Прямоугольные канальные вентиляторы
Канальные вентиляторы
Описание:
Термин «канальный прямоугольный вентилятор» возник вместе с появлением в 1970-х годах специальных конструкций радиальных вентиляторов с приводом от асинхронных двигателей с внешним ротором. Эти вентиляторы были предназначены для встраивания в воздуховод без изменения его конфигурации.
Такими же свойствами обладают вентиляторы, которые были известны задолго до 70-х годов прошлого века. Это осевые, радиальные прямоточные и смешанные (диагональные) вентиляторы. Некоторые из них теперь носят объединяющее название канальный прямоугольный вентилятор.
Канальный прямоугольные вентиляторы легки в монтаже. Многие из них выпускаются с корпусами, которые имеют многослойные стенки для звукоизоляции вентилятора. Канальный прямоугольный вентилятор позволяют более рационально прокладывать воздуховоды и более эффективно использовать объем зданий. Зачастую, канальные вентиляторы позволяют расположить всю вентиляционную систему за подвесными потолками или сделать несколько локальных систем вместо одной центральной. Такие решения позволяют снизить протяженность воздуховодов.
Наиболее распространены канальный прямоугольный вентилятор с радиальными рабочими колесами. Они наиболее универсальны, потому что развивают более высокие давления, чем другие типы канальных вентиляторов. Их используют не только для простой вытяжки, но и для обслуживания сложных вентиляционных систем с фильтрами и теплообменниками.
Двигатель с внешним ротором:
По-другому такие двигатели ещё называют обращенными двигателями. Основной вклад в появление двигателей с внешним ротором для вентиляторов внесли Х. Циль, В. Гебхардт и Г. Штурм. Благодаря их усилиям, в
Регулирование скорости вращения канального прямоугольного вентилятора:
Применяются 4 метода регулирования скорости вращения двигателя:
— переключением обмоток многоскоростного
— изменением напряжения;
— изменением частоты;
— применением ЕС-технологий.
Два последних метода позволяют регулировать частоту вращения в широком плюсовом и минусовом диапазоне от номинального значения. Использование многоскоростных двигателей не всегда возможно из-за большого шага ступеней регулирования. Их КПД на номинальной скорости примерно на 5% ниже, чем у односкоростного двигателя, а на пониженных скоростях примерно соответствует значениям КПД при регулировании частотным преобразователем. Регулирование скорости вращения двигателя изменением напряжения сети позволяет использовать наиболее дешевые аппаратные средства плавного или многоступенчатого регулирования. С этой целью в асинхронные двигатели с внешним ротором изначально было заложено повышенное омическое сопротивление якоря ротора. Такой двигатель характеризуется «пологой» характеристикой изменения момента от скорости вращения. Цена полученной возможности — повышенные скольжение и тепловые потери.
При использовании более дорогих и не вызывающих проблем с шумом двигателя трансформаторных регуляторов рекомендуемый диапазон регулирования напряжения для
Работа канального прямоугольного вентилятора на более низком напряжении в течении долгого времени вызывает такой нагрев подшипников, что значительно снижается срок их службы.
Низкая энергетическая эффективность асинхронных двигателей, приспособленных для регулирования напряжением, и большие тепловые потери в них при регулировании скорости вращения, стали причиной появления некоторых моделей обращенных асинхронных двигателей с обычной «крутоизогнутой» характеристикой и обращенных вентильных двигателей с возбуждением от высокоэнергетических постоянных магнитов. По-другому их ещё называют ЕС-моторами ЕС-мотор представляет собой электродвигатель постоянного тока, который питается от однофазной сети переменного тока через электронный ЕС-контроллер. Вентильные двигатели имеют очень высокий КПД. Например, в сравнении с
В связи с тем, что вентильные двигатели не могут использоваться без преобразователя, область их применения ограничена. Рассмотрим, что происходит с расходом электроэнергии при использовании разных методов регулирования скорости вращения. Экономическая оценка способов регулирования скорости вращения канального прямоугольного вентилятора показала следующее. В рассмотренных четырех сценариях: 30 и 60% глубина регулирования при 4000 и 8000 часов работы в год и стоимости 1 кВтч — 0,1 Евро, даже в худшем из сценариев частотный преобразователь окупается через 2 года. ЕС-технология в лучшем из сценариев окупается только через 8 лет
Канальные прямоугольные вентиляторы с приводом от двигателей с внешним ротором:
В 1973 году Г. Остберг создал новую конструкцию канального прямоугольного вентилятора в круглом корпусе для использования двигателя с внешним ротором. От ранее существовавших решений, помимо конструкции двигателя, она отличалась конфузорностью задней части корпуса и упрощенным спрямляющим аппаратом в виде двух пластин-«плавников».
