В каталоге представлены вентиляторы для перемещения дыма  — осевые (с огнестойким и капсулированным двигателем) и радиальные (с огнестойким и общепромышленным двигателем со спиральными, прямоугольным и цилиндрическим корпусом, а также крышного исполнения); вентиляторы для перемещения воздуха — осевые и радиальные (со спиральным, прямоугольным и цилиндрическим корпусом, крышные вентиляторы с вертикальным выбросом); вытяжные вентиляторные установки (с прямоугольным, спиральным и цилиндрическим корпусом), приточные установки вентиляторов с цилиндрическим корпусом, а также принадлежности вентиляторных установок.

Помимо общего описания и фото оборудования, технических характеристик и габаритно-присоединительных размеров вентиляторов, каталог содержит указания по монтажу каждой линейки оборудования, графики производительности в зависимости от типа и мощности используемого двигателя, таблицы размеров для разных положений выпускного патрубка и поправки для вычисления звуковой мощности на среднегеометрических частотах октавных полос.

С продукцией компании можно ознакомиться на сайте АЭРДИН: https://aerdyn.ru/products.html

Т. С. Соломахова, доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник ФГУП «ЦАГИ», председатель ТК 061 «Вентиляция и кондиционирование», otvet@abok.ru

АВОК №6’2011

Среди различных вариантов установки осевых вентиляторов в вентиляционной сети можно выделить две принципиально разные схемы компоновки:

– Компоновка 1 (рис. 1а). Вся сеть с сопротивлением R₁ располагается перед входом в вентилятор (вытяжная система). Выход воздуха осуществляется в атмосферу или в большой объем.

– Компоновка 2 (рис. 1б). Основная сеть с сопротивлением R₂ находится за вентилятором (нагнетательная система). Перед вентилятором также может располагаться участок сети с сопротивлением R₁. Такая компоновка осевого вентилятора, встроенного в систему воздуховодов, наиболее широко применяется в вентиляционных системах.

Рисунок 1. Схемы компоновки осевых вентиляторов в вентиляционной сети: а) сеть располагается на стороне всасывания; б) сеть располагается на стороне нагнетания

Существуют определенные требования к системе воздуховодов, которые непосредственно примыкают к входному и выходному сечениям осевого вентилятора [1]. Эти воздуховоды должны иметь прямолинейные участки длиной не менее 3 калибра перед и не менее 2,5 калибров за вентилятором. За калибр принимается диаметр D корпуса вентилятора. Поперечные сечения примыкающих воздуховодов должны совпадать с поперечным сечением корпуса вентилятора. Несоблюдение указанных выше условий приводит к нарушению устойчивой работы вентилятора и к существенному снижению его паспортной аэродинамической характеристики.

При выборе вентилятора, установленного в сети, кроме его производительности необходимо задавать создаваемое вентилятором давление, которое должно соответствовать сопротивлению сети. Указанные выше схемы установки осевого вентилятора предусматривают различные способы задания необходимого давления.

Полным давлением вентилятора p_v в соответствии с ГОСТ 10616–90 [2] называют разность полных давлений при выходе р₂ из вентилятора и при входе р₁ в него:

p_v = р₂ – р₁. (1)

Полное давление вентилятора складывается из статического p_sv и динамического давления p_dv:

p_v = p_sv + p_dv. (2)

Именно статическое давление является полезным, поскольку оно расходуется на преодоление сопротивления системы. Поэтому очень важно, чтобы вентиляторы имели высокие значения статического давления. Полное или статическое давление определяется фактически непосредственно из испытаний вентилятора на стенде. Динамическое давление является условной величиной и рассчитывается по среднерасходной осевой составляющей скорости v₂ по площади F₂ выходного сечения вентилятора:

p_dv = 0,5ρv₂² ; v₂ = Q/F₂. (3)

В соответствии со стандартами [3, 4] для определения аэродинамических характеристик вентиляторов существует четыре типа стендов (рис. 2), соответствующих стандартным компоновкам вентиляторов в сети:

• А – свободный вход и выход;
• В – свободный вход и выход в нагнетательный трубопровод;
• С – вход из всасывающего трубопровода и свободный выход;
• D – вход из всасывающего трубопровода и выход в нагнетательный трубопровод.

Рисунок 2. Четыре типа стендов для определения аэродинамических характеристик вентиляторов

При испытаниях осевых вентиляторов все стенды должны иметь вспомогательный вентилятор наддува для получения характеристики вплоть до режимов, близких к нулевому статическому давлению или даже к отрицательному статическому давлению.

В соответствии с европейским регламентом [5], определяющим критерии эффективности вентиляторов, при испытаниях на стендах типа А и С со свободным выходом потока из вентилятора должно рассматриваться измеренное статическое давление. А при испытаниях на стендах типа B и D с трубопроводом на выходе должно рассматриваться измеренное полное давление.

Для расчета динамического давления вентилятора необходимо учитывать фактическое его выходное сечение. На стендах типа А и С за выходное сечение следует принимать кольцевое сечение между корпусом вентилятора и втулкой или двигателем, установленным за колесом вентилятора. На стендах типа В и D, когда на выходе из вентилятора установлен воздуховод, за выходное сечение следует принимать сечение воздуховода в виде круга, отстоящее на некотором расстоянии от выхода из вентилятора. На этом участке происходит переход потока из кольцевого сечения в круговое сечение воздуховода (рис. 3): осуществляется выравнивание поля скоростей. Для осевых вентиляторов рекомендуется принимать эффективную длину L этого участка, равную 1,25 калибра [1].

Рисунок 3. Присоединенный участок вентилятора с эффективной длиной L

Будем называть этот участок присоединенным участком вентилятора. Выравнивание поля скоростей сопровождается дополнительными потерями давления, которые могут быть условно рассчитаны как потери на удар, по известной формуле Борда-Карно [6] в виде:

Dp_y = z0,5ρv₂²; z = (1 – F₀/F₁)², (4)

где F₀ и F₁ – площади кольцевого и кругового сечений. Для осевого вентилятора отношение:

F₀/F₁ = (D² – d²)/D² = 1 – n², (5)

где D – диаметр корпуса, d – диаметр втулки, v = d/D – относительный диаметр втулки.

Формулы (4, 5) для расчета потерь давления в присоединенном участке воздуховода могут быть приведены к простому виду:

∆p_у = n⁴ 0,5ρ v₂². (6)

Одновременно присоединенный участок играет роль диффузора, и при его наличии статическое давление вентилятора возрастает (рис. 4). Фактически при таких испытаниях на стендах типа B и D определяется характеристика вентилятора с присоединенным участком сети.

Рисунок 4. Характеристики осевого вентилятора, полученные на стендах типа А и типа В

При выходе из осевого вентилятора, особенно при отсутствии спрямляющего аппарата (СА), установленного за колесом, поток закручен. Кроме осевой имеется окружная составляющая скорости, которая не учитывается при расчете динамического давления вентилятора. Закрутка течения может распространяться на значительное расстояние в воздуховоде. При этом в центре воздуховода возникает возвратное течение по отношению к основному потоку, что сопровождается дополнительными потерями давления на этом участке воздуховода и во всей системе. Поэтому при отсутствии СА установка трубы за вентилятором может привести к значительному снижению полного давления вентилятора без увеличения и даже при возможном снижении статического давления.

Таким образом, при испытаниях одного и того же осевого вентилятора на стендах различных типов можно получить разные характеристики вентилятора (рис. 4). Отличие по величине давления может составлять 10 и более процентов. Поэтому в каталогах, где приводятся характеристики вентиляторов, обычно указывают, на каких стендах получены характеристики и каким образом рассчитывается динамическое давление вентиляторов. Даются дополнительные шкалы со средней скоростью v₂ в выходном сечении и с динамическим давлением p_dv вентилятора, которые должны использоваться при расчете статического давления.

При выборе вентилятора для конкретной вентиляционной системы правильнее всего пользоваться характеристиками, полученными на стенде, соответствующем компоновке вентилятора в этой системе. Если не удается использовать такую характеристику в каталоге, то необходимо вводить корректировку параметров рабочего режима. Рассмотрим особенности выбора осевого вентилятора в указанных выше стандартных компоновках.

Компоновка 1

Поскольку вся сеть располагается на стороне всасывания и динамическое давление вентилятора не используется, то сопротивление системы складывается из потерь давления во всасывающем участке сети

∆p_вс = R₁. (7)

Выбор вентилятора должен осуществляться по характеристике статического давления, полученной на стенде типа А или С.

Если в каталоге приведена характеристика, полученная на стенде типа В или D, то рабочий режим необходимо корректировать, поскольку вентилятор в системе используется без присоединенного участка. И создаваемое вентилятором полное давление должно возрасти на величину потерь давления ∆p_у в присоединенном участке, а динамическое давление должно быть увеличено и рассчитано с учетом кольцевого выходного сечения (рис. 4).

Поскольку доля динамического давления в полном создаваемом давлении велика, особенно при большом диаметре втулки, то существует возможность снизить величину динамического давления путем установки диффузора [7] за выходным сечением вентилятора (рис. 5). При этом снижается полное и динамическое давление, но возрастет статическое давление вентилятора. При этой компоновке также выгодно использовать вентиляторы со СА (рис. 6). За счет раскрутки потока повышается как полное, так и статическое давление вентилятора.

Рисунок 5. Характеристики вентилятора без диффузора (сплошные линии) и с диффузором (пунктирные линии)

Рисунок 6. Характеристики осевого вентилятора без спрямляющего аппарата (сплошные линии) и со спрямляющим аппаратом (пунктирные линии)

Известны варианты установки осевого вентилятора практически без сети, когда воздуховод на входе и на выходе отсутствует. Например, при установке вентилятора в окне или в стене. В этом случае сопротивлением системы является динамическое давление p_dv вентилятора и рабочий режим соответствует нулевому статическому давлению, то есть максимальной производительности вентилятора.

Компоновка 2

Особенность компоновки состоит в том, что система воздуховодов располагается за выходным сечением вентилятора. Не исключается возможность установки участков сети перед вентилятором. Общее сопротивление системы складывается тогда из потерь давления R₁ и R₂ во входном и выходном участках сети и динамического давления потока р_d при выходе из нагнетательного участка сети:

∆p_вс+нг = R₁ + R₂ + p_d. (8)

Выбор вентилятора должен осуществляться по характеристике полного давления, полученной на стенде типа В или D с учетом динамического давления вентилятора, вычисленного по круговому сечению. Если в каталоге приводится характеристика, полученная на стенде А или С с выходным сечением вентилятора в виде кольца, то характеристику нужно корректировать. Кривая полного давления снизится на величину, соответствующую потерям давления ∆p_у в присоединенном участке вентилятора. В этом случае к сопротивлению сети необходимо добавить величину потерь давления ∆p_у в примыкающем воздуховоде, вычисленную по формуле (6).

Необходимо отметить очень важную особенность осевых вентиляторов: течение за рабочим колесом является закрученным. Кроме отмеченной выше осевой расходной составляющей скорости v₂, существует окружная составляющая, причем величина ее уменьшается от втулки к периферии колеса. Средняя величина этой составляющей скорости c_2u зависит от нагруженности колеса, от коэффициента создаваемого давления. Чем выше коэффициент давления вентилятора, тем больше величина скорости c_2u.

В связи с этим при работе вентилятора с нагнетательным воздуховодом необходимо использовать осевые вентиляторы со спрямляющим аппаратом, особенно в случае высоконапорных машин. Спрямляющий аппарат обеспечивает частичную или полную раскрутку потока, выходящего из колеса. Увеличивается статическое и полное давление вентилятора (рис. 6). Улучшаются условия стабилизированного течения в нагнетательном воздуховоде.

Таким образом, при выборе вентилятора для заданной сети необходимо учитывать, на каком стенде получены приведенные в каталоге или паспорте характеристики, каким образом рассчитывалось динамическое давление вентилятора. В случае несоответствия схемы испытательного стенда с компоновкой вентилятора в сети необходимо осуществлять корректировку параметров рабочего режима вентилятора.

Литература

1. AMCA 201–02 Fans and Systems, Air Movement and Control Associations.
2. ГОСТ 10616–90. Вентиляторы радиальные и осевые. Размеры и параметры.М. : Издательство стандартов, 1990.
3. ГОСТ 10921–90. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний.М. : Издательство стандартов, 1991.
4. ISO 5801. Industrial Fans. Performance Testing using Standardized Airways.
5. Commission Regulation (EU) № 327/2011 оf 30 March 2011. Implementing Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council.
6. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М. : Машиностроение, 1986.
7. Брусиловский И.В. Аэроди-намика и акустика осевых вентиляторов. Труды ЦАГИ. Вып. 2056. М., 2004.

