Вентиляция
и кондиционирование

Вентиляторы

 

Классификация вентиляторов и область их применения:

Системы вентиляции так же, как и системы кондиционирования, включают группы самого разнообразного оборудования. Прежде всего – это вентиляторы, вентиляционные агрегаты или вентиляционные установки. ЗАО «Лиссант Волга» предлагает вентиляторы различных модификаций, которые позволяют воплотить в жизнь проекты любой сложности. Для изготовления вентиляторов используются высококачественные материалы и комплектующие, обеспечивающие надежную работу оборудования на долгие годы. Вентиляторы комплектуются электродвигателями с встроенной термозащитой для надежной защиты от перегрева. Все оборудование проходит пооперационный контроль качества. Вентилятор представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам систем кондиционирования и вентиляции, а также для осуществления прямой подачи воздуха в помещение либо отсоса из помещения и создающее необходимый для этого перепад давлений (на входе и выходе вентилятора.

По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на:

- Осевые (аксиальные)
- Радиальные (центробежные)
- Диаметральные (тангенциальные)

В зависимости от величины полного давления, которое они создают при перемещении воздуха, вентиляторы бывают:

- Низкого давления (до 1 кПа)
- Среднего давления (до 3 кПа)
- Высокого давления (до 12 кПа)

В зависимости от состава перемещаемой среды и условий эксплуатации вентиляторы подразделяются на:

- Обычные для воздуха (газов) с температурой до 80°С
- Коррозионностойкие для коррозионных сред
- Термостойкие для воздуха с температурой до 200°С
- Взрывобезопасные для взрывоопасных сред
- Пылевые для запыленного воздуха (твердые примеси в количестве более 100 мг/м).

По способу соединения крыльчатки вентилятора и электродвигателя вентиляторы могут быть:

- С непосредственным соединением с электродвигателем
- С клиноременной передачей

По месту установки вентиляторы делят на:

- Обычные, устанавливаемые на специальной опоре (раме, фундаменте и т.д.)
- Канальные, устанавливаемые непосредственно в воздуховоде
- Крышные, размещаемые на кровле

Радиальные вентиляторы позволяют обеспечить самые разнообразные проекты приточно-вытяжной вентиляции, рассчитанные на рабочее давление и расход широкого спектра. Данная продукция изготавливается в исполнениях, позволяющих ее применение в сложных агрессивных и взрывоопасных средах. Канальные вентиляторы для круглых и прямоугольных каналов – применение данной продукции позволяет экономить место и обеспечить удобство обслуживания элементов систем вентиляции, а также легко и быстро их монтировать. Все вентиляторы имеют высококачественные двигатели с внешним ротором, с малой потребляемой мощностью и большим ресурсом эксплуатации. Осевые вентиляторы – самый простой способ обеспечения вентиляции. Широко используются в промышленных, сельскохозяйственных и других зданиях.

Выбор вентиляторов:

 

Для правильного выбора вентиляторов необходимо учитывать следующие параметры:

- Производительность по воздуху
- Необходимый перепад давления
- Допустимые габаритные размеры
- Шумовые характеристики
- КПД вентилятора
 Для определения производительности по воздуху следует учитывать аэродинамические сопротивления, которые определяют рабочую точку характеристики вентиляторы. Характеристики приводятся в пределах допустимых частот вращения рабочих колес вентилятора из условий обеспечения их прочности, поэтому превышать частоту вращения вентилятора нельзя.
Аэродинамические характеристики вентилятора строятся по данным аэродинамических испытаний, проведенных в соответствии с требованиями Госстандарта (по ГОСТ 10921) на стенде испытательной лаборатории.
<Характеристики представляют собой зависимость перепада давления от производительности по воздуху. Они действительны для воздуха, имеющего плотность р=1,2 кг/м³ при температуре, равной 20°С.
Типоразмер (номер) вентилятора определяют из каталога таким образом, чтобы заданным значениям подачи L и полного давления Р соответствовал максимальный КПД вентилятора (но не ниже 0,9 максимального). При выборе типоразмера вентилятора и режима его работы следует учитывать тип соединения крыльчатки вентилятора с электродвигателем и способ регулировки числа оборотов. В целях соблюдения санитарных норм уровня шума для помещений различного назначения при выборе вентиляторов следует учитывать их акустические характеристики (СНиП 11-12-77 «Защита от шума» 1998 г.).
В вентиляционной сети создается аэродинамический шум (от элементов привода, от вибрации стенок кожуха вентилятора и воздуховодов) и аэродинамический шум (от работы самого вентилятора и создаваемого им потока воздуха в элементах воздуховодов и сетевого оборудования). Шумовые характеристики вентиляторов приведены в каталоге.
У всех вентиляторов генерация шума увеличивается с возрастанием окружной скорости вращения колеса, в связи с этим при одном и том же числе оборотов больший шум исходит от вентиляторов больших размеров. Кроме того, шум у одного и того же вентилятора больше при уменьшении его КПД. Уменьшение шума вентиляторных установок может быть достигнуто непосредственно в самой установке и предотвращением его распространения в окружающее пространство.
Снижение шума самого вентилятора возможно: при уменьшении скорости вращения рабочего колеса, повышении КПД вентилятора, улучшении аэродинамических характеристик подводящих и отводящих воздуховодов. Для уменьшения шума в сети воздуховодов устанавливают шумоглушители, возможна установка вентилятора в специальном звукоизолирующем кожухе.
Режим работы вентилятора при определенной подаче L (м³/ч) характеризуется величинами полного Pv, Па и статического Pva, Па, давлений, потребляемой мощности N (кВт), полного ηs, и статического ηsТ КПД.
Полное давление равно сумме статического Psv  и динамического Pdv давлений и представляет собой разность полных давлений потока на выходе из вентилятора и входе в него при определенной плотности ρ (кг/м³) перемещаемой среды.
Потребляемая мощность N определяется крутящим моментом на валу вентилятора без учета механических потерь в передаче и в подшипниках.
Полный КПД вентилятора представляет собой отношение полезной мощности Nп (кВт) к мощности на валу вентилятора N (кВт) и определяет его КПД (эффективность работы) при разных режимах:
η=Nп/N=Pv*L/1000*N

Как эффективно защитить двигатель вентилятора от перегрева:

 

Реле защиты электродвигателей – решение вопроса надежной защиты электродвигателей вентиляторов от перегрева.
Реле защиты двигателя ТР 220 РТС (позисторное) разработки и производства ЗАО «Вентиляционный завод «Лиссант», является аналогом теплового реле AWE-SK компании ZIEHL-ABEGG, а также аналогом тепловых реле U-EK230E или TUS 230 KIL компании ZIEHL-ABEGG.
Реле защиты двигателя ТР 220 ВМ (биметаллическое) является аналогом теплового реле AWE-SK компании ZIEHL-ABEGG.
Щиты управления вентиляционные ЩУВ2 со встроенным электронным блоком (реле защиты двигателя), специально разработаны и изготавливаются ЗАО «Вентиляционный завод «Лиссант» для электродвигателей с встроенными термодатчиками.
При использовании вентилятора в различных системах подачи и удаления воздуха из помещений возможны ситуации, когда обмотки трехфазного двигателя начинают нагреваться. Это может привести как к преждевременному износу двигателя, так и к полному выходу его из строя. При этом вентиляционная система прекращает работать, вентилятор должен быть демонтирован, а обмотки двигатели перемотаны.

Следующие основные причины могут привести к «сгоранию» двигателя вентилятора:

- Перегрузка двигателя при подключении неправильно рассчитанной вентиляционной системы.
- Перегрузка двигателя при временном изменении параметров вентиляционной системы.
- Обрыв или перекос любой фазы питания двигателя.
- Заклинивание ротора при попадании инородного тела в канал вентиляции.
- Повышение температуры окружающей среды или нарушение в системе охлаждения двигателя.
Все эти факторы приводят к перегреву и последующему перегоранию обмоток двигателя. Для того чтобы предупредить о повышении температуры и своевременно отключить питание вентилятора в обмотки двигателя вставляют термоэлементы, меняющие свои параметры при превышении определенной температуры.