В 1974 году канальный прямоугольный вентилятор стала выпускать специально созданная шведская фирма «Каналфлект». Технологичное мотор-колесо, тонколистовые штампованные детали корпуса и кронштейна — спрямляющего аппарата, собираемые без сварки, позволили освоить вентилятор в массовом производстве. Конструкция получилась простой и, самое главное, недорогой. Она удовлетворяла многим потребностям канальной вентиляции и получила всеобщее признание.
В дальнейшем Г. Остберг доработал эту конструкцию для автоматизированной сборки и организовал автоматизированное производство радиальных вентиляторов в круглом корпусе.
Следующей разработкой Г. Остберга стала конструкция более мощного канального вентилятора — в прямоугольном корпусе. Чтобы обеспечить минимальную высоту канального вентилятора при использовании мощных двигателей с внешним ротором, радиальное колесо пришлось расположить в корпусе плашмя.
В корпус вентилятора встроен карман, который на входе в рабочее колесо обеспечивает поворот потока на 900. Во входном кармане располагается направляющий аппарат, который представляет собой пластину, закрепленную на входе в рабочее колесо и ориентированную вдоль корпуса вентилятора. Направляющий аппарат существенно снижает закрутку потока, приводящую к аэродинамическим потерям при повороте потока на входе в рабочее колесо. Рабочее колесо выполнено с вперед загнутыми лопатками, поэтому боковая поверхность отсека рабочего колеса, ограничена спиральной обечайкой.
Без этой обечайки радиальное колесо с вперед загнутыми лопатками не может эффективно работать.
В дальнейшем, в таком же корпусе появились канальный прямоугольный вентилятор с радиальным колесом с назад загнутыми лопатками. Такие колеса могут применяться и без спирального корпуса. В этом случае их называют свободно вращающимися колесами. Отказ от спиральной обечайки позволяет разместить в прямоугольном корпусе колеса большего диаметра и снизить шум вентилятора. Это стало причиной использования плашмя лежащих свободно вращающихся колес.
Появление прямоугольных и квадратных вентиляторов с радиальными прямоточными колесами — результат дальнейшего развития канальных вентиляторов с приводом от двигателей с внешним ротором. Корпуса такой формы с аэродинамической точки зрения предпочтительнее круглого корпуса с упрощенным спрямляющим аппаратом. Углы корпуса являются более эффективным средством для преодоления закрутки выходящего из колеса потока и повышения статического давления вентилятора.
В круглых и квадратных корпусах, наряду с радиальными колесами, используются диагональные колеса. При одинаковых размерах корпуса вентилятора, по сравнению радиальными колесами они обеспечивают больший расход.
Еще одной разновидностью канальных вентиляторов с приводом от двигателя с внешним ротором стали радиальные вентиляторы двустороннего всасывания, помещенные в прямоугольный ящик с многослойными звукоизолирующими стенками и соосно расположенными входным и выходными патрубками. В этой конструкции используется принцип, который был известен задолго до появления двигателей с внешним ротором и реализован в большинстве центральных кондиционеров.
После появления прямоточных канальных вентиляторов в квадратном и прямоугольном корпусах до появления таких же вентиляторов с приводом от стандартных двигателей оставался один шаг и он не заставил себя ждать.
Разработаны и с 2001 года производятся прямоугольные канальные вентиляторы с рабочими колесами с назад и вперед загнутыми лопатками и приводом от встроенного внутрь корпуса стандартного двигателя
Сравнительный анализ конструкций канальных вентиляторов:
В вышеприведенном обзоре отражены некоторые тенденции развития канальных вентиляторов. Главным является то, что наметились:
— отказ от регулирования скорости вращения обращенного асинхронного двигателя напряжением;
— замена обращенного асинхронного двигателя стандартным двигателем.
Ниже приводится сравнение канальных прямоугольных вентиляторов с внешнероторным двигателем и их аналогов со стандартным двигателем.