Ю. Г. Московко, ООО «ИННОВЕНТ»

АВОК №5’2009

Рассмотрим воздухоприточную систему, состоящую из трех ветвей, непосредственно исходящих из воздухоприточной установки (рис. 1), с рассредоточенной раздачей воздуха.

Рисунок 1. Схема вентиляционной системы: 1 – воздухоприточная установка; 2 – «камера разбора»; 3 – дроссели

Для удобства восприятия на рисунке потери давления изображены пропорционально длине воздуховода, а производительность – его толщине. Примем, что статическое давление на выходе из воздухоприточной установки существенно больше динамического давления потока воздуха в воздуховодах.

При расчете требуемого давления вентилятора выделяется магистральная ветвь, в нашем случае это 3-я ветвь. Вентилятор воздухоприточной установки (далее – основной вентилятор) подбирается на заданный расход и полное давление p_v0, равное потерям в воздухоприточной установке, плюс потери в магистральной ветви.

При стандартной практике проектирования аэродинамические потери в 1-й и 2-й ветвях должны быть равны потерям в магистрали, то есть их потери должны быть искусственно увеличены, соответственно, увеличиваются и общие потери вентиляционной системы. Обычно это делается различными способами, например, за счет увеличения скорости в воздуховодах, установки дроссельных шайб и т. д. Непосредственно же в каждой из ветвей заданный расход через раздающие устройства может быть получен за счет увеличения сопротивления самих раздающих устройств: установкой диафрагм, прикрытием решеток и т. д. В дальнейшем и то и другое именуем термином «дросселирование» и будем называть пассивным воздействием на сеть.

Потери мощности при «дросселировании» определяются по формуле

N_дрос = L_дрос• Dр_дрос /η_v,

где L_дрос – расход через дроссель;

Dр_дрос– перепад давления на дросселе;

h_v – полный КПД вентилятора.

С целью уменьшения потерь, связанных с «дросселированием», спро-ектируем все ветви с минимальными аэродинамическими потерями. Выберем в качестве магистральной ветвь с минимальными потерями, а в остальных ветвях установим вентиляторы-доводчики, компенсирующие соответствующее превышение потерь (рис. 2). Так как такое воздействие на вентиляционную систему приводит к уменьшению общего аэродинамического сопротивления, то в отличие от пассивного «дросселирования» назовем его активным.

Рисунок 2. Активное воздействие на вентиляционную систему: 1 – воздухоприточная установка; 2 – камера разбора; 3, 4, 5 – вентиляторы-доводчики

Установим:

– в «камере разбора» давление равное потерям в первой ветви;

– в ветви 2 – вентилятор-доводчик 5 с производительностью L₃² и давлением равным Dp₂ – Dp₁;

– в ветви 3 – вентилятор-доводчик 3 с производительностью L₃³ + L₄³ + L₅³ и давлением равным Dp₂ – Dp₁;

– в ветви 3 в месте, где потери давления равны потерям давления во 2-й ветви, вентилятор-доводчик 4 с производительностью L₄³ + L₅³ и давлением равным Dp₃ – Dp₂.

Вентилятор воздухоприточной установки в этом случае должен иметь полное давление, равное потерям в установке, плюс потери в 1-й ветви:
p_v0 = SΔр_притi + Dp₁, а потребляемая мощность N_vо = L₀ • p_v0 / h_v0. Суммарная потребляемая мощность всех вентиляторов N_vΣ = N_vо + N_в.д1 + N_в.д2 + N_в.д3; где N_в.д3, N_в.д4, N_в.д5 – потребляемая мощность вентиляторов-доводчиков. Аэродинамическая эффективность приточной системы [1]: h_прит = L₀ (SΔр^н_притi + SL_i ×V²_выхi / 2) / N_vΣ.

В сетях с параллельными ветвями (исходящими непосредственно за воздухоприточной установкой) в ряде случаев предпочтительнее в «камере разбора» поддерживать статическое давление близкое к нулю. Этот элемент воздухоприточной установки назовем «камерой нулевого статического давления» (рис. 3). Основной вентилятор подает необходимое количество воздуха в камеру, преодолевая только аэродинамические потери воздухоприточной установки. Из камеры происходит разбор воздуха вентиляторами-доводчиками, каждый из которых работает на свою ветвь.

Рисунок 3. «Камера нулевого статического давления»: 1, 2, 3 – вентиляторы-доводчики; 4 – камера нулевого статического давления; 5 – воздухоприточная установка

Рассмотрим на примерах аэродинамическую эффективность вентиляционной системы при различных вариантах пассивного и активного воздействия на нее.

Полагаем, что необходимо подать в точки А и В помещения по 18 000 м³/ч чистого воздуха (рис. 4), причем магистральная ветвь аА (ветвь 1) определена конфигурацией помещения и аэродинамические потери в ней минимизированы. В точку В воздух может быть подан различными путями (аВ, бВ, сВ), а также с помощью независимой воздухоприточной установки.

Примем следующие условия при проектировании вентиляционной системы:

– воздуховоды имеют одинаковую площадь поперечного сечения 1 м², скорость потока в воздуховодах V₁ = V₂ = 5 м/с;

– суммарный коэффициент внутренних аэродинамических потерь магистрали, определенный по скорости в воздуховоде, z₁ = 30;

– выход потока происходит непосредственно из воздуховодов со скоростью V_вых = 5 м/с;

– потери, связанные с выходом потока, равны ρV_вых² / 2, полные потери непосредственно в магистральной ветви (с учетом потерь выхода) Dp₁’ =ρV₁² / 2 (z₁ + 1);

– полный КПД вентиляторов равен 0,8;

– потери в приточной установке (входной клапан, фильтр, калорифер, глушитель) равны «нормативным» [1]: SDр_притi = 370 Па.

Рисунок 4. Схема подачи воздуха в помещение, аА – магистральная ветвь

Вентиляционная система с параллельными ветвями, но с сосредоточенной раздачей (раздача воздуха из одного воздухораспределительного устройства в каждой ветви).

Вариант 1. Проектируем воздухоприточную установку с производительностью L₀ = 36 000 м³/ч, работающую на две параллельные ветви (1-я ветвь является магистральной). Положим, удалось спроектировать вторую ветвь минимальной протяженности с суммарным коэффициентом внутренних аэродинамических потерь z₂ = 5 (рис. 5).

Рисунок 5. Вентиляционная система система с двумя параллельными ветвями, без балансировки производительности в ветвях

Включим вентилятор. Если не предприняты меры по выравниванию аэродинамических потерь в ветвях, то расход по ветвям распределится обратно пропорционально полным потерям. Производительность в 1-й ветви в этом случае станет равной 3,06 м³/с, а во второй – 6,94 м³/с (решение не приводится, чтобы не усложнять пример), при этом соответствующие скорости в воздуховодах: 3,06 и 6,94 м/с соответственно. Полные потери давления непосредственно в первой и во второй ветвях (с учетом потерь с выходной скоростью) будут равны SDр’_1,2 = 174 Па*. Полные потери сети: Dp_с = SDр’_ci + SDр_притi = 544 Па, а потребляемая вентилятором мощность N_v0 = 6,8 кВт (здесь p_v0 = Dp_с).

Эффективность вентиляционной системы с несбалансированными расходами: h_прит = 0,567 (определенная по средней скорости выхода потока 5 м/с).

Вариант 2. Как принято в стандартной практике проектирования вентиляционных систем, для выравнивания расходов введем дополнительное аэродинамическое сопротивление во 2-ю ветвь (рис. 6), равное разнице полных потерь в ветвях Dр_дрос = Dр’₁ – Dр’₂. Следует понимать, что при этом увеличивается общее сопротивление системы (по сравнению с системой без балансировки расходов).

Рисунок 6. Вентиляционная система с «дросселированной» второй ветвью и равными расходами

При заданном расходе полные потери 1-й ветви равны 465 Па, а 2-й 90 Па. Перепад давления на дросселе: Dр_дрос = 375 Па (аналогичный эффект можно получить за счет уменьшения сечения воздуховода 2-й ветви и соответствующего увеличения скорости до 11,36 м/с). Потери мощности на дросселе
N_дрос = L₂•Dр_дрос / h_v = 2,34 кВт.

Полное давление вентилятора должно быть равно полным потерям вентиляционной системы – 835 Па. Потребляемая вентилятором мощность N_v = 10,44 кВт, из которой на дросселе теряется 2,34 кВт.

Эффективность вентиляционной системы 0,369, то есть за счет увеличения аэродинамических потерь во второй ветви (на 291 Па) она уменьшилась на 35 %.

Следует понимать, что аэродинамическая эффективность при пассивном воздействии на вентсистему целиком определяется потерями в магистральной ветви. Если же потери в магистральной ветви минимизированы, то аэродинамическая эффективность вентиляционной системы будет абсолютно одинаковой, какими бы путями (например, аВ, бВ, сВ, рис. 4) и с какими потерями мы не доставляли воздух в точку В (если при этом потери второй ветви не превышают потерь в магистральной ветви).

Далее рассмотрим различные варианты активного воздействия на вентиляционную систему.

Вариант 3. Чтобы избежать «дросселирования» 2-й ветви, спроектируем две независимых приточных вентиляционных системы с производительностью по 18 000 м³/ч каждая (рис. 7). Полагаем, что во второй приточной системе суммарный коэффициент аэродинамических потерь остался прежним, то есть z₂ = 5. Для простоты полагаем, что потери в воздухоприточных установках равны «нормативным», а сами «нормативные» потери в приточных установках остались прежними – 370 Па.

Рисунок 7. Две независимых вентиляционных системы

1-я воздухоприточная система. Полное давление вентилятора должно быть равно полным потерям в вентиляционной системе, то есть 835 Па, а потребляемая вентилятором мощность 5,22 кВт. Эффективность 1-й вентиляционной системы 0,369.

Как видно, эффективность первой воздухоприточной системы равна эффективности вентиляционной системы предыдущего варианта (с точностью до равенства «нормативных» потерь в воздухоприточной установке и КПД вентилятора), так как не изменились полные потери.

2-я воздухоприточная система. Полное давление вентилятора должно быть равно полным потерям в вентиляционной системе, то есть 460 Па, а потребляемая вентилятором мощность 2,88 кВт. Эффективность 2-й вентиляционной системы 0,67.

Как видно, эффективность второй приточной системы больше из-за отсутствия потерь мощности на «дросселирование», равных N_v1 – N_v2 = 5,22 – 2,88 = 2,34 кВт, которые, как и следовало ожидать, оказались равны потерям при «дросселировании» 2-й ветви (см. вариант 2).

Суммарная потребляемая мощность двух вентиляторов (N_vΣ) – 8,09 кВт. Определим «эквивалентные» аэродинамические потери давления в системе, состоящей из двух воздухоприточных установок с суммарной производительностью L₀: Dp_с^экв = N_vΣ • h_v / L₀ = 648 Па (что на 22 % меньше, чем при «дросселировании» 2-й ветви (вариант 2)).

Среднюю эффективность двух вентиляционных систем нельзя определить арифметическим сложением, но очевидно, что суммарная эффективность будет в этом случае больше 0,369. Так как и производительности, и потери в приточных установках равны, то можно определить «эквивалентную» эффективность двух вентиляционных систем: 0,476.

Вариант 4. Установим на выходе из воздухоприточной установки «камеру разбора» (рис. 8), в которой будем поддерживать давление, равное потерям полного давления во 2-й ветви, – 90 Па. Считаем, что камера имеет достаточный объем, поэтому внутри камеры полное давление равно статическому. Примем также, что при выходе потока из вентилятора в камеру отсутствуют аэродинамические потери «на удар».

Рисунок 8. Вентиляционная система с «камерой разбора» и вентилятором-доводчиком в 1-й ветви

Очевидно, что по потребляемой мощности это полный аналог двух воздухоприточных установок (если не учитывать потери с выходной скоростью при входе потока в «камеру разбора» и разницу в КПД вентиляторов).

Полное давление основного вентилятора должно быть равно потерям в установке плюс потери во 2-й ветви, то есть 460 Па. Потребляемая мощность основного вентилятора 5,75 кВт.

В «камере разбора», непосредственно в начале первой ветви, установим вентилятор-доводчик, его полное давление должно быть равно потерям в первой ветви минус давление в «камере разбора», то есть 375 Па. Потребляемая мощность вентилятора-доводчика: 2,34 кВт.