Возможны два подхода:

Во-первых, обмотки статора двигателя могут содержать несколько последовательно соединенных термодатчиков – позисторов с положительным температурным коэффициентом. Сопротивление позисторов резко (в несколько раз) возрастает при достижении определенной температуры на обмотках статора и реле защиты двигателя ТР 220 РТС реагирует на это изменение сопротивления позисторов переключением контактов внутреннего выходного реле.
Во-вторых, в корпус двигателя может быть вставлен биметаллический термовыключатель с самовозвратом. При достижении определенной температуры контакты термовыключателя размыкаются. Реле защиты двигателя ТР 220 РТС также реагирует переключением контактов внутреннего выходного реле.
При перегреве вентилятора реле защиты может отключить катушку магнитного пускателя включающего двигатель вентилятора. При этом можно подать сигнал авария (зажечь лампочку на щите управления) или включить резервный вентилятор.
Реле защиты имеют компактные размеры и крепятся на DIN рейку в щит управления вентиляционной установкой.

Справочная информация:

 

Законы аэродинамики, применяемые при создании вентиляторов.
Изменения числа оборотов при остающихся неизменными размерах вентилятора и плотности воздуха:
Производительность по воздуху изменяется пропорционально числу оборотов.
Q1/Q2=n1/n2
Давления (статическое, динамическое, полное) изменяются пропорционально кубу числа оборотов.
Psv1/Psv2=(n1/n2)²=(Q1/Q2)²
Требуемая мощность изменяется пропорционально кубу числа оборотов.
P1/P2=(n1/n2)³=(Q1/Q2) ³
Изменение плотности при остающемся неизменном числе оборотов (или же изменении температуры при одной и той же подаваемой среде):
Производительно по воздуху остается постоянной.
Q=const
Давления изменяются пропорционально плотности.
Psv1/Psv2=ρ1/ρ2=T2/T1
Требуемая мощность изменяется пропорционально плотности.
P1/P2=ρ1/ρ2=T2/T1
При изменении диаметра рабочих колес, обладающих геометрическим подобием и при одинаковом числе оборотов:
Производительность по воздуху изменяется пропорционально кубу диаметра рабочего колеса.
Q1/Q2=(D1/D2)³
Давления (статические, динамические, полное) изменяются пропорционально квадрату диаметра рабочего колеса.
Psv1/Psv2=(D1/D2)²
Потребляемая мощность изменяется пропорционально пятой степени диаметра рабочего колеса.
P1/P2=(D1/D2)5

Единое обозначение	Наименование	Па=H/м?	бар	мбар	мм вод.ст.	атм.
1 Па= H/м?	Паскаль	1	0,00001	0,1	0,10197	-
1 бар	бар	100000	1	1000	10197,2	0,98682
1 мбар	миллибар	100	0,001	1	10,197	0,000987
мм вод.ст.	мм вод.столба	9,80665	-	0,09807	1	-
1 атм	Физ. атмосфера	101325	1,01325	1013,25	10332,3	1

Единое обозначение	Наименование единицы	м?/с	м?/мин	м?/ч	л/ч	л/с
1 м?/с	Куб.метр в сек	1	60	3600	3,6*106	1000
1 м?/мин	Куб.метр в мин.	0,01667	1	60	6,0*104	16,667
1 м?/ч	Куб.метр в час	2,778*10-4	0,01667	1	1000	0,2778
1 л/ч = 1 дм?/ч	Литр в час	2,778*10-7	1,667*10-5	0,001	1	2,778*10-4
1 л/с = дм?/с	Литр в сек	0,001	0,05999	3,6	3600	1

Минимальный расход свежего (наружного) воздуха на одного человека согласно СНиП 2.04.05-91:

 

Помещения
Помещения (участки, зоны)	С естественным проветриванием	Без естественного проветривания			Приточные системы
	Расход свежего воздуха
	На 1 чел., м³/ч	На 1 чел., м³/ч	Обмен/ч		% общего воздухообмена, не менее
Производственные	30*;20**	60	1	-	Без рециркуляции или с рециркуляцией при кратности 10 обменов/ч и более
	-	60,90,120	-	20,15,10	С рециркуляцией при кратности менее 10 обменов/ч
Общественные и административно-бытовые	По требованиям соответствующих СНиП	60;20***	-	-	-
Жилые	3 м³/ч на 1 м² жилых помещений	-	-	-	-

