Dva uobičajena tipa ventilatora koji se koriste u građevinskim instalacijama za kanalske sustave generički se nazivaju centrifugalni i aksijalni ventilatori - naziv potječe od definirajućeg smjera strujanja zraka kroz ventilator. Ove dvije vrste su same podijeljene u nekoliko podtipova koji su razvijeni kako bi pružili određene karakteristike volumnog protoka/tlaka, kao i druga operativna svojstva (uključujući veličinu, buku, vibracije, mogućnost čišćenja, održavanje i robusnost).

---

Tablica 1: Objavljeni podaci o vršnoj učinkovitosti ventilatora promjera >600 mm u SAD-u i Europi

---

Neke od češće susrećućih vrsta ventilatora koje se koriste u HVAC sustavima navedene su u Tablici 1, zajedno s indikativnim vršnim učinkovitostima koje su prikupljene1 iz podataka koje je objavio niz američkih i europskih proizvođača. Osim toga, 'plug' ventilator (koji je zapravo varijanta centrifugalnog ventilatora) posljednjih je godina doživio sve veću popularnost.

---

Slika 1: Generičke krivulje ventilatora. Pravi ventilatori mogu se uvelike razlikovati od ovih pojednostavljenih krivulja

---

Karakteristične krivulje ventilatora prikazane su na slici 1. To su pretjerane, idealizirane krivulje i stvarni ventilatori mogu se razlikovati od njih; međutim, vjerojatno će pokazivati ​​slična svojstva. To uključuje područja nestabilnosti koja su posljedica ljuljanja, gdje ventilator može prelaziti između dva moguća protoka pri istom tlaku ili kao posljedica zastoja ventilatora (vidi Zastoj kutije za protok zraka). Proizvođači bi također trebali navesti preferirane „sigurne“ radne raspone u svojoj literaturi.

Centrifugalni ventilatori

Kod centrifugalnih ventilatora, zrak ulazi u rotor duž njegove osi, a zatim se radijalno ispušta iz rotora centrifugalnim gibanjem. Ovi ventilatori mogu generirati i visoke tlakove i velike protočne brzine. Većina tradicionalnih centrifugalnih ventilatora zatvorena je u kućište spiralnog tipa (kao na slici 2) koje usmjerava zrak u pokretu i učinkovito pretvara kinetičku energiju u statički tlak. Za pomicanje veće količine zraka, ventilator se može dizajnirati s rotorom 'dvostruke širine s dvostrukim ulazom', što omogućuje ulazak zraka s obje strane kućišta.

---

Slika 2: Centrifugalni ventilator u spiralnom kućištu, s unatrag nagnutim rotorom

---

Postoji niz oblika lopatica koje mogu činiti impeler, a glavne vrste su naprijed zakrivljene i natrag zakrivljene – oblik lopatice odredit će njezine performanse, potencijalnu učinkovitost i oblik karakteristične krivulje ventilatora. Ostali čimbenici koji će utjecati na učinkovitost ventilatora su širina rotora, razmak između ulaznog konusa i rotirajućeg impelera te područje koje se koristi za ispuštanje zraka iz ventilatora (tzv. 'područje ispuha').

Ovaj tip ventilatora tradicionalno je pokretan motorom s remenom i remenicama. Međutim, s poboljšanjem elektroničkih kontrola brzine i povećanom dostupnošću elektronički komutiranih ('EC' ili bezčetkičnih) motora, izravni pogoni sve se češće koriste. To ne samo da uklanja neučinkovitosti svojstvene remenskom pogonu (koje mogu biti od 2% do više od 10%, ovisno o održavanju2), već vjerojatno smanjuje i vibracije, smanjuje održavanje (manje ležajeva i potreba za čišćenjem) i čini sklop kompaktnijim.