Суммарная потребляемая мощность вентиляторов равна 8,09 кВт, то есть равна суммарной мощности двух воздухоприточных установок (см. вариант 3). Эффективность вентиляционной системы 0,476, то есть также равна эквивалентной эффективности двух вентиляционных систем (вариант 3).

«Эквивалентные» аэродинамические потери давления Dp_с^экв = 648 Па, то есть также равны потерям вентиляционной системы, состоящей из двух воздухоприточных установок (вариант 3).

Вариант 5. Установим «камеру нулевого статического давления», в которой будем поддерживать статическое давление близкое к нулю (рис. 9). Как и в предыдущем случае, считаем, что камера имеет достаточный объем, поэтому полное давление равно статическому давлению и отсутствуют аэродинамические потери «на удар». По аэродинамической эффективности это полный аналог схемы с «камерой разбора».

Рисунок 9. Вентиляционная система с «камерой нулевого статического давления» и вентиляторами-доводчиками в каждой ветви

Полное давление основного вентилятора должно быть равно потерям в воздухоприточной установке 370 Па, тогда потребляемая мощность основного вентилятора 4,63 кВт.

Полное давление вентилятора-доводчика, установленного в 1-й ветви, должно быть равно аэродинамическим потерям в этой ветви, то есть 465 Па, а его потребляемая мощность 2,91 кВт.

Полное давление вентилятора-доводчика, установленного во 2-й ветви, должно быть равно потерям в ней: 90 Па, а его потребляемая мощность 0,56 кВт. Суммарная потребляемая мощность вентиляторов 8,09 кВт.

Эффективность вентиляционной системы 0,476, то есть равна эффективности системы с воздухоприточной установкой с «камерой разбора» (см. вариант 4).

«Эквивалентные» аэродинамические потери давления вентиляционной системы 648 Па, то есть также равны потерям системы с воздухоприточной установкой с «камерой разбора» и вентиляционной системы, состоящей из двух воздухоприточных установок.

Полагаем, удалось изменить конфигурацию вентиляционной системы таким образом, что воздух в точку В оказалось возможным подать непосредственно из воздухораздающего устройства, расположенного в воздуховоде.

Вентиляционная система состоит из воздухоприточной установки с производительностью 36 000 м³/ч, воздуховода переменного сечения, в котором поддерживается постоянная скорость 5 м/с (рис. 10). Суммарный коэффициент внутренних аэродинамических потерь воздуховода z₁ = 30. Воздух с одинаковым расходом выходит из двух устройств со скоростью 5 м/с, причем первое устройство расположено на участке воздуховода там, где коэффициент потерь равен 5.

Рисунок 10. Линейная вентиляционная система с «дросселированным» первым раздающим устройством

Система является аналогом рассмотренной выше вентиляционной системы с двумя параллельными ветвями, которые в данном случае имеют «жидкие» границы. Как и в первом случае, производительность в раздающих устройствах устанавливается в зависимости от аэродинамических потерь участков воздуховода (ветвей 1 и 2).

Вариант 6. При стандартной практике проектирования (пассивное воздействие на вентиляционную систему), с целью выравнивания расходов через раздающие устройства, в первом (по ходу воздуха) устройстве необходимо ввести дополнительное аэродинамическое сопротивление (установить дроссель, фильтр, прикрыть решетку и т. д.).

Полное давление вентилятора должно быть равно сумме потерь в воздухоприточной установке плюс потери в длинной ветви, то есть 835 Па, тогда потребляемая вентилятором мощность 10,44 кВт. Так как аэродинамические потери участка воздуховода до первой раздачи равны Dр’₂ = 90 Па, то перепад давления на дросселе Dр_дрос = 375 Па, а потери мощности на нем 2,34 кВт.

Эффективность вентиляционной системы с «дросселированной» 2-й раздачей 0,369, то есть равна эффективности системы с «дросселированной» второй ветвью и равными расходами (пример 2).

Далее рассмотрим варианты активного воздействия на линейную вентиляционную систему.

Вариант 7. Как и в первом случае, чтобы избежать «дросселирования» первого раздающего устройства, спроектируем две независимых приточных вентиляционные системы с производительностью по 18 000 м³/ч каждая. В аэродинамическом смысле это полный аналог рассмотренной выше схемы (пример 3, рис 7) c «эквивалентной» эффективностью 0,476.

Вариант 8. Непосредственно за первой раздачей установим вентилятор-доводчик (рис. 11).

Рисунок 11. Линейная вентиляционная система с вентилятором-доводчиком

Полное давление основного вентилятора должно быть равно потерям в приточной установке плюс потери на участке до первой раздачи, то есть 460 Па. Потребляемая основным вентилятором мощность 5,75 кВт.

Вентилятор-доводчик должен иметь полное давление, равное потерям участка воздуховода за первой раздачей: Dр’₁ = (z₂ – z₁)rV₂² / 2 = 375 Па (динамическое давление на выходе из раздающего устройства в этом случае не учитывается). Потребляемая вентилятором-доводчиком мощность 2,34 кВт. Суммарная потребляемая мощность вентиляторов равна 8,09 кВт.

Эффективность вентиляционной системы 0,476, то есть равна эффективности вентиляционной системы с параллельными ветвями и с вентиляторами-доводчиками.

«Эквивалентные» потери давления в системе 648 Па, что на 22 % меньше, чем при «дросселировании» первого раздающего устройства.

Для наглядности сведем результаты расчетов в таблицу и дадим краткий анализ полученным результатам. При этом следует иметь в виду, что кроме отмеченного увеличения аэродинамической эффективности имеет место также и уменьшение уровня шума излучаемого вентиляторами. Для упрощенного анализа примем, что суммарное излучение шума нескольких вентиляторов равно излучению одного вентилятора с производительностью, равной суммарной производительности вентиляторов, и с полным давлением, равным «эквивалентным» потерям в вентиляционной системе. Оценка корректированного уровня звуковой мощности на выходе производилась пересчетом акустических характеристик вентиляторов ВР 80-70-10-01 и ВР 80-70-12,5-01.

Сравнение способов воздействия на вентиляционные системы:

1. Вентиляционная система с параллельными ветвями и с сосредоточенной раздачей (раздача воздуха из одного воздухораспределительного устройства в каждой ветви).

Активное воздействие с целью уменьшения общих аэродинамических потерь системы за счет разбиения на две независимые вентиляционные системы и установки вентиляторов-доводчиков совместно с «камерой разбора» или «камерой нулевого статического давления» привело к увеличению аэродинамической эффективности на 29 %. При этом эквивалентный уровень звуковой мощности вентилятора уменьшился на 3 дБА (в абсолютных величинах – это уменьшение излучаемой мощности в 2 раза).

2. Линейная вентиляционная система с рассредоточенной раздачей.

Активное воздействие с целью уменьшения общих аэродинамических потерь системы за счет разбиения на две независимых вентиляционные системы и установки вентилятора-доводчика привело к увеличению аэродинамической эффективности на 29 %. При этом корректированный уровень звуковой мощности основного вентилятора уменьшился на 3 дБА.

В данной статье не рассматривались возможность, условия и экономическая целесообразность использования различных способов активного воздействия на вентиляционные системы. В настоящей статье мы рассматривали только способы увеличения аэродинамической эффективности вентиляционных систем, опуская при этом такие известные способы, как уменьшение скорости в воздуховодах, потери в фасонных частях и приточных/вытяжных установках и т. д.

Перечислим основные принципы построения аэродинамически эффективных вентиляционных систем (с минимизированными потерями, связанными с «дросселированием»).

1. Предпочтение следует отдавать простым (неразветвленным) вентиляционным системам.

2. В вентиляционных системах с разветвленными воздуховодами:

– следует исключать ветви с малыми аэродинамическими потерями и с относительно большим расходом;

– следует проектировать ветви с примерно одинаковыми аэродинамическими потерями, чтобы избежать «дросселирования» при балансировке расходов;

– при активном воздействии на вентиляционную систему в качестве магистральной следует выбирать ветвь с относительно большим расходом и минимальными аэродинамическими потерями, а в остальных ветвях использовать вентиляторы-доводчики.

3. В вентиляционных системах с линейными воздуховодами и с рассредоточенным притоком/вытяжкой воздуховоды следует разбивать на ряд участков, в начале которых необходимо устанавливать вентиляторы-доводчики, компенсирующие соответствующие аэродинамические потери.

Таблица 1 (подробнее) Сравнение вентиляционной системы с параллельными ветвями и линейной вентиляционной системы

Литература

1. Караджи В. Г., Московко Ю. Г. Оценка аэродинамической эффективности вентиляционных систем // АВОК. – 2008. – № 7.

* Индекс ‘ означает суммарные потери в воздуховоде.

С. В. Караджи, канд. техн. наук, vg@air-g.ru

В. Г. Караджи, канд. техн. наук, ООО «ЭИР-джи»

АВОК №3’2017

Постановка задачи

Радиальные вентиляторы со спиральным корпусом низкого давления характеризуются высокими аэродинамическими параметрами и уровнями КПД, имеют довольно простую конструкцию. Вот только поток воздуха проходит через такой вентилятор с поворотом на 90°, и, как правило, велика динамическая составляющая в полном давлении вентилятора (высокие скорости в выходной рамке вентилятора). А ведь в ряде задач оптимальным было бы прямое движение потока воздуха через вентилятор, без поворота. При этом применение осевых вентиляторов не всегда возможно ввиду гораздо более низких коэффициентов давления.

Так появились канальные радиальные вентиляторы, среди которых по высоким аэродинамическим характеристикам и эффективности можно выделить канальные радиальные вентиляторы, построенные по схеме «свободное колесо». Эти вентиляторы, действительно, представляют собой радиальное рабочее колесо с загнутыми назад лопатками, работающее в прямоугольном корпусе, стенки которого удалены от рабочего колеса настолько, чтобы не оказывать существенного обратного влияния на аэродинамическую характеристику колеса. Практически вся кинетическая энергия на выходе такого рабочего колеса не восстанавливается и теряется. Поэтому для таких вентиляторов используются аэродинамические характеристики и КПД по статическим параметрам. В соответствии с современными тенденциями экономии энергии научно-исследовательские и поисковые работы ведутся в направлении повышения статического КПД таких рабочих колес за счет оптимизации их геометрии.

В настоящее время некоторые ведущие фирмы подошли, пожалуй, близко к верхнему пределу возможностей такой аэродинамической схемы. Задача имеет оптимум: для повышения статического КПД рабочего колеса надо уменьшать угол установки лопаток на выходе. Однако для повышения коэффициентов расхода и давления необходимо увеличивать угол установки лопаток на выходе колеса и его ширину. Влияет и ряд других факторов. Сегодня реальные статические КПД соответствуют примерно FEG 71 по [1]. И понятно, что дальнейшее улучшение схемы «свободное колесо» будет идти с большим трудом и может оказаться экономически неоправданным, поскольку от потерянной динамики на выходе свободного рабочего колеса избавиться не получится.

Между тем вентиляторы со спиральным корпусом низкого давления типично имеют КПД по полным параметрам около 80 % и выше, и статический КПД уровня 70 % не является проблемой (у хорошей аэродинамической схемы может достигать 80 %). Кроме того, такие вентиляторы создают более высокие коэффициенты давления, чем лучшие вентиляторы по схеме «свободное колесо» при аналогичных рабочих параметрах, поскольку динамика на выходе рабочего колеса частично восстанавливается в статическое давление в диффузоре спирального корпуса. По этим причинам для более широкого применения канальных радиальных вентиляторов необходимо иметь сочетание высоких аэродинамических параметров и КПД спирального корпуса при геометрии канального вентилятора.

Эта проблема не является оригинальной. Ее уже давно и успешно решают. Такие вентиляторы есть и широко применяют в Европе, Америке, во многих странах мира. В нашей стране они пока малоизвестны, если не считать исследования 50-х годов [2, 3]. Это канальные радиальные вентиляторы с круглым корпусом. В Америке они называются «трубными вентиляторами» (tubular fan), поскольку снаружи имеют вид трубы. Но это не те упрощенные канальные вентиляторы, которые имеют вид «горшка» – двигатель с внешним ротором, меняют рабочие параметры под нагрузкой и широко используются в малой вентиляции.

Речь идет о радиальных прямоточных вентиляторах с высокими аэродинамическими характеристиками и высоким КПД. Такие вентиляторы выпускают, например, фирмы TwinCity, Penn-Barry, Greenheck, Soler&Palau.

Мы также занимались и занимаемся разработкой, исследованиями и оптимизацией высокоэффективных радиальных вентиляторов с круглым корпусом. Результатом наших разработок стал новый высокоэффективный радиальный вентилятор с круглым корпусом, имеющий широкую зону работы по производительности.

