Вентиляторы

Вентилятор — машина для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе и входе не более 15 кПа).

Отдельные приёмы организованной вентиляции закрытых помещений применялись ещё в древности. Вентиляция помещений до начала XIX века сводилась, как правило, к естественному проветриванию. Теорию естественного движения воздуха в каналах и трубах создал М. В. Ломоносов. В 1795 В. X. Фрибе впервые изложил основные положения, определяющие интенсивность воздухообмена в отапливаемом помещении сквозь неплотности наружных ограждений, дверные проёмы и окна, положив этим начало учению о нейтральной зоне.

В начале XIX в. получает развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого из помещения воздуха. Отечественные учёные отмечали несовершенство такого рода побуждения и связанные с ним большие расходы теплоты. Академик Э. X. Ленд указывал, что полная вентиляция может быть достигнута только механическим способом.

С появлением центробежных вентиляторов технология вентиляции помещений быстро совершенствуется. Первый успешно работавший центробежный вентилятор был предложен в 1832 А. А. Саблуковым. В 1835 этот вентилятор был применён для проветривания Чагирского рудника на Алтае. Саблуков предложил его и для вентиляции помещений, трюмов кораблей, для ускорения сушки, испарения и т. д. Широкое распространение вентиляции с механическим побуждением движения воздуха началось с конца XIX века.

Типы вентиляторов

В общем случае вентилятор - ротор, на котором определенным образом закреплены лопатки, которые при вращении ротора, сталкиваясь с воздухом, отбрасывают его. От положения и формы лопаток зависит направление, в котором отбрасывается воздух. Существует несколько основных видов по типу конструкции вентиляторов, используемых для перемещения воздуха:

• осевые (аксиальные);
• центробежные (радиальные);
• диаметральные (тангенциальные) ;

Вентиляторы обычно используются как для перемещения воздуха - для вентиляции помещений, охлаждения оборудования, воздухоснабжения процесса горения (воздуходувки и дымососы). Мощные осевые вентиляторы могут использоваться как движители, так как отбрасываемый воздух, согласно третьему закону Ньютона, создает силу противодействия, действующую на ротор.

Осевой (аксиальный) вентилятор

Осевой вентилятор для охлаждения компьютера

Осевой вентилятор авиационного двигателя CFM56

Настольный осевой вентилятор

Данный вид вентилятора содержит лопасти (в некоторых случаях вместо понятия "лопасти" применяется понятие "лопатки"), которые перемещают воздух вдоль оси, вокруг которой они вращаются. В виду совпадения направления движения всасываемого и нагнетаемого воздуха, а также, в большинстве случаев, простоты изготовления, этот вид вентилятора является наиболее распространенным.

Примеры применения аксиальных вентиляторов: малые вентиляторы охлаждения электроники (кулеры), вентиляторы для турбовентиляторных авиационных двигателей, вентиляторы аэродинамических труб.

Центробежный (радиальный) вентилятор

Промышленные центробежные вентиляторы

Данный вид вентилятора имеет вращающийся (ротор), состоящий из лопаток спиральной формы. Воздух через входное отверстие засасывается вовнутрь ротора, где он приобретает вращательное движение и, за счет центробежной силы и специальной формы лопаток, направляется в выходное отверстие специального спирального кожуха. Таким образом, выходной поток воздуха находится под прямым углом к входному. Данный вид вентилятора широко применяется в промышленности.

Вентилятор диаметрального сечения (тангенциальный)

Имеет ротор типа «беличья клетка» (ротор пустой в центре и лопатки осевого вентилятора вдоль периферии) - обычно выполнен в форме продолговатого цилиндра. Вместо стенок у цилиндра крыльчатка из загнутых вперед лопастей. Крыльчатка тангенциального вентилятора встроена в корпус в форму диффузора, напоминающий корпус центробежного вентилятора. Только воздух забирается не с торца вентилятора, а по всей его длине с фронтальной стороны устройства. Воздух увлекается вращающимися лопатками, а потом благодаря диффузору приобретает ускорение в нужном направлении. Т.е. в тангенциальных (тангенсальных) вентиляторах воздух поступает вдоль периферии ротора, и движется к выходу подобно тому, как это происходит в центробежном вентиляторе. Такие вентиляторы производят равномерный воздушный поток вдоль всей ширины вентилятора и бесшумны при работе. Они сравнительно громоздки, и воздушное давление низкое. Тангенциальные вентиляторы широко применяются в кондиционерах, воздушных завесах, фанкойлах и других устройствах, где не важен напор воздуха. Отличительной особенностью тангенциальных 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.

Вентиляторы по исполнению

Также вентиляторы разделяют по способу исполнения:

• многозональные ;
• канальные ;
• крышные ;
• потолочные ;

Многозональные вентиляторы

Многозональные центробежные вытяжные вентиляторы имеют специальный корпус, позволяющий подключить несколько всасывающих воздуховодов, вытягивающих воздух из разных зон. Зоной может быть отдельный вентканал, комната или даже часть большого помещения. Такие вентиляторы могут быть незаменимы на объектах, где следует сделать вытяжку из нескольких мест, а канал для выброса воздуха всего один. Многозональные вытяжные вентиляторы позволяют оптимизировать сеть воздуховодов, сократить количество дорогих фасонных изделий, используя при этом однотипные гибкие воздуховоды.

