Вентилятор является основным элементом вентиляционной установки. От показателей качества, эффективности, надежности, долговечности этого элемента во многом зависит качество работы всей системы вентиляции, поэтому на этапе проектирования важно грамотно подходить к выбору конструктивных параметров вентилятора и двигателя, учитывать многие нюансы их совместной работы и влияние на работу системы в целом.
В системах вентиляции обычно используются центробежные вентиляторы в сочетании со следующими типами двигателей и приводов:
- вентилятор с ременной передачей и асинхронным двигателем,
- вентилятор с прямым приводом и асинхронным двигателем,
- вентилятор с прямым приводом и электронно-коммутируемым двигателем постоянного тока (EC-вентиляторы).
Вентиляторы монтируются на жесткой раме и снабжаются резиновыми или пружинными антивибрационными опорами.
Вентиляторы с ременной передачей
До недавнего времени вентиляторы с ременной передачей были преобладающим решением в системах вентиляции. После внедрения вентиляторов с прямым приводом они потеряли свою ведущую позицию, однако от их применения полностью не отказались. Необходимость использования таких вентиляторов обусловлена следующими факторами:
- возможность организации холодного и горячего резерва,
- работа на высоких мощностях,
- простая замена электродвигателя,
- использование доступных стандартных электродвигателей.
Вентилятор с ременной передачей состоит из рабочего колеса с лопатками, которое размещено в улиточном корпусе. Передача крутящего момента от двигателя к рабочему колесу осуществляется посредством ременной передачи. Требуемая частота вращения рабочего колеса обеспечивается различным соотношением диаметров шкивов. При вращении колеса воздух попадает в каналы между его лопатками, перемещается к периферии колеса и сжимается. После чего благодаря профилю улитки и под действием центробежных сил поток перемещается в нагнетательный патрубок.
При давлениях и расходах воздуха, характерных для систем вентиляции применяются рабочие колеса с назад загнутыми лопатками. Иногда целесообразно применение колес с вперед загнутыми лопатками.
Особенности крыльчатки с лопатками загнутыми назад (в особенности с профилированными лопатками):
- большая производительность,
- высокий КПД. Существенное сокращение электропотребления (до 20%),
- стабильная характеристика.
- Вентиляторы с загнутыми вперед лопатками, при тех же параметрах, имеют
- меньшие габариты,
- большее давление воздуха,
- низкую частоту вращения,
- меньший шум.
Сравнение различных типов рабочих колес и основные особенности их характеристик представлены в таблице:
| Рабочее колесо с профилированными назад загнутыми лопатками | 11 | Рабочее колесо с назад загнутыми лопатками | 11 | Рабочее колесо с вперед загнутыми лопатками |
|
 |
 | ||
| Лопатки специального профиля, загнутые в противоположную сторону от вращения колеса, способствуют более эффективному преобразованию кинетической энергии потока воздуха в потенциальную. Скорость воздуха на выходе из рабочего колеса меньше, чем окружная скорость колеса на внешнем диаметре. При заданной производительности частота вращения колес такой конструкции максимальна.
| Лопатки постоянной толщины загнуты в противоположную вращению сторону. Такое исполнение эффективно по тем же причинам, что и предыдущее.
| Лопатки загнуты по направлению вращения, в итоге применения такого колеса получается более равномерная кривая давления, но с меньшей эффективностью. С ростом расхода потребляемая мощность такого вентилятора постоянно увеличивается.
| ||
|
| 
| ||
| Данный конструктив обеспечивает наибольшую эффективность, которая достигается на 50-60% расхода от максимального. Кривая потребляемой мощности имеет пик вблизи пика КПД и далее снижается или остается примерно постоянной. | Рабочие характеристики близки к конструкции с профилированными лопатками, за исключением того, что пиковая эффективность несколько ниже. Профилированные лопатки работают немного более эффективно, по сравнению с прямыми. | В данном случае кривая давления менее крутая и имеет провал слева от максимального значения. Наиболее эффективно вентилятор работает при расходе от 40 до 50 % от максимального. Потребляемая мощность постоянно растет с увеличением расхода, что приводит к перегрузке. Рабочую точку следует выбирать справа от точки максимального КПД. |
Применяемые колеса в секции вентилятора с ременной передачей по типоразмерам.
Вентиляторы с прямым приводом и асинхронным двигателем
В конце XX века вентиляторы с прямым приводом начали активно применяются в установках для обработки воздуха. Дальнейшему масштабному распространению этого решения способствовало развитие и удешевление преобразователей частоты. В настоящее время этот вид привода является наиболее применяемым благодаря своим очевидным преимуществам:
- снижение габаритов и веса секции вентилятора, что приводит к улучшению массо-габаритных характеристик установки в целом,
- равномерность профиля скоростей воздуха за вентилятором – нет необходимости в диффузоре,
- высокий КПД,
- хорошие акустические характеристики,
- отсутствие ременной передачи, склонной к износу и снижающей общий КПД.
Диаметр рабочих колес варьируется в диапазоне от 225 до 1120 мм.
Возможно использование электродвигателя с рабочим колесом из стали или высокопрочного композитного материала. Применение композитного материала позволяет изготовить рабочее колесо значительно легче стального аналога, при этом не уступающее ему по механическим свойствам. В результате значительно сокращается нагрузка на подшипник двигателя и увеличивается срок службы системы. За счет повышения эффективности работы вентилятора снижается потребление электроэнергии (до 15%).