Высокоэффективный радиальный вентилятор с круглым корпусом

Схема радиального вентилятора с круглым корпусом показана на рис. 1. Как и в вентиляторе со спиральным корпусом, в нем есть аналогичные входной коллектор, радиальное рабочее колесо с загнутыми назад лопатками, электродвигатель. Основное отличие заключается в том, что вместо спирального корпуса используется круглый цилиндрический корпус. В отличие от диффузора спирального корпуса здесь функции диффузора выполняет осевой лопаточный спрямляющий аппарат, установленный в кольцевом канале корпуса после рабочего колеса. В принципе восстановить статическое давление на выходе радиального рабочего колеса с достаточно близкой эффективностью (но со своими особенностями) можно с помощью разных диффузоров. В данном вентиляторе установлен осевой лопаточный спрямляющий аппарат, наилучшим образом соответствующий конструкции вентилятора. Поэтому есть основания считать, что аэродинамические характеристики такого вентилятора не должны сильно отличаться от спирального корпуса с аналогичным рабочим колесом, что было подтверждено экспериментами.

Рисунок 1. Схема радиального вентилятора с круглым корпусом

На рис. 2 показаны безразмерные аэродинамические характеристики и КПД, полученные при испытаниях прямоточного радиального вентилятора РКН-1 на стенде по схеме С. На рис. 3 показаны аналогичные характеристики для еще одной модификации вентилятора с круглым корпусом РКН-2, который отличается геометрией рабочего колеса.

Рисунок 2. Безразмерные рабочие характеристики канального радиального прямоточного вентилятора с круглым корпусом РКН-1 (приведены для № 4 на 1500 об/мин)

Рисунок 3. Безразмерные рабочие характеристики канального радиального прямоточного вентилятора с круглым корпусом РКН-2 (приведены для № 4 на 1500 об/мин)

Из рис. 2, 3 видно, что вентиляторы имеют хорошие аэродинамические характеристики и КПД, превышающие аналогичные характеристики вентиляторов, выполненных по схеме «свободное колесо». Но поскольку данные вентиляторы предполагается использовать в ряде задач вместо радиальных вентиляторов со спиральным корпусом, сравним их с самыми распространенными радиальными вентиляторами со спиральным корпусом на отечественном рынке – ВР 80–75 и ВР 86–77. Выполним сравнение, например, для вентиляторов № 5 с частотой вращения рабочего колеса 1500 об/мин.

На рис. 4 приведено сравнение габаритов радиальных вентиляторов № 5 со спиральным корпусом ВР 80–75, ВР 86–77 и соответствующего вентилятора № 5 с круглым корпусом РКН-1. Поскольку вентиляторы используют близкие по размерам рабочие колеса и входные коллектора, а также практически одинаковые электродвигатели, то осевая протяженность круглого корпуса почти такая же, как и у радиальных вентиляторов со спиральным корпусом. Входное и выходное отверстия вентилятора РКН-1 круглые и практически такие же, как входное отверстие у вентиляторов со спиральным корпусом. Диаметр круглого корпуса меньше габарита спирального корпуса. Таким образом, видно конструктивное преимущество вентилятора с круглым корпусом.

Рисунок 4. Сравнение геометрии радиальных вентиляторов № 5 со спиральным корпусом , ВР 86–77 (имеют одинаковые размеры) и с круглым корпусом РКН-1 (показан красным цветом)

Заключение

Если сравнить аэродинамические характеристики рассматриваемых вентиляторов (рис. 5, 6), можно видеть, что радиальные вентиляторы со спиральным корпусом ВР 80–75 и с круглым корпусом РКН-1 имеют близкие аэродинамические характеристики. Следовательно, вентилятор с круглым корпусом может использоваться вместо вентилятора со спиральным корпусом ВР 80–75. То же самое относится и к вентилятору ВР 86–77, который имеет такое же практически статическое давление, как и вентилятор с круглым корпусом РКН-1. При этом оказалось, что данные вентиляторы имеют сравнимые уровни КПД. Вентилятор с круглым корпусом РКН-2 имеет существенно более широкую область работы и может использоваться при необходимости получить большие производительности при тех же размерах вентилятора.

Рисунок 5. Сравнение аэродинамических характеристик вентиляторов ВР 80–75 и РКН-1, РКН-2

Отметим также, что у вентиляторов с круглым корпусом существенно меньше разница между полным и статическим давлением, чем у вентиляторов со спиральным корпусом. Это значит, что скорости на выходе круглого корпуса заметно ниже, чем на выходе спирального корпуса, и его проще согласовывать с сетью.

Рисунок 6. Сравнение аэродинамических характеристик вентиляторов ВР 86–77 и РКН-1, РКН-2

Круглый корпус вентилятора дает возможность довольно просто управлять аэродинамической характеристикой каждого вентилятора в широких диапазонах производительности (изменяя ширину рабочего колеса), что позволяет во многих случаях отказаться от применения частотного привода (если вентилятор выбирается на конкретный рабочий режим).

Особенности аэродинамической схемы позволили получить вентилятор с низкими уровнями тональных составляющих шума в отличие от радиальных вентиляторов со спиральным корпусом (нет взаимодействия с языком спирального корпуса, и цилиндрические, а не плоские поверхности корпуса вентилятора); конструктивно несложно делать вентиляторы с внутренним звукопоглощением для дополнительного снижения шума вентилятора.

Кроме этого радиальный вентилятор с круглым корпусом имеет следующие преимущества:

• может использоваться как в горизонтальном, так и в вертикальном положении;
• в вертикальном положении легко трансформируется в крышный вентилятор;
• может использоваться в качестве вентилятора подпора в системах дымоудаления;
• электродвигатель внутри круглого корпуса находится в цилиндрическом обтекателе. Превращая цилиндрический обтекатель двигателя в замкнутую вентилируемую полость, его можно использовать в качестве высокотемпературного вентилятора или вентилятора дымоудаления (при соответствующем материале рабочего колеса).

Это лишь некоторые очевидные примеры применения радиального вентилятора с круглым корпусом. Перспективы применения данного типа промышленных вентиляторов для решения задач заказчика очевидно велики.

Литература

1. ГОСТ 31961–2012 «Вентиляторы промышленные. Показатели энергоэффективности». М., 2012.
2. Исследование радиально-осевых спрямляющих аппаратов / Серия «Промышленная аэродинамика»: Сб. № 6. БНИ. М., 1955.
3. Брусиловский И. В. Прямоточные центробежные вентиляторы / Серия «Промышленная аэродинамика»: Сб. № 9. БНИ. М., 1957.

АВОК №2’2011

Радиальный вентилятор представляет собой лопаточную машину, предназначенную для перемещения заданного секундного расхода воздуха через заданную вентиляционную сеть с соответствующим аэродинамическим сопротивлением. Для решения этой задачи вентилятор обеспечивает требуемую производительность при необходимом полном давлении. Побочным техническим результатом является излучение вентилятором шума. Этот шум «засоряет» окружающую среду. Шум радиального вентилятора имеет в основном аэродинамическое происхождение. С точки зрения теории размерности, уровни шума определяются объемной производительностью и полным давлением вентилятора. Это является принципиальным положением, определяющим возможности снижения аэродинамического шума вентилятора за счет правильного, аэродинамически и энергетически эффективного проектирования вентиляционной сети с учетом особенностей применения вентиляционной системы [1].

Учитывая аэродинамическую природу шума вентилятора можно отметить следующее. Основным источником шума является рабочее колесо. Генерируемый им шум распространяется из входного отверстия вперед по каналу системы (или в свободное пространство), из выходного отверстия вниз по потоку по системе, через корпус вентилятора в окружающее пространство.

Радиальный вентилятор с загнутыми назад лопатками рабочего колеса

Рассмотрим более подробно радиальный вентилятор, имеющий рабочее колесо с загнутыми назад лопатками. Такие рабочие колеса широко используются в вентиляторах, поскольку обеспечивают преобладание статического давления в полном давлении вентилятора. Вентиляторы с такими рабочими колесами (со спиральным корпусом, канальные, крышные) имеют высокие значения КПД по статическим параметрам. Это позволяет использовать рабочие колеса с сильно загнутыми назад лопатками вообще без спирального корпуса (например, крышные или канальные вентиляторы).

В случае вентиляторов с загнутыми назад лопатками рабочего колеса шум на входе (рис. 1) и выходе вентилятора, как правило, имеет хорошо выраженные дискретные составляющие на частоте следования лопаток рабочего колеса f_л = nz/60 и нескольких первых ее гармониках f_лк = кnz/60, к = 2, 3… (n – частота вращения рабочего колеса, об/мин; z – количество лопаток рабочего колеса).

Рисунок 1. Типичный узкополосный спектр уровней звукового давления на входе радиального вентилятора с загнутыми назад лопатками рабочего колеса

Снижение шума на входе радиального вентилятора, имеющего рабочее колесо с загнутыми назад лопатками, представляет значительный интерес в связи с широким применением таких вентиляторов и в связи с наличием выраженных тональных (дискретных) составляющих в шуме вентилятора, которые неприятны для восприятия. Поскольку дискретные составляющие, связанные с частотой следования лопаток рабочего колеса, как правило, играют определяющую роль в шуме на входе таких вентиляторов, представляет интерес именно их снижение. Такие работы проводятся многими авторами и фирмами. В простейшем случае перед входом вентилятора устанавливают глушитель шума того или иного типа.

Однако наибольший интерес представляет воздействие непосредственно на аэродинамический источник шума. Информация в печати о таких работах очень ограничена. Но отдельные результаты этих работ можно заметить в конкретных конструкциях рабочих колес с загнутыми назад лопатками, выпускаемых некоторыми ведущими производителями радиальных вентиляторов [2, 3, 4]. Так, например, на рис. 2а показано рабочее колесо [2], обеспечивающее пониженные уровни аэродинамического шума. Снижение шума на входе предположительно связано с формой входной части лопаток рабочего колеса. Кроме того, лопатка является сильно загнутой назад, пространственно изогнутой.

Рисунок 2. Малошумные колеса: а) R4D [2]; б) RH…G [3]

На этом же рисунке показан еще пример – рабочее колесо RH…G [3].

Будем исходить из предположения, что тональный шум на входе вентилятора связан с аэродинамическим взаимодействием потока с лопатками рабочего колеса, в существенной мере с передней кромкой лопатки [5]. В таком случае можно разработать оптимальную форму передней кромки лопатки, которая должна способствовать снижению тонального шума на частоте следования лопаток на входе вентилятора. Такие поисковые исследовательские работы были нами выполнены. В результате были изготовлены опытные образцы рабочего колеса с загнутыми назад лопатками (рис. 3). Для исследований было взято выпускаемое нами серийное рабочее колесо с загнутыми назад лопатками, типичное для отечественного рынка таких рабочих колес. У лопатки была изменена форма входной части таким образом, чтобы минимально повлиять на аэродинамические характеристики рабочего колеса и максимально повлиять на его тональный шум.

Рисунок 3. Фото входа в рабочее колесо со специальной формой входной части лопаток для снижения тонального шума на входе вентилятора

Результаты испытаний

Рабочее колесо с усовершенствованной формой лопатки и такое же серийное колесо были испытаны в составе канального вентилятора и вентилятора со спиральным корпусом с целью выявления влияния формы передней кромки лопаток на аэродинамические и акустические характеристики вентиляторов.

Эти работы позволили разобраться с физикой влияния входной части лопатки на тональную составляющую шума на входе и отработать такую форму передней кромки, при которой без существенных изменений аэродинамической характеристики вентилятора удалось снизить шум на входе вентилятора на лопаточной частоте и ее гармониках и, соответственно, снизить общий шум на входе вентилятора [6] (рис. 4, 5). На рис. 5 представлены узкополосные спектры уровней звукового давления на входе образцов вентиляторов. Шум измерялся в контрольной точке на оси входного отверстия на расстоянии 1 м от него. На выходе вентилятора был установлен глушитель шума. Вентиляторы работали вблизи максимальных значений КПД (коэффициент производительности примерно φ ~ 0,30–0,33). Сеть при этом для каждого вентилятора при акустических измерениях была одна и та же. Единственное отличие состояло в количестве лопаток рабочего колеса: у серийного колеса было 13 лопаток, у модифицированного колеса – 11 лопаток. Из рис. 5 видно, насколько удалось снизить шум на лопаточной частоте и ее первой гармонике за счет профилирования входной части лопаток рабочего колеса. Кроме того, поскольку изменение входной части лопатки привело к некоторому улучшению аэродинамики межлопаточных каналов, было получено некоторое снижение уровней шума и на выходе канального вентилятора.