Centrifugalni ventilatori s unatrag zakrivljenim lopaticama

Ventilatori s unatrag zakrivljenim (ili 'nagnutim') lopaticama karakteriziraju se lopaticama koje se naginju od smjera vrtnje. Mogu doseći učinkovitost od gotovo 90% pri korištenju aerodinamičnih lopatica, kao što je prikazano na slici 3, ili s ravnim lopaticama oblikovanim u tri dimenzije, a nešto manje pri korištenju ravnih zakrivljenih lopatica, a opet manje pri korištenju jednostavnih ravnih ploča s unatrag nagnutim lopaticama. Zrak napušta vrhove impelera relativno malom brzinom, tako da su gubici trenja unutar kućišta niski, a buka koju generira zrak također je niska. Mogu se zaustaviti na krajnjim točkama radne krivulje. Relativno širi impeleri pružit će najveću učinkovitost i mogu lako koristiti veće aerodinamične profilirane lopatice. Tanki impeleri neće imati puno koristi od korištenja aerodinamičnih lopatica pa se obično koriste ravne pločaste lopatice. Ventilatori s unatrag zakrivljenim lopaticama posebno su poznati po svojoj sposobnosti stvaranja visokih tlakova u kombinaciji s niskom bukom i imaju karakteristiku snage koja ne preopterećuje - to znači da kako se otpor u sustavu smanjuje, a protok povećava, snaga koju vuče elektromotor će se smanjivati. Konstrukcija ventilatora s unatrag zakrivljenim lopaticama vjerojatno će biti robusnija i prilično teža od manje učinkovitog ventilatora s naprijed zakrivljenim lopaticama. Relativno spora brzina zraka preko lopatica može omogućiti nakupljanje onečišćujućih tvari (poput prašine i masnoće).

---

Slika 3: Ilustracija rotora centrifugalnog ventilatora

---

Centrifugalni ventilatori s naprijed zakrivljenim zakrivljenjem

Ventilatori s prema naprijed zakrivljenim lopaticama karakteriziraju se velikim brojem naprijed zakrivljenih lopatica. Budući da obično proizvode niže tlakove, manji su, lakši i jeftiniji od ekvivalentnog ventilatora s unatrag zakrivljenim lopaticama. Kao što je prikazano na slici 3 i slici 4, ova vrsta rotora ventilatora uključivat će više od 20 lopatica koje mogu biti jednostavne poput izrade od jednog metalnog lima. Poboljšana učinkovitost postižu se u većim veličinama s pojedinačno oblikovanim lopaticama. Zrak napušta vrhove lopatica velikom tangencijalnom brzinom, a ta se kinetička energija mora pretvoriti u statički tlak u kućištu - to umanjuje učinkovitost. Obično se koriste za male do srednje količine zraka pri niskom tlaku (obično <1,5 kPa) i imaju relativno nisku učinkovitost ispod 70%. Spiralno kućište posebno je važno za postizanje najbolje učinkovitosti, jer zrak napušta vrh lopatica velikom brzinom i koristi se za učinkovito pretvaranje kinetičke energije u statički tlak. Rade pri malim brzinama vrtnje i stoga su razine mehanički generirane buke obično manje od ventilatora s većim brzinama zakrivljenih unatrag. Ventilator ima karakteristiku preopterećenja pri radu s niskim otporima sustava.

---

Slika 4: Centrifugalni ventilator s naprijed zakrivljenim zavojima i integriranim motorom

---

Ovi ventilatori nisu prikladni tamo gdje je, na primjer, zrak jako onečišćen prašinom ili nosi kapljice masnoće.

---

Slika 5: Primjer direktno pogonjenog ventilatora s unatrag zakrivljenim lopaticama

---

Centrifugalni ventilatori s radijalnim lopaticama

Centrifugalni ventilator s radijalnim lopaticama ima prednost što može pomicati čestice onečišćenog zraka i pri visokim tlakovima (reda veličine 10 kPa), ali radeći pri velikim brzinama, vrlo je bučan i neučinkovit (<60%) te se stoga ne bi trebao koristiti za opće HVAC sustave. Također pati od karakteristike preopterećenja snage - kako se smanjuje otpor sustava (možda otvaranjem zaklopki za regulaciju volumena), snaga motora će se povećati i, ovisno o veličini motora, moguće je da se 'preoptereti'.