Канальные вентиляторы

Предназначены для монтажа в вентиляционный канал круглого или прямоугольного сечения. Вентиляторы этого типа устанавливаются на одном валу с электродвигателем в едином корпусе с использованием виброизолирующих прокладок. Вентилятор может быть осевым, многолопастным или радиальным, с лопатками загнутыми как вперед так и назад, одностороннего или двухстороннего всасывания. Корпус канальных вентиляторов может изготавливаться из специального пластика, из гальванизированной стали и даже быть смешанным. Из-за небольших габаритных размеров канальные вентиляторы могут устанавливаться непосредственно в сети воздуховодов, встраиваться в канальные системы вентиляции и кондиционирования воздуха и скрываться за подшивным потолком или в специальных вертикальных шкафах. Возможно любое (горизонтальное, вертикальное или наклонное) положение вентилятора при его установке. Основные преимущества канального вентилятора связаны с его компактностью при значительных расходах воздуха.

Крышные вентиляторы

Крышные вентиляторы монтируются непосредственно на крыше здания, обычно имеют специальную раму для обеспечения долговечности и стойкости к атмосферным воздействиям. В связи с тем, что они практически весь срок службы находятся на улице к ним предъявляются особые требования по влаго и пыле устойчивости. Обычно они выполняются из высококачественной стали с эпоксидным коррозоионностойким покрытием, либо гальванизированной. Существуют крышные вентиляторы как для систем общей вентиляции, так и специальные жаропрочные вентиляторы для высокотемпературных систем, например, организация вытяжки для камина или газового котла.

Потолочные вентиляторы

Потолочные вентиляторы применяются для перемешивания воздушных масс в помещениях (особенно, с высокими потолками), для создания направленных воздушных потоков и эффекта прохлады. Так же очень часто потолочные вентиляторы выполняют и декоративную функцию. Монтируются на потолке, обычно имеют функцию реверса и различные вариации по количеству и форме лопастей.

Конструкция

Привод вентиляторов обычно электрический. Электрические вентиляторы состоят из набора вращающихся лопаток, которые размещены в защитном корпусе, позволяющем воздуху проходить через него. Лопасти вращаются электродвигателем. Для больших промышленных вентиляторов используются трёхфазные фазные асинхронные двигатели. Меньшие вентиляторы часто приводятся в действие посредством электродвигателя переменного тока с экранированным полюсом, щёточными или бесщёточными двигателями постоянного тока. Вентиляторы с приводом от двигателей переменного тока обычно используют напряжение электросети. Вентиляторы с приводом от двигателя постоянного тока используют низкое напряжение, обычно 24 В, 12 В или 5 В. В вентиляторах охлаждения для компьютерного оборудования используют исключительно бесщёточные двигатели постоянного тока, которые производят намного меньше электромагнитных помех при работе. В машинах, которые уже имеют двигатель, вентилятор часто соединяется непосредственно с ним - это можно видеть в автомобилях, в больших системах охлаждения и веятельных машинах. Также вентиляторы насажены на валы многих электродвигателей мощностью 1 кВт и более, протягивая через обмотки двигателя охлаждающий воздух - это называется самовентиляцией электродвигателя.

Вентилятор как электроприбор

Основная статья: Бытовой вентилятор

Вентилятор предназначен для перемещения воздуха в помещении для обеспечения комфортного пребывания в летний период.

Электромеханические вентиляторы оцениваются согласно их состоянию, размеру, возрасту, и числу лопастей. Большинство напольных и настольных вентиляторов имеют три лопасти. Как правило, они сделаны из пластика, что делает их менее опасными, но также и менее прочными. Наиболее общими являются вентиляторы с четырьмя лопастями. Конструкции с пятью или шестью лопастями встречаются редко. Желательно, чтобы материалом, из которого изготавливаются компоненты вентилятора была латунь.

Вентиляторы, питаемые солнечными батареями

Электрические вентиляторы, используемые для вентиляции, могут питаться от солнечных батарей вместо питания от электросети. В этом случае единовременная покупка солнечной батареи окупится со временем за счёт бесплатной электроэнергии. Также, такой вентилятор не зависит от электросети и может работать всегда, когда светит солнце.

Типичный пример — 10-ваттную, солнечную панель 12×12 дюймов (30,5×30,5 см), снабдив её подходящими кронштейнами, кабелями, и соединителями можно использовать, чтобы вентилировать площадь до 115 м². Она перемещает 21,6 м³ воздуха за минуту. Из-за широкой распространенности 12 В бесщёточных электродвигателей постоянного тока и дешёвой электропроводки такого низкого напряжения, такие вентиляторы обычно работают с напряжением 12 В. Некоторые стационарные и небольшие переносные вентиляторы оснащены встроенной солнечной батареей.

Ссылки