Особенностью канальных прямоугольных вентиляторов является конкретная связь между размерами их патрубков и поперечным сечением остального сетевого оборудования, которое стандартизовано по типоразмерам патрубков. Это позволяет говорить о некоторых характерных скоростях потока в патрубках канального вентилятора и при сравнении типоразмеров вентиляторов одного семейства или разных видов вентиляторов оперировать давлениями, которые развивает вентилятор на характерных скоростях.
В качестве характерной скорости для прямоугольного вентилятора можно принять скорость 3,5 м/с в проходном сечении присоединительного патрубка, которая присуща работе на приток и на вытяжку через круглые воздуховоды с диаметром примерно равным наименьшему размеру поперечного габарита вентилятора.
За характерную скорость вентилятора для круглых каналов принято 5,5 м/с в проходном сечении присоединительного патрубка, что присуще работе на приток и на вытяжку. При прохождении через фильтры или водяные теплообменники, встроенные в круглые воздуховоды, скорость воздуха в них снижается примерно в
Наиболее важным геометрическим параметром канального прямоугольного вентилятора, который, в частности, определяет возможность размещения вентиляционной системы за потолком, является минимальный размер поперечного габарита вентилятора. Для сравнительной оценки различных видов канальных вентиляторов или при сравнениях внутри типоразмерного ряда вентиляторов целесообразно давление вентилятора на характерной скорости потока приводить к единице величины минимального размера поперечного габарита. Такое давление будем называть приведенным давлением p.
Наиболее важным геометрическим параметром канального вентилятора, который, в частности, определяет возможность размещения вентиляционной системы за потолком, является минимальный размер поперечного габарита вентилятора. Для сравнительной оценки различных видов канальных вентиляторов или при сравнениях внутри типоразмерного ряда вентиляторов целесообразно давление вентилятора на характерной скорости потока приводить к единице величины минимального размера поперечного габарита. Такое давление будем называть приведенным давлением p.
Применение стандартных двигателей в канальных вентиляторах дает дополнительные преимущества. У средних и крупных типоразмеров значительно снижается стоимость привода. Появляются неограниченные возможности увеличения типоразмеров. Резко возрастает ремонтопригодность вентиляторов. Появляется возможность эксплуатации вентиляторов с частотой вращения выше номинальной при использовании частотных преобразователей.
Прямоточная схема имеет явное преимущество по сравнению с плашмя лежащим колесом по соотношению площади выходного отверстия вентилятора и присоединительного патрубка. Нет необходимости применять проставку на выходе для выравнивания потока перед шумоглушителем, что очень важно для вентиляторов в звукоизолированном корпусе.
Устанавливаемый сразу за прямоточным вентилятором трубчатый шумоглушитель работает значительно эффективней, чем установленный через проставку пластинчатый шумоглушитель вентилятора с плашмя лежащим колесом.
При использовании стандартного двигателя в прямоточной схеме появляется возможность получения большого набора характеристик в унифицированном корпусе, что снижает потребность в подгонке аэродинамической характеристики регулятором частоты вращения двигателя. Набор характеристик обеспечивается не только разной скоростью вращения рабочего колеса, но и изменением диаметра и ширины рабочего колеса.
Вывод:
1. Асинхронные двигатели с внешним ротором, приспособленные для регулирования скорости изменением напряжения сети имеют сниженный КПД, а применяемый способ регулирования их скорости в среднем в 2,5 раза менее эффективен в снижении расхода электроэнергии по сравнению с другими современными способами регулирования скорости электродвигателей. Это вынуждает производителей таких двигателей дополнять их другими типами обращенных двигателей и рекомендовать, с целью энергосбережения, альтернативные способы регулирования скорости двигателей.
2. По соотношению «цена — энергетическая эффективность» регулируемый электропривод вентилятора в виде частотного преобразователя и асинхронного двигателя с обычной «крутоизогнутой» характеристикой момент — скорость вращения является наиболее предпочтительным решением.
3. В большинстве случаев применения профессиональной канальной вентиляции целесообразен переход на использование прямоточных вентиляторов с обычными асинхронными двигателями в виду технико-экономических преимуществ как самих вентиляторов, так и частотного регулировании скорости их вращения.
Описание \ Двигатель с внешним ротором \ Регулирование скорости вращения канального прямоугольного вентилятора \ Канальные прямоугольные вентиляторы с приводом от двигателей с внешним ротором \ Сравнительный анализ конструкций канальных вентиляторов \ Вывод \