Utični ventilatori

Umjesto ugradnje u spiralno kućište, ovi namjenski dizajnirani centrifugalni ventilatori mogu se koristiti izravno u kućištu klima uređaja (ili, doista, u bilo kojem kanalu ili plenumu), a njihov početni trošak vjerojatno će biti niži od troškova centrifugalnih ventilatora u kućištu. Poznati kao 'plenumski', 'čepni' ili jednostavno 'nekućišni' centrifugalni ventilatori, ovi mogu pružiti neke prednosti u pogledu prostora, ali po cijenu gubitka radne učinkovitosti (s najboljom učinkovitošću sličnom onoj kod centrifugalnih ventilatora s naprijed zakrivljenim zakrivljenim zavojima u kućištu). Ventilatori će uvlačiti zrak kroz ulazni konus (na isti način kao i ventilator u kućištu), ali će zatim radijalno ispuštati zrak oko cijelog vanjskog opsega rotora od 360°. Mogu pružiti veliku fleksibilnost izlaznih priključaka (iz plenuma), što znači da može biti manje potrebe za susjednim zavojima ili oštrim prijelazima u kanalima koji bi sami po sebi povećali pad tlaka u sustavu (a time i dodatnu snagu ventilatora). Ukupna učinkovitost sustava može se poboljšati korištenjem ulaza u obliku zvona na kanalima koji izlaze iz plenuma. Jedna od prednosti ventilatora s utikačem su njegove poboljšane akustične performanse, koje su uglavnom rezultat apsorpcije zvuka unutar plenuma i nedostatka 'izravnih vidnih' puteva od impelera do otvora kanala. Učinkovitost će uvelike ovisiti o položaju ventilatora unutar plenuma i odnosu ventilatora prema njegovom izlazu – plenum se koristi za pretvaranje kinetičke energije u zraku i tako povećava statički tlak. Značajno različite performanse i različita stabilnost rada ovisit će o vrsti impelera – impeleri miješanog protoka (koji pružaju kombinaciju radijalnog i aksijalnog protoka) korišteni su za prevladavanje problema protoka koji proizlaze iz jakog radijalnog uzorka protoka zraka stvorenog korištenjem jednostavnih centrifugalnih impelera3.

Kod manjih jedinica, njihov kompaktni dizajn često se nadopunjuje korištenjem lako upravljivih EC motora.

Aksijalni ventilatori

Kod aksijalnih ventilatora, zrak prolazi kroz ventilator u liniji s osi rotacije (kao što je prikazano na jednostavnom cjevastom aksijalnom ventilatoru na slici 6) - tlak se stvara aerodinamičkim uzgonom (slično krilu zrakoplova). Ovi ventilatori mogu biti relativno kompaktni, jeftini i lagani, posebno prikladni za kretanje zraka pod relativno niskim tlakom, pa se često koriste u sustavima za odvod zraka gdje su padovi tlaka niži nego u sustavima za dovod - dovod obično uključuje pad tlaka svih komponenti klima uređaja u jedinici za obradu zraka. Kada zrak napusti jednostavan aksijalni ventilator, vrtložit će se zbog rotacije koja se prenosi na zrak dok prolazi kroz impeler - performanse ventilatora mogu se značajno poboljšati nizvodnim usmjerivačima kako bi se povratilo vrtloženje, kao kod aksijalnog ventilatora s lopaticama prikazanog na slici 7. Na učinkovitost aksijalnog ventilatora utječu oblik lopatice, udaljenost između vrha lopatice i okolnog kućišta te povrat vrtloženja. Nagib lopatice može se mijenjati kako bi se učinkovito mijenjao izlaz ventilatora. Promjenom smjera rotacije aksijalnih ventilatora može se preokrenuti i protok zraka - iako će ventilator biti dizajniran za rad u glavnom smjeru.

---

Slika 6: Cijevni aksijalni ventilator

---

Karakteristična krivulja aksijalnih ventilatora ima područje zastoja koje ih može učiniti neprikladnima za sustave s različitim radnim uvjetima, iako imaju prednost karakteristike snage bez preopterećenja.

---

Slika 7: Aksijalni ventilator s lopaticama

---

Aksijalni ventilatori s lopaticama mogu biti jednako učinkoviti kao i centrifugalni ventilatori s unatrag zakrivljenim lopaticama i sposobni su proizvesti visoke protoke pri razumnim tlakovima (obično oko 2 kPa), iako će vjerojatno stvarati više buke.

Ventilator miješanog protoka je razvoj aksijalnog ventilatora i, kao što je prikazano na slici 8, ima konusno oblikovano rotor gdje se zrak radijalno uvlači kroz kanale koji se šire, a zatim aksijalno prolazi kroz ispravljajuće vodeće lopatice. Kombinirano djelovanje može proizvesti tlak daleko veći nego što je to moguće s drugim aksijalnim ventilatorima. Učinkovitost i razina buke mogu biti slične onima centrifugalnog ventilatora s obrnutom krivuljom.

---

Slika 8: Ventilator miješanog protoka

---

Ugradnja ventilatora

Napori za osiguravanje učinkovitog rješenja za ventilatore mogu biti ozbiljno potkopani odnosom između ventilatora i lokalnih kanalskih putova za zrak.

---

Vrijeme objave: 07.01.2022.