Рисунок 4. Безразмерные аэродинамические характеристики канального вентилятора с серийным рабочим колесом и малошумным рабочим колесом

Рисунок 5. Сравнение узкополосных спектров уровней звукового давления на входе канального вентилятора с серийным рабочим колесом и с малошумным рабочим колесом на режиме, близком к номинальному; сеть одна и та же

На рис. 6 приведены результаты измерения уровней звукового давления в октавных полосах частот на входе типичного вентилятора низкого давления со спиральным корпусом. Вентилятор испытывался с серийным колесом и с малошумным колесом, отличающимся наличием предкрылков, показанных на рис. 3. Из этого рисунка также видно, что малошумное рабочее колесо работает и в спиральном корпусе.

Рисунок 6. Октавные спектры уровней звукового давления на входе радиального вентилятора низкого давления со спиральным корпусом на режиме, близком к номинальному, с серийным рабочим колесом и с малошумным колесом. Сеть одна и та же; производительность примерно одна и та же

Для подтверждения справедливости технического решения такие же испытания проводились и с другими вентиляторами, с канальными и со спиральными корпусами. Испытывались как отечественные рабочие колеса, так и импортные малошумные европейского производства. Разработанный нами подход к профилированию передней кромки лопаток рабочего колеса во всех случаях приводил к снижению уровней дискретных составляющих и общего шума на входе вентиляторов. Например, на рис. 7 приведены узкополосные спектры уровней звукового давления на входе одного из типичных представителей импортных канальных вентиляторов (схема со свободным колесом), для которого также получено снижение уровней шума на лопаточной частоте и ее гармониках.

Рисунок 7. Узкополосные спектры уровней звукового давления на входе импортного канального вентилятора (схема со свободным колесом)

Таким образом, правильное формирование входной части загнутых назад лопаток радиального рабочего колеса, как правило, позволяет существенно снизить шум на входе радиального вентилятора.

Литература

1. Караджи В. Г., Московко Ю. Г. Способы увеличения аэродинамической эффективности вентиляционных систем // АВОК. – 2009. – № 5.
2. Каталог EBM Papst, 2010.
3. Каталог Ziehl-Abegg, 2010.
4. Каталог Novenco (c сайта фирмы).
5. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е. Я. Юдин, Л. А. Борисов, И. В. Горенштейн и др.; Под общ. ред. Е. Я. Юдина. – М. : Машиностроение, 1985.
6. Караджи В. Г., Московко Ю. Г. Радиальное рабочее колесо (варианты), лопатка для него и канальный вентилятор с этим рабочим колесом. Международная заявка OW 2007 / 091923 А1, 2007.

АВОК №1’2007

1. Типы стендов для аэродинамических испытаний вентиляторов

В соответствии с Международным стандартом ISO 5801 [1] и отечественным стандартом ГОСТ 10921– 90 [2] существуют четыре типа стендов, на которых могут быть получены в лабораторных условиях аэродинамические характеристики вентиляторов. Эти стенды максимально приближены к четырем реально существующим компоновкам вентиляторов в сети. Схемы этих стендов приведены на рис. 1.

Рисунок 1. Схемы стендов для аэродинамических испытаний вентиляторов в лабораторных условиях: а) стенд типа А; б) стенд типа B; в) стенд типа C; г) стенд типа D

• Стенд типа А выполняют в виде камеры всасывания достаточно большого объема. Этот стенд является классическим, поскольку он имитирует идеальные условия работы вентилятора со свободными входным и выходным отверстиями.

• Стенд типа В представляет собой трубопровод, установленный за выходным сечением вентилятора. Размеры этого сечения должны соответствовать размерам поперечного сечения трубопровода. На этом стенде получают характеристики вентилятора, работающего в нагнетательной сети.

• Стенд типа С имеет трубопровод, расположенный перед входным отверстием вентилятора, с поперечным сечением, соответствующим этому сечению. Здесь имитируются условия работы вентилятора на всасывание.

• Стенд типа D выполняют с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, примыкающими непосредственно к входному и выходному сечениям вентилятора. Этот стенд имитирует наиболее часто встречающиеся условия работы вентилятора во всасывающе-нагнетательной сети.

В стандартах [1, 2] указаны требования к конструкции, размерам и габаритам перечисленных выше стендов. Даны рекомендации по расположению измерительных сечений, предложена методика проведения испытаний. Следует отметить, что один и тот же вентилятор, испытанный на стендах разных типов, будет иметь различные характеристики. Это связано с различными условиями входа в вентилятор (входной коллектор или трубопровод) и выхода из него (свободный выход или трубопровод). Поэтому в каталогах, где приводятся аэродинамические характеристики вентиляторов, всегда указывается, на каком стенде проводились испытания вентилятора и какой компоновке вентилятора с сетью соответствуют эти характеристики.

Наилучшую характеристику вентилятора с высокими значениями создаваемого давления и КПД получают на классическом стенде типа А при свободном входном и выходном сечениях. Наиболее низкие характеристики вентилятора получают при испытаниях на стендах типов В и D, когда за выходным сечением вентилятора расположен трубопровод. В этом случае в начальном участке трубопровода происходит выравнивание параметров выходящего из вентилятора потока, сопровождаемое дополнительными потерями давления. Снижение создаваемого вентилятором давления и КПД на некоторых режимах может достигать 5 %. Однако характеристики, полученные на этих стендах, соответствуют реальным условиям работы вентилятора в нагнетательной сети. При использовании же в этом случае характеристик вентилятора, полученных на стенде типа А, необходимо предусматривать некоторый запас по давлению на 3–5 %.

2. Требования к установке вентилятора в сети

При проектировании вентиляционной системы необходимо не только точно рассчитать сопротивление сети и выбрать вентилятор, имеющий заданные параметры, но и правильно расположить вентилятор в системе. Основные требования к эффективной работе вентилятора в сети с характеристиками, полученными на указанных выше стендах, сводятся к созданию равномерного поля скоростей в непосредственной близости от входного и выходного сечений вентилятора. Особенно важно обеспечить равномерность потока при входе в вентилятор.

Выполненные многочисленные исследования [3–5] показали, что для эффективной работы вентилятора в нагнетательной сети необходимо на входе вместо фланца устанавливать входной коллектор (рис. 2а). При этом выигрыш КПД может достигать 2–3 %. Если вся сеть располагается на стороне всасывания, то за выходным сечением вентилятора следует размещать хорошо спроектированный диффузор (рис. 2б, в). При этом существенно снижается динамическое давление вентилятоа и уменьшается суммарное сопротивление сети.

Свободные входные и выходные сечения вентилятора не должны быть затенены близко расположенными стенками и громоздким оборудованием. Расстояние до ближайших стенок и панелей от рассматриваемых сечений должно быть не менее одного калибра (рис. 2г, д). За калибр принимается характерный размер сечения: диаметр D для круглого сечения и гидравлический диаметр D_г для сечения прямоугольной или какой-либо другой формы. Гидравлический диаметр рассчитывается по формуле:

D = 4F / П, (1)

где F и П – площадь и периметр рассматриваемого сечения соответственно.

При работе вентилятора во всасывающе-нагнетательной сети необходимо обеспечить прямолинейные участки воздуховодов непосредственно перед и за вентилятором. Длина входного участка должна быть не менее 4D для осевого вентилятора и 3D для радиального вентилятора (рис. 2е), где D – диаметр входного сечения вентилятора. Длина выходного участка, непосредственно примыкающего к вентилятору, должна составлять не менее двух калибров.

Очень важно, чтобы площадь и конфигурация входного и выходного сечений вентилятора соответствовали площади и конфигурации сечений примыкающих воздуховодов. При равной площади указанных сечений и различии в их конфигурации необходимо между вентилятором и воздуховодами размещать переходники длиной не менее одного калибра. Коэффициент сопротивления такого переходника z ≈ 0,1.

Рисунок 2. Рекомендованные компоновки вентилятора в сети: a) осевой вентилятор с входным коллектором; б) осевой вентилятор с диффузором на выходе; в) радиальный вентилятор с диффузором на выходе; г) осевой вентилятор с экранами на входе; д) радиальный вентилятор с экранами на выходе; е) осевой вентилятор во всасывающе-нагнетательной сети

Недопустимо устанавливать вентилятор в воздуховодах, у которых поперечное сечение меньше, чем входное и выходное сечения вентилятора. Воздуховод меньшего сечения перед входом в вентилятор, особенно в осевой, нарушает работу периферийных сечений колеса, снижает создаваемое давление и производительность. При сужении выходного сечения вентилятора происходит нежелательное увеличение скорости в этом сечении. Кроме того, в случае осевого вентилятора увеличивается закрутка выходящего потока, что приводит к перемещению рабочего режима вентилятора в сторону меньших расходов и нарушению его нормальной работы.

При необходимости установки вентилятора в воздуховоды как меньшего, так и большего поперечного сечения, следует использовать переходные каналы в виде диффузоров и конфузоров. Однако установка этих и других элементов в виде, например, поворотных участков, в непосредственной близости от вентилятора нарушает условия равномерности поля скоростей в сечениях перед и за ним. При этом не обеспечиваются условия проведения испытаний вентиляторов на стендах. В этих случаях приведенная в каталоге аэродинамическая характеристика должна быть скорректирована.

Исследованием влияния различных входных и выходных эле-ментов на характеристику вентилятора занимались многие авторы [3–9]. Рассмотрим наиболее часто встречаемые в вентиляционной практике входные и выходные элементы сети и оценим их влияние на аэродинамическую характеристику вентилятора.

3. Влияние входных элементов

В качестве входных элементов используют (рис. 3) поворотные колена (простые и многозвенные), входные коробки, щелевые патрубки, диффузоры. Если эти элементы располагаются на достаточном расстоянии от входного сечения вентилятора, то их можно рассматривать как элементы сети и рассчитывать потери давления Dp в них по известной формуле:

Здесь z – коэффициент сопротивления элемента, r – плотность перемещаемой среды, с – средняя скорость в характерном сечении элемента. Значения коэффициента z для элементов различной конфигурации приведены, например, в справочнике [8].

Если элемент расположен непосредственно перед входом в вентилятор, недостаточно рассчитать потери давления в нем. Необходимо учесть ухудшение исходной характеристики вентилятора за счет неравномерного поля скоростей за этим элементом. Особенно сильно ухудшается характеристика вентилятора, если сегментная часть его входного сечения будет закрыта или затенена [4].

3.1. Поворотные колена

Для осуществления поворота потока (обычно на 90°) служат простые (двухзвенные) и составные (многозвенные) поворотные колена. Известно [8], что в изогнутых трубах и каналах вследствие изменения направления потока появляются центробежные силы, направленные от центра кривизны к внешней стенке трубы. Это приводит к повышению давления у внешней стенки и понижению его у внутренней стенки, что связано с переходом потока из прямолинейного участка трубопровода в изогнутый до полного поворота. Скорость потока, соответственно, получается меньшей у внешней стенки и большей у внутренней, что может привести к отрыву потока.

Наибольшие потери давления и степень неравномерности потока возникают при острой кромке изгиба внутренней стенки канала. При простом колене (рис. 3а) с углом поворота потока на 90° область отрыва потока у внутренней стенки за поворотом занимает практически половину сечения трубы. Коэффициент потерь давления в таком колене z = 1,2. Естественно, что при установке данного элемента непосредственно перед входом в вентилятор получают значительное ухудшение его аэродинамических характеристик. Наибольшее ухудшение характеристик происходит у высокорасходных осевых вентиляторов и радиальных вентиляторов с загнутыми вперед лопатками колеса с большой скоростью течения во входном патрубке.

На рис. 4 приведены безразмерные характеристики радиального вентилятора со свободным входом (сплошные кривые) и с простым коленом на входе при различных углах a его установки по отношению к выходному сечению вентилятора. Частичное снижение кривой давления y(j) на величину

происходит из-за потерь давления во входном элементе, а частично из-за дополнительных потерь давления в вентиляторе, вызванных неравномерным полем скоростей перед входом в него. Здесь  – относительный диаметр минимального сечения входного патрубка,  – относительная среднерасходная скорость потока в этом сечении, D₂ и u₂ – диаметр и окружная скорость колеса. Для представленного на рисунке вентилятора эти дополнительные потери составляют приблизительно половину потерь давления в колене. Изменение угла a установки колена, определяемого как угол между направлениями средних скоростей в выходном и входном сечениях вентиляторной установки и отсчитываемого в направлении движения часовой стрелки, мало изменяет характеристику вентилятора.