 

Ориентировочные значения расхода свежего воздуха согласно зарубежных стандартов:

 

Виды помещений	Минимальная производительность по воздуху в расчете на 1-го человека (м³/ч)	Рекомендуемая часовая кратность воздухообмена
Туалеты	(30/-)	4-10
Ванные	(60/-)	6-10
Офисные помещения	40-60	6
Кафе и рестораны	50/3030	10-15
Конференц-залы	30	8
Кухни	-	20/25
Плавательные бассейны	-	6-7
Спортивные залы	30	5
Торговые залы	30	6 м³/ч на м²
Гаражи	-	6-10
Магазины и универсамы	-	3-6

Общая информация:

 

Номинальные значения

Номинальные напряжения/частота.
Максимальные разрешенные значения напряжения: +6%, -10% в соответствии со стандартом DIN IEC 38, плюс максимальная разрешенная частота.
Номинальная мощность.
Максимальная мощность, потребляемая вентилятором от сети переменного тока.
Номинальный ток.
Номинальный ток означает максимальный ток, потребляемый вентилятором от сети переменного тока при номинальном сетевом напряжении.

Акустика

Звуковое давление. Звуковые волны распространяются в воздухе в виде колебаний давления. Уши человека воспринимают колебания давления как звук.
Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).
Наименьшее звуковое давление, которое воспринимает человеческое ухо, 2*10-5 – является порогом слышимости. Самое сильное звуковое давление, которое может вынести ухо (болевой порог) 20 Па, и это считается верхней границей слышимости. Большая числовая разница, измеряемая в Па, между порогом слышимости и болевым порогом создает неудобства при расчете. Поэтому используется логарифмическая шкала, которая основывается на отношении действительного уровня звукового давления к порогу слышимости. Эта шкала использует в качестве единицы измерения децибел (Дб), где 0 Дб соответствует порогу слышимости, а 120 Дб – болевому порогу.
Звуковое давление уменьшается с увеличением расстояния от источника шума и зависит от акустических характеристик помещения и места нахождения источника звука.

Звуковая мощность

Звуковая мощность определяется как количество энергии, передаваемой в единицу времени (Вт), которую испускает источник звука. Звуковая мощность не может быть измерена непосредственно и вычисляется через звуковое давление. Существует логарифмическая шкала для мощности звука, аналогичная шкале звукового давления.
Звуковая мощность не зависит от места расположения источника звука или акустических характеристик помещения, поэтому ее удобно использовать для сравнения акустических характеристик различных вентиляторов.

Частота

Количество колебаний источника звука в единицу времени относительно среднего значения определяется частотой. Частота измеряется как количество колебаний в секунду, при этом одно колебание в секунду равно 1 Герц (Гц). Большое количество колебаний в секунду, т.е. более высокая частота, дает более высокий тон. Человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне 20-20000 Гц. Частоты часто подразделяются на 8 групп, известных как полосы со среднегеометрическими частотами: 63 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц и 8000 Гц.

А-фильтр

Человеческое ухо имеет разную степень чувствительности к звукам различной частоты. Это означает, что звуки с высокой и низкой частотой одинаковой мощности будут распознаваться как два разных звуковых уровня. Говоря проще, мы слышим высокочастотный звук лучше, чем звук с низкой частотой.
Чувствительность слуха также зависит от силы звука. Для компенсации неравномерного восприятия звука на октавные полосы частот накладываются корректировки, так называемые фильтры. Для уровня звукового давления ниже 55 Дб используется А-фильтр. Для уровня 55 и 85 Дб – В-фильтр, а для уровня свыше 85 Дб – С-фильтр.
А-фильтр наиболее часто применяется в вентиляции, накладывая корректировку на каждую октавную полосу частот. Поэтому значения Дб, получаемые с корректировкой А-фильтра, обозначаются как Дб (А).

Поправка на человеческий слух (А-фильтр)

Гц	63	125	250	500	1К	2К<	4К	8К
дБ	-26,2	-16,1	-8,6	-3,2	0	+1,2	+1,2	-1,1