах, больницах и школах предпочтительны модели с тихой работой. В производственных цехах важна мощность оборудования.

Канальные вентиляторы устанавливаются во вентканалы для забора и подачи воздуха по системе воздуховодов.

При выборе прибора учитывается форма воздуховода. Существуют модели для круглых, квадратных и прямоугольных шахт.

Вентиляторы прямоугольной или квадратной формы изготовлены из металла, круглые – из пластика.
Металлический корпус устойчив к износу и прочен, пластиковый – более тихий.

Многозональные вентиляционные установки имеют корпус, который допускает подключение нескольких всасывающих воздуховодов из разных помещений.

Многоканальные агрегаты способствуют оптимизации систем воздуховодов, уменьшают затраты на строительство и трудозатраты при монтаже вентиляции в доме.

Простота обслуживания — ещё одно достоинство. Несколько вентиляторов обслужить сложнее, чем один.

Разновидности бытовых вентиляционных моделей

Вентиляторы разделяют на типы по месту установки.

Оконные. Устанавливается прибор в форточку или стену рядом с окном без воздуховода. Чаще всего его используют в общественных местах: кафе, парикмахерских и подобных. Врезка в существующие окна из ПВХ затруднительна.

Вентиляторы для окон выпускаются с круглой и квадратной формой. Некоторые модели имеют клапан, который не пропускает пыль внутрь помещения.

Кухонные. Из кухни выходят пары и разные ароматы во время приготовления пищи. Вентилятор устанавливается прямо в вытяжной зонт. По конструкции выделяют плоские, купольные и встроенные вытяжки. Кухонные вентиляторы должны быть устойчивы к высоким температурам и иметь внешнюю защитную решетку.

Оборудование для санузла. Для повышения эффективности вытяжной вентиляции туалета и ванной комнаты Вентиляцию обеспечивают накладные настенные и потолочные приборы. Агрегаты отличаются компактностью, экономичностью и простотой монтажа.

Корпус устанавливается внутрь вентканала, а снаружи выступающая часть его закрыта вентиляционной решёткой. Ванная комната – подходящее место для использования вентилятора с гидродатчиком.

При выборе вентилятора важно обратить внимание на его маркировку, особенно на степень защиты IP.

Первый разряд цифрового значения варьируется от 0 до 6 и отражает степень защиты от проникновения посторонних объектов, пыли и случайных прикосновений.

Вторая цифра в маркировке показывает степень защиты корпуса от проникновения влаги.

Приборы со значением «0» имеют высокую вероятность проникновения воды. Их установка разрешена только в сухих помещениях. Наивысшая степень защиты «8» обеспечивает сохранность вентилятора при полном погружении в воду.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Функционирование и преимущества безлопастного вентилятора по сравнению с другими моделями.

Видео №2. Принцип работы центробежного вентилятора ВЦУН.

Видео номер три. Строение вентилятора с круглым каналом.

Благодаря разнообразию моделей и характеристик вентиляторов можно выбрать подходящее оборудование как для дома, так и для производственных нужд.

Возникли вопросы во время чтения статьи или есть замечания по выбору техники? Пожалуйста, оставьте комментарий в поле ниже.