Рисунок 3. Элементы, устанавливаемые перед входом в вентилятор: a) простое колено; б) составное колено; в) входная коробка; г) щелевой патрубок

Таким образом, суммарные потери давления в простом колене, учитывающие как снижение характеристики вентилятора, так и потери давления в самом элементе, составляют

Такого резкого ухудшения характеристики при установке перед входом простого колена не наблюдается для радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками колеса. Это объясняется небольшими значениями относительной скорости при входе в колесо, а также тем, что входной патрубок у таких вентиляторов имеет конический суживающийся участок с последующим расширением. Происходит некоторое выравнивание поля скоростей в минимальном сечении такого патрубка и ослабление влияния простого колена. В этом случае суммарные потери давления в патрубке составляют:

Отметим, что удаление простого колена от входного отверстия вентилятора на расстояние, равное одному-двум диаметрам D₀, существенно не улучшает аэродинамическую характеристику вентилятора, т. к. неравномерность потока при входе в вентилятор сохраняется.

Рисунок 4. Аэродинамические характеристики высокорасходного радиального вентилятора с простым коленом на входе по данным работы [3]

Рисунок 5. Аэродинамические характеристики высокорасходного радиального вентилятора с составным коленом на входе по данным работы [3]

Более благоприятным является поворот потока на 90° перед входом в вентилятор при помощи составного (многозвенного) колена (рис. 3б). Даже у высокорасходного радиального вентилятора не наблюдается резкого снижения кривой давления (рис. 5). Максимальный КПД при угле a = 0° уменьшается всего на 3 %. Здесь можно отметить две причины. Во-первых, коэффициент сопротивления показанного на рисунке четырехзвенного колена составляет всего 0,2 по данным справочника [8]. Во-вторых, степень неравномерности потока за таким элементом значительно меньше. Суммарный коэффициент сопротивления z многозвенного колена может быть принят равным 0,35.

Однако изготовление такого колена представляет известные трудности и при установке его перед вентилятором требуется достаточно большое свободное пространство. При необходимости осуществить поворот потока перед входом в вентилятор в ограниченных габаритах целесообразно применять специальные входные коробки.

Литература

1. ISO 5801. Industrial fans. Performance testing using standardized airways.

2. ГОСТ 10921–90. «Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний».

3. Центробежные вентиляторы / Под ред. Т. С. Соломаховой. – М. : Машиностроение, 1975.

4. Брусиловский И. В. Аэродинамика и акустика осевых вентиляторов // Труды ЦАГИ. – Вып. 2650. – М. : Изд. отд. ЦАГИ, 2004.

5. Рекомендации по расчету гидравлических сопротивлений сложных элементов систем вентиляции. – М. : Стройиздат, 1981.

6. Дейч М. Е., Зарянкин А. Б. Газодинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин. – М. : Энергия, 1970.

7. Довжик С. А., Картавенко В. М. Экспериментальные исследования влияния закрутки потока на эффективность кольцевых каналов и выходных патрубков осевых турбомашин // Промышленная аэродинамика. – Вып. 31. – М. : Машиностроение, 1966.

8. Идельчик И. В. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М. : Машиностроение, 1975.

9. Чебышева К. В., Соломахова Т. С. Влияние входных элементов центробежных вентиляторов на их аэродинамические характеристики // Промышленная аэродинамика. – Вып. 31. – М. : Машиностроение, 1974.

АВОК №7’2012

Известно, что промышленные вентиляторы, используемые в системах вентиляции, отопления и кондиционирования в зданиях, а также в различных производственных и технологических процессах, потребляют более 20% вырабатываемой электроэнергии. Поэтому увеличение энергоэффективности вентиляторов, снижение потребляемой ими мощности в совокупности с рациональным их использованием в системах является весьма актуальной проблемой. Снижение доли энергоресурсов, расходуемых на привод вентиляторов, одновременно решает задачу повышения экологической безопасности в стране и в мире.

Важность указанной проблемы подтверждается принятым в России законом № 261-Ф3 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» [1], в котором определяются требования к энергосбережению и к необходимости введения классов энергоэффективности изготавливаемой продукции. Цель этих требований состоит в том, чтобы заинтересовать производителей повышать качество изготавливаемого оборудования и стимулировать покупателей приобретать оборудование с более высокими показателями энергоэффективности.

В нашей стране еще в 90-е годы прошлого столетия были сформулированы требования к повышению эффективности работы вентиляторов. В ГОСТ 5976–90 [2] было предложено оценивать аэродинамические качества серии вентиляторов по испытаниям типопредставителя с диаметром колеса не менее 630 мм. Характеристики геометрически подобных вентиляторов этой серии других размеров получаются путем пересчета по известным формулам с учетом сжимаемости, числа Рейнольдса Re и масштабного эффекта [3]. Однако с уменьшением размеров вентиляторов не удается обеспечить полное геометрическое подобие образцов, и величина η_max обычно снижается: проявляется действие масштабного эффекта.

В ГОСТ 5976–90 приводится необходимое условие для максимального значения полного КПД η_max серийных радиальных вентиляторов в зависимости от диаметра колеса D в виде

где η_max630– максимальное значение полного КПД, соответствующее характеристике вентилятора с диаметром колеса D = 630 мм. Это условие ограничивает применение вентиляторов с низким КПД.

Формула (1) получена в результате обобщения экспериментальных исследований нескольких серий радиальных вентиляторов разных типоразмеров [4]. В формуле (1) диаметр D выражается в миллиметрах и находится в диапазоне от 125 до 630 мм. При больших значениях диаметра D > 630 мм удается обеспечить полное геометрическое подобие образцов, и для этих типоразмеров величина η_max принята постоянной. Зависимость предельного значения максимального КПД вентилятора от диаметра колеса для разных серий вентиляторов, соответствующая формуле (1), приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Зависимость максимального значения КПД от диаметра рабочего колеса для вентиляторов одной серии

Кроме того, в ГОСТ 5976–90 приводится требование выбирать рабочий режим вентилятора в области рабочего участка характеристики, в котором величина КПД должна отличаться от величины η_max не более чем на 10%. Это условие повышает эффективность системы, в которой работает вентилятор.

Новые нормативы

В соответствии с программой межгосударственной стандартизации Российской Федерации разработан ГОСТ Р «Вентиляторы промышленные. Показатели энергоэффективности» [5], который в настоящее время находится на стадии регистрации. В стандарте введена классификация вентиляторов по энергоэффективности и введены классы вентиляторов, отражающие их уровень по экономичности. При разработке стандарта были проанализированы имеющиеся материалы в этой области.

В 2011 году утвержден ГОСТ Р 54413 «Машины электрические вращающиеся» [6], который является идентичным международному стандарту МЭК 60034–30. В качестве показателя энергоэффективности рассматривается номинальный КПД двигателя. В стандарте для наиболее распространенных 2-, 4- и 6-полюсных двигателей с номинальной частотой питающей сети 50 Гц введены три класса энергоэффективности: нормальный (код IE1), повышенный (код IE2) и премиум (код IE3). Для каждого класса, числа полюсов и номинального значения мощности введены нормативные значения максимального КПД двигателя.

Вентиляторы, как и двигатели, относятся к классу вращающихся машин и также характеризуются максимальным значением КПД и поэтому допускают аналогичный подход к введению классов энергоэффективности.

Технический комитет ISO/TC 117 «Вентиляторы» разработал стандарт ИСО 12759 «Классификация вентиляторов по эффективности» [7]. В этом стандарте рассмотрены вентиляторы всех типов: осевые, радиальные с загнутыми вперед, радиально оканчивающимися и загнутыми назад лопатками, радиальные вентиляторы без спирального корпуса, диагональные и диаметральные вентиляторы. Потребляемая мощность находится в диапазоне от 125 Вт до 500 кВт.

В первой части стандарта вводится параметр энергоэффективности FEG серии геометрически подобных вентиляторов различных размеров, начиная с диаметра рабочего колеса 125 мм. Значение показателя FEG вентиляторов данной серии устанавливается по максимальному значению полного КПД вентилятора с диаметром колеса D = 1000 мм. Вентиляторы должны испытываться на стандартизированном стенде при максимально допустимой частоте вращения колеса. Потребляемая мощность должна определяться по величине момента на валу вентилятора без учета потерь в подшипниках, двигателе и всех других элементах привода.

Во второй части стандарта вводится параметр энергоэффективности FMEG для классификации вентиляторов с различными видами привода. Учет потерь в элементах привода осуществляется с помощью поправочных коэффициентов. Даются формулы для определения допустимого значения полного КПД η_max вентилятора с приводом для конкретного значения параметра FMEG. Следует отметить, что в стандарте не вводятся классы вентиляторов по энергоэффективности и не даются нормативные показатели для вентиляторов разных типов и разных классов.

Европейский комитет во исполнение директивы 2009/125/ЕС Европейского парламента и совета разработал регламент № 327/2011 [8] с требованиями к серийно производимым вентиляторам с учетом экологической безопасности. Сформулированы два уровня требований к минимальному значению показателя энергоэффективности вентиляторов. Установлены сроки введения в действие этого регламента: 1 января 2013 года для первого уровня и 1 января 2015 года для второго уровня требований. Вентиляторы, не соответствующие этим требованиям, должны быть сняты с производства.

Показатель энергоэффективности FEG

В разрабатываемом стандарте [5], по предложению ТК 061 «Вентиляция и кондиционирование», классификация вентиляторов осуществляется с помощью показателя энергоэффективности FEG, предложенного в стандарте [7]. Этот показатель характеризует аэродинамические качества собственно вентилятора. Геометрически подобные вентиляторы одной серии независимо от размеров имеют одинаковое значение показателя FEG.

Рассмотрены вентиляторы с открытым валом, без учета потерь в подшипниках и элементах привода. Верхняя граница значений максимального полного КПД, соответствующих показателю FEG 85 при различных диаметрах D колеса, определяется формулой

Здесь D – диаметр колеса, который изменяется в диапазоне от 125 до 1000 мм; K₀, K₁, K₂, K₃ – числовые константы, значения которых даны в соответствующей таблице.

В соответствии со стандартом [7] выбран следующий ряд базовых значений параметров FEG: FEG 90; FEG 85; FEG 80; FEG 75; FEG 71; FEG 67; FEG 63; FEG 60; FEG 56; FEG 53; FEG 50.

Для каждого последующего значения показателя FEG максимальные значения КПД η_max для любого диаметра D вычисляются по формуле (2) путем умножения на коэффициент

На рис. 2 приведены зависимости значения КПД η_max от диаметра колеса при разных базовых значениях показателя энергоэффективности FEG. Составлены специальные таблицы значений η_max для вентиляторов разных размеров с диаметрами колес из ряда R40, соответствующих базовым значениям показателя FEG. Показатели ниже FEG 50 не рассматриваются ввиду низкой экономичности таких вентиляторов.

Рисунок 2. Зависимость максимального значения КПД от диаметра рабочего колеса для разных базовых значений показателя энергоэффективности FEG

Характеристики, приведенные на рис. 1 и 2, подтверждают одну и ту же тенденцию: снижение величины максимального КПД с уменьшением размера вентилятора. Только кривые, представленные на рис. 1, во всем диапазоне значений диаметров располагаются выше соответствующих кривых рис. 2 при одинаковых базовых значениях КПД. Значит, требования по эффективности в стандарте [2] выше, чем в стандарте [7].

Кроме того, в стандарте [7] масштабный эффект учитывается, начиная с диаметра колеса 1000 мм, а в стандарте [2], – начиная с 630 мм. Преимущество формулы (1) состоит также в том, что она позволяет непосредственно рассчитать максимальные значения КПД для любого диаметра колеса и при выбранном предельном значении диаметра колеса 630 мм получить точно максимальные значения КПД. Однако в разработанном российском стандарте [5] с целью единого международного подхода к стандартизации для классификации вентиляторов, как указывалось выше, использован показатель энергоэффективности FEG.

Для определения показателя FEG любого вентилятора необходимо провести его аэродинамические испытания на стандартизированном стенде при максимально допустимой частоте вращения колеса в соответствии с существующими стандартами [3, 9]. Потребляемая вентилятором мощность должна измеряться на валу вентилятора по величине крутящего момента с помощью или динамометра, или специальных датчиков, или предварительно тарированного двигателя. По полученной характеристике вентилятора определяется максимальное значение полного КПД собственно вентилятора.

Далее по графику рис. 2 или по соответствующим таблицам для данного диаметра колеса вентилятора определяется промежуток, в который попадает полученное значение η_max. Вентилятор будет иметь показатель FEG, соответствующий верхней границе этого промежутка. Для примера на рис. 3 показано, что вентилятор с диаметром колеса 630 мм и максимальным значением КПД η_max = 68% имеет показатель энергоэффективности FEG 71.

Рисунок 3. Пример определения показателя энергоэффективности вентилятора с диаметром колеса 630 мм и максимальным значением КПД 68 %

В стандарте [5] наиболее распространенные вентиляторы разбиты на пять отдельных групп: осевые с различными комбинациями колеса (К), входного направляющего (ВНА) и спрямляющего (СА) аппаратов; радиальные с загнутыми вперед, радиально оканчивающимися и загнутыми назад лопатками колеса и диагональные.

Вентиляторы характеризуются величинами как полного, так и статического давления и КПД в зависимости от типа установок, в которых они используются. При выборе вентилятора для работы в системе с различным расположением воздуховодов и элементов в непосредственной близости от него целесообразно использовать характеристики вентилятора, полученные на стенде, соответствующем компоновке вентилятора в этой системе.

В соответствии со стандартами ИСО 5801 [3] и ГОСТ 10921–90 [9] применяют следующие типы стандартизированных стендов для проведения аэродинамических испытаний вентиляторов:

• тип А – вентилятор имеет свободный вход и свободный выход,
• тип В – вентилятор имеет свободный вход и воздуховод на выходе,
• тип С – вентилятор имеет воздуховод на входе и свободный выход,
• тип D – вентилятор имеет воздуховоды на входе и на выходе.

Методы испытаний и определение аэродинамических характеристик вентиляторов на этих стендах даны в указанных выше стандартах [3, 9]. При испытаниях на стендах типа А и С непосредственно определяется статическое давление и статический КПД вентилятора. Динамическое, полное давление и полный КПД получают в результате расчета. При испытаниях на стендах типа B и D непосредственно определяется полное давление и полный КПД вентилятора. Динамическое и статическое давления и статический КПД получают в результате расчета.

Если максимальные значения полного КПД вентилятора, испытанного на разных стендах, отличаются друг от друга, то показатель энергоэффективности определяется по максимальному значению максимального КПД η_max. Если вентилятор имеет изменяемую геометрию (например, при изменении угла установки лопаток колеса или направляющего аппарата), то показатель энергоэффективности этого вентилятора определяется по варианту с максимальным значением максимального КПД η_max.

В стандарте [5] вводятся 3 класса энергоэффективности вентиляторов: нормальный (КЛ 1), повышенный (КЛ 2) и высокий (КЛ 3). В качестве параметра, характеризующего энергоэффективность, используется параметр FEG, который определяется с учетом максимального значения полного КПД вентилятора определенного размера.

Для различных классов вентиляторов различных типов вводятся нормативные значения параметра FEG, которые приведены в таблице.

Ю. Г. Московко, заместитель директора НИЦ ООО «ИННОВЕНТ»

АВОК №2’2012

Схема течения при нормальном и реверсивном режимах в осевом вентиляторе с цилиндрическим корпусом, состоящим из колеса (схема К), приведена на рис. 1а, а вентилятора со спрямляющим аппаратом (схема К + СА) – на рис. 1б.

Рисунок 1. Осевые вентиляторы схемы: а) К; б) К + СА; в) вентилятор схемы К с конструктивно симметричной проточной частью; Н – нормальное течение; Р – реверсивное течение

Введем некоторые понятия, характеризующие реверсивные свойства осевых вентиляторов:

• аэродинамически симметричное колесо (АСК) – колесо, аэродинамические характеристики которого при нормальном и реверсивном течении одинаковы;
• конструктивно симметричный вентилятор (КСВ) – вентилятор, который имеет конструктивную симметрию проточной части корпуса (включая электродвигатель, стойки крепления и т.д.) относительно плоскости вращения колеса;
• аэродинамически симметричный вентилятор (АСВ) – вентилятор, аэродинамические характеристики которого при нормальном и реверсивном течении одинаковы (составляющие АСВ: аэродинамически симметричное колесо и конструктивно симметричный вентилятор).

Обычные осевые вентиляторы общепромышленного исполнения не являются конструктивно симметричными относительно плоскости вращения колеса. В вентиляторах схемы К имеют место следующие отличия реверсивного течения от нормального:

• поток натекает на электродвигатель, стойки крепления электродвигателя, затем обтекает втулку, имеющую острую кромку;
• сохраняется закрутка потока на выходе из колеса.

В вентиляторах схемы К + СА при реверсивном течении к перечисленным выше добавляется влияние спрямляющего аппарата.

Схема КСВ приведена на рис. 1в. Конструктивной симметрией в большей или меньшей степени обладают струйные туннельные реверсивные вентиляторы, которые работают без сети воздуховодов, а на входе и выходе имеют входные коллекторы.

АСВ с цилиндрическим корпусом имеют одинаковые аэродинамические характеристики при нормальном и реверсивном режимах и, следовательно, степень реверсивности R = 100% при любых режимах работы. Положение несколько осложняется, если вентилятор используется на нагнетание (стоит на входе в вентиляционную систему) или на всасывание (в конце вентиляционной системы). Во втором случае для обеспечения нормальных условий входа при реверсировании течения он должен иметь входной коллектор. В обоих случаях наличие коллектора приводит к тому, что с точки зрения аэродинамики вентилятор работает на разные сети. При нормальном течении и реверсировании в сети имеют место разные аэродинамические потери из-за различия в условиях входа/выхода потока. Поэтому производительность АСВ в таких сетях, строго говоря, не будет одинаковой при нормальном течении и реверсировании.

Способы реверсирования течения

Способы реверсирования течения в осевых вентиляторах схемы К + СА схематично приведены на рис. 2 (схема К является частным случаем).

Рисунок 2 (подробнее) Способы реверсирования течения в осевых вентиляторах схемы К + СА

Cпособ I – реверсирование течения поворотом лопаток колеса на угол 180° с одновременным изменением направления вращения. При повороте лопаток колесо приобретает аэродинамическую симметрию. Если вентилятор состоит из одного колеса (схема К) и является КС, то вентилятор будет иметь на всех режимах степень реверсивности R = 100%. Это наиболее эффективный способ, так как лопатки при реверсировании работают абсолютно в таких же условиях, как и при нормальном течении.

Cпособ II – реверсирование изменением направления вращения без поворота лопаток колеса. Это наиболее простой и поэтому наиболее часто используемый способ реверсирования.

Cпособ III – реверсирование поворотом лопаток колеса на угол 180° – 2·θ_к (θ_к – угол установки лопаток колеса) без изменения направления вращения. В этом случае при повороте лопаток закон изменения углов установки профилей лопаток по радиусу противоположный тому, который имеет место при нормальном течении, то есть лопатки имеют обратную крутку. Из-за этого периферийные сечения лопаток обтекаются под большими углами атаки, что наряду с обтеканием острых (задних) кромок лопаток приводит к большим потерям и ухудшению аэродинамических характеристик вентилятора при реверсировании.

Во всех случаях кроме отмеченных потерь имеют место потери из-за неоптимальной формы лопаток СА, поэтому при реверсировании течения лопатки СА должны быть повернуты в реверсивное положение.

Реверсирование способом I используется в основном в специальных вентиляторах, потребляющих большую мощность, где реверсирование течения является равноправным, а не аварийным режимом (например, шахтные вентиляторы). Несмотря на конструктивную сложность этого способа реверсирования, его достоинствами являются высокая эффективность и возможность создавать высоконагруженные реверсивные вентиляторы (ψ ≥ 0,3).

Реверсирование способом II и III в основном используется в вентиляторах, когда реверсирование является аварийным режимом. Наибольший интерес представляет II способ, так как для реверсирования течения достаточно только изменить направление вращения колеса. В последнее время благодаря простоте исполнения этот способ находит широкое применение в специальных вентиляторах, например, для проветривания туннелей метрополитенов, где реверсивный режим не является аварийным. Однако этот способ реверсирования обладает существенным недостатком – малой эффективностью, если вентилятор изначально не является реверсивным, то есть если в нем использованы не реверсивные лопатки.

В настоящей статье рассмотрены особенности реверсирования способом II и возможности улучшения реверсивных свойств общепромышленных вентиляторов за счет использования специальных лопаток.

Вентиляторы схемы К

Степень реверсивности вентилятора зависит от прогиба лопаток, (изгиба средней линии профилей), и чем более аэродинамически нагружен вентилятор, тем хуже его реверсивные характеристики. Степень реверсивности нереверсивного слабонагруженного вентилятора (ψ ≤ 0,15), как правило, не превышает 60…65%.

Причина столь низкой эффективности реверсивного режима в следующем: при противоположном направлении вращения лопатки колеса образуют конфузорные каналы, при этом кривизна профилей обратна той, которая необходима для поворота потока в решетке. На передних кромках лопаток из-за больших углов атаки происходит срыв потока, что приводит к резкому ухудшению аэродинамических характеристик вентилятора.

Единственным способом улучшения реверсивных характеристик вентилятора является использование специальных, реверсивных лопаток. Однако при улучшении реверсивных свойств вентилятора за счет изменения формы лопаток неизбежно ухудшаются характеристики нормального течения. Реверсивные свойства вентилятора могут быть улучшены за счет использования лопаток с уменьшенным прогибом [1]. В слабонагруженных вентиляторах, имеющих такие лопатки, может быть получена степень реверсивности до 90% при незначительном уменьшении максимального полного КПД при нормальном течении. Известны также упрощенные вентиляторы с лопатками, вообще не имеющими прогиба. Колесо с такими лопатками является аэродинамически симметричным, степень реверсивности вентилятора 100%. В качестве примера можно привести вентилятор ОВР‑1 (разработка 1938 года) с некручеными лопатками, имеющими симметричный чечевицеобразный профиль [2]. Степень реверсивности вентилятора на всех режимах R = 100%, но максимальный полный КПД не превышает η = 46%. Удивительно, но ряд западных фирм выпускает аналогичные вентиляторы и в настоящее время!

Эффект от использования реверсивных лопаток продемонстрируем на примере двух слабонапорных вентиляторов ОВ‑268 и ОВ‑268S (работа проведена в ф. ЦАГИ в 1990–1993 годах). Вентиляторы имели одни и те же расчетные параметры, соответствующие так называемым струйным осевым вентиляторам [3]. Особенностью струйных вентиляторов является то, что из-за наличия диффузора рабочий режим лежит ниже кривой динамического давления ψ_d вентилятора. Вентилятор ОВ‑268 имел лопатками с уменьшенным прогибом, его безразмерные¹ аэродинамические характеристики при нормальном и реверсивном режиме приведены на рис. 3. Здесь же, на рис. 3, нанесена характеристика сети, проходящей через расчетный режим, и кривая динамического давления ψ_d. Максимальный полный КПД вентилятора составляет η_max = 0,77, что примерно на 5% меньше, чем максимальный полный КПД нереверсивного вентилятора с аналогичными параметрами [1]. Однако за счет использования лопаток с уменьшенным прогибом степень реверсивности вентилятора при всех углах установки составляет примерно 92%, а максимальный полный КПД при реверсировании η_max = 0,65. Следует также отметить, что потребляемая при реверсировании течения мощность не превышает мощность при нормальном течении.

Рисунок 3. Аэродинамические характеристики вентилятора ОВ-268 при нормальном течении и реверсировании

Известен способ получения реверсивного вентилятора за счет специальной установки лопаток колеса [4]. Если лопатки колеса поворотные и их количество четное, то за счет различной установки лопаток может быть получена гамма колес с различными аэродинамическими характеристиками. Лопатки могут быть установлены в стандартном положении, то есть все носиками вперед, в этом случае колесо будет иметь максимальную эффективность при нормальном течении, но плохие реверсивные характеристики. При поочередной установке лопаток под одинаковыми углами то носиками, то хвостиками вперед колесо становится аэродинамически симметричным. Вентилятор ОВ-268 с АС колесом имеет степень реверсивности R = 100 % и максимальный полный КПД η_max = 0,71² в обоих режимах работы.

В настоящее время на российском рынке в сегменте вентиляторов для сушки древесины представлены отечественные простейшие реверсивные вентиляторы, выполненные за счет использования сдвоенного колеса, состоящего из двух штампованных колес противоположного вращения, лопатки которых образованы за счет излома входной/выходной кромок. Вентиляторы обладают малой эффективностью, так как имеют упрощенные лопатки, «прозрачные» втулки и, кроме этого, используются без входного/выходного коллекторов.

В последние годы на мировом рынке появились осевые реверсивные вентиляторы с лопатками, имеющими специальные S‑образные профили (FlaktWoods, Witt and Sohn, TLT-turbo, Multi-wings и т.д.). Если S‑образный профиль имеет одинаковые, но противоположного знака конструктивные углы входа и выхода (рис. 4а), то такой профиль, а также колесо с лопатками, имеющими такие профили, являются аэродинамически симметричными. Как правило, фирмы для каждого вентилятора приводят только по одной аэродинамической характеристике, утверждая, что при реверсивном и нормальном режимах характеристики вентиляторов одинаковы. Необходимо понимать, что это может соответствовать действительности только для АСВ.

Оригинальной идеей являются использование аэродинамически несимметричных S‑образных профилей [4], то есть профилей, у которых конструктивный угол входа больше по абсолютной величине, чем угол выхода, а точка С расположена ближе к выходной кромке (рис. 4б). В отличие от АС S‑образных профилей, при использовании лопаток с несимметричными профилями появляется возможность получать колеса с различными реверсивными свойствами, включая АСК.

Рисунок 4. S- образные профили: а) аэродинамически симметричный; б) несимметричный

Аэродинамические характеристики вентилятора ОВ‑287S с лопатками, имеющими несимметричные S‑образные профили, приведены на рис. 5. Максимальный полный КПД вентилятора при нормальном течении составляет η_max = 0,79. Степень
реверсивности вентилятора 92%, а максимальный полный КПД при реверсировании также довольно большой и составляет η_max = 0,71.

Рисунок 5. Аэродинамические характеристики вентилятора ОВ-268S при нормальном течении и реверсировании

Аэродинамические характеристики АС вентилятора с АС колесом приведены на рис. 6. Вентилятор имеет степень реверсивности R = 100% и максимальный полный КПД η_max = 0,74 в обоих режимах работы.

Высокоэффективные вентиляторы с лопатками, имеющими несимметричные S‑образные профили, выпускались в 2002–2008 годах на предприятии «ИННОВЕНТ». Следует еще раз отметить, что столь высокие реверсивные свойства могут быть получены только в слабонапорных вентиляторах.

Рисунок 6. Аэродинамические характеристики АС вентилятора ОВ-268S при нормальном течении и реверсировании

Вентиляторы схемы К + СА

При коэффициентах давления ψ > 0,15 для уменьшения потерь, связанных с закруткой потока за колесом, используется спрямляющий аппарат. При реверсировании течения спрямляющий аппарат становится входным направляющим аппаратом (ВНА). Если лопатки СА не поворотные, то они создают подкрутку потока по направлению вращения, что наряду с дополнительными потерями в СА значительно уменьшает давление вентилятора. Если вентилятор имеет нереверсивные лопатки колеса и неповоротные лопатки СА, то для предварительной оценки можно принять, что степень реверсивности средненагруженного вентилятора (ψ = 0,2…0,3) будет не более 20…30%.

Для улучшения реверсивных свойств вентилятора лопатки колеса должны быть реверсивными (с уменьшенным прогибом либо с S‑образными профилями), а лопатки СА должны быть повернуты соответствующим образом (см. рис. 1). Угол установки лопаток СА θ_ВНА в реверсивное положение определяется экспериментально, исходя из получения максимально возможного давления вентилятора в пределах располагаемой мощности электродвигателя.

В качестве примера на рис. 7 приведены аэродинамические характеристики высоконагруженного реверсивного вентилятора ОВ‑220, имеющего лопатки с уменьшенной кривизной и поворотные лопатки СА при нормальном течении и реверсировании [5]. Вентилятор имеет достаточно высокий максимальный полный КПД при нормальном течении η_max = 0,82. Степень реверсивности вентилятора R = 74%, а максимальный полный КПД при реверсировании η_max = 0,33. Для сравнения: вентилятор ОВ‑215, рассчитанный на те же параметры, но с нереверсивными лопатками, при нормальном течении имеет максимальный полный КПД η_max = 0,85, но степень реверсивности R = 52% (θ_ВНА = 90°).

Надеемся, что данная статья поможет заинтересованному читателю в дальнейшем разбираться в многообразии реверсивных вентиляторов и, главное, определять, соответствуют ли рекламные материалы конструктивному исполнению вентилятора.

Рисунок 7. Аэродинамические характеристики вентилятора ОВ-220 при нормальном течении и реверсировании (θВНА = 90°)

Литература

1. Брусиловский И.В. Аэродинамика и акустика осевых вентиляторов // Труды ЦАГИ. – 2004. – Вып. 2650.
2. Брусиловский И.В. Аэродинамические схемы и характеристики осевых вентиляторов ЦАГИ. М. : Недра, 1978.
3. Московко Ю.Г. Использование несимметричных S‑образных профилей в осевых реверсивных вентиляторах // Компрессорная техника и пневматика. – 2011. – № 3.
4. Karadgy V., Moscovko Y., Brussilovski J., Popova L., Patterson V. Bidirectional Fan having Asymmetric, Reversible Blades. USA Patent N 6, 116, 856. Date of Patent: September, 12, 2000.
5. Московко Ю.Г. Разработка и исследование аэродинамических схем реверсивных регулируемых осевых вентиляторов // Промышленная аэродинамика. М. : Машиностроение, 1991. Вып. 34.

¹ Безразмерные параметры: φ = Q/Fu – коэффициент производительности вентилятора; ψ = 2p_v/(ρu²) – коэффициент полного давления; η = p_v Q/N –
полный КПД вентилятора; λ = 2N/(ρ Fu³) – коэффициент потребляемой мощности.
Здесь Q –производительность вентилятора, м³/с; p_v – полное давление вентилятора, Па; N –потребляемая мощность, Вт; F = πD²/4 – площадь, ометаемая колесом вентилятора, м²; u = πDn/60 – окружная скорость конца лопаток, м/с; n – частота вращения колеса вентилятора, об/мин; D – диаметр колеса, м; ρ – плотность перемещаемого воздуха, кг/м³.

В области сертификации и стандартизации Systemair сотрудничает с отраслевыми организациями, такими как Eurovent, EVIA (Европейская ассоциация вентиляционной промышленности) и AMCA (Ассоциация движения и контроля воздуха), а также с национальными и международными исследовательскими институтами и государственными органами. Технологические центры Systemair постоянно отслеживают научные разработки по всему миру.

Значительную долю своей прибыли организация вкладывает в развитие собственных научных центров и производственных мощностей. У компании 29 современных и высокотехнологичных заводов в 20 странах мира. Организация Systemair, занимающаяся разработкой продукции и научными исследованиями, состоит из 250 инженеров и техников (в том числе 23 женщины), обладающих передовым опытом в различных технологиях. Группы инженеров в 18 странах проводят лабораторные испытания, а также измерения для технической документации и сертификации в соответствии с действующими стандартами.

Технический Центр Systemair в Швеции

Главный центр исследований и разработки Systemair в Швеции (г. Скиннскаттеберг) является одним из ведущих в Европе. Это современный технический центр, включающий лабораторию, мастерскую прототипов, «зону опыта», учебные и офисные помещения.

В лаборатории расположена большая акустическая камера объемом 400 м³ с уровнем фонового шума < 10 дБ, с частотой от 22,4 Hz до 11,2 kHz.  Измерения проводятся в соответствии с AMCA 300. Низкочастотный звук — это растущая проблема в современном обществе и такие подробные технические данные будут востребованы в будущем. Реверберационная комната без параллельных поверхностей полностью защищена от вибрации. Чтобы иметь возможность измерять расход воздуха и уровень шума одновременно, акустическая камера объединена с камерой для измерения воздушного потока.

Моделирование температур и влажности внутреннего и наружного воздуха проводятся в большой климатической камере с охлаждающей способностью 75 кВт для понижения температуры до -30°C.  Измерения проводятся в соответствии со стандартами EN308, EN13141-7, EN13053.

Кроме того, в климатической камере также проводятся тесты на соответствие IP категориям и на влагозащиту (например, на защиту от проникновения дождевой воды для крышных вентиляторов).  Стенд для тестирования включает в себя оборудование для измерения потребления энергии, электробезопасности и температуры обмоток.

В лаборатории Systemair в Швеции также есть мастерская прототипов, где собирают новые продукты и проводят измерения. В лаборатории проводятся также испытания на нагрев оборудования, температурные испытания обмоток (рабочая температура согласно EN 60335-1), тесты на герметичность и испытания на утечку воздуха.

На заключительном этапе разработки любого продукта проверяется его эффективность и проводится контрольное тестирование. Эти параметры оцениваются и документируются, что позволяет Systemair гарантировать точность заявленных характеристик своего оборудования.

Лаборатория Systemair в Германии

Systemair Германия (г. Виндишбух) – крупный производственный и логистический центр в Европе. Помимо многих стандартных продуктов, таких как крышные вентиляторы, тепловентиляторы, немецкий завод Systemair производит осевые, струйные и туннельные вентиляторы.

Лаборатория и исследовательский центр Systemair в Германии были существенно расширены в 2013 году и соответствуют последним техническим стандартам. В лаборатории общей площадью 2300 м² можно измерять технические показатели вентиляторов до 600 000 м³/ч.

Расширение лабораторных мощностей в техническом центре Systemair в Германии включало в себя обновленную комнату реверберации, которая была добавлена ​​к существующему испытательному стенду камеры на стороне всасывания. Теперь на этой испытательной площадке проводятся комбинированные измерения характеристик воздуха и шума.

Измерения производительности по воздуху выполняются в соответствии с ISO 5801 при объемном расходе воздуха до 42000 м³/ч. Измерение шума может выполняться одновременно с измерением характеристик перемещения воздуха, независимо от внешних воздействий. Конструкция звукового испытательного стенда сводит к минимуму внешние шумы в испытательной комнате для гарантии точных измерений.  Таким образом, работа в техническом центре может происходить параллельно, не влияя на измерение шума. Специально расположенные потолочные диффузоры оптимизируют равномерное распределение звука в комнате.

Комбинированная испытательная камера имеет объем 200 м³ и опирается на Ω-пружинные элементы, которые значительно снижают внешние воздействия окружающей среды и позволяют проводить максимально точные измерения. Испытательный стенд позволяет проводить измерения шумовых характеристик в соответствии с ISO 13347-2 и измерения характеристик воздуха в соответствии с ISO 5801.

Systemair Германия имеет самый большой 3D-принтер в группе Systemair. Он используется, в том числе, для печати прототипов нового оборудования размером до 1,0 x 0,8 x 0,6 м (Д x Ш x В). Это помогает выявить свойства продуктов еще на конструкторском этапе.

Также Systemair имеет аккредитованные испытательные стенды в соответствии со стандартом AMCA 210-16 и EN ISO 5801 и сертифицированные в соответствии с ISO 9001: 2015 и ISO 14001: 2015 во всех технических центрах компании.

Центры Исследований и разработок Systemair являются одними из ведущих в Европе. Превосходное техническое оснащение лабораторий позволяет проводить испытания не только собственного оборудования, но и оборудования других европейских производителей.

Дудина Анастасия Александровна, Продакт-менеджер направления «Вентиляторы и принадлежности» ООО «Системэйр»

Семенова Юлия Сергеевна, Ведущий менеджер по внешним коммуникациям ООО «Системэйр»

Объем рынка вентиляторов в  СССР в 1980-х годах оценивался ориентировочно в  400 тысяч штук в год, при том, что канальных вентиляторов круглого и прямоугольного сечения тогда ещё не было. В настоящее время российский  вентиляционный рынок делится на канальные (около 300–400 тыс. штук в год)* и классические радиальные, крышные и осевые вентиляторы (до 150 тыс. штук в год)*.  Очевидно, что рынок заметно вырос, однако малые вентиляторы в габаритах №2–№4 (200–400 мм) преимущественно используются как канальные — это намного удобнее в монтаже и дешевле по стоимости.

В 2014 году возникла реальная необходимость перехода  с импортной продукции на российские аналоги, что самым непосредственным образом затронуло и рынок вентиляторов.  Вместе с тем, высокое начальство  отчего-то решило, что собственного производства вентиляционного оборудования в России не было, нет,  и не будет, а если где-то кое-кто у нас порой и производит что-то, то абсолютно неконкурентоспособное.

Тем не менее, те же канальные вентиляторы в России производятся с 1994 года и по состоянию на сейчас, вся импортная линейка вентиляторов полностью перекрывается продукцией отечественных производителей в лице компаний  «КОРФ», «ВЕЗА», «ВКТ», «РОВЕН», «РУСКЛИМАТ», «АЭРДИН» и прочими. Доля крупнейших поставщиков канальных вентиляторов — Ostberg, Systemair, Remak  уже не превышает 40 % рынка* и неуклонно снижается, несмотря на нулевые таможенные пошлины на все импортируемые вентиляторы. Да, пока  ещё при производстве канальных вентиляторов, у нас применяются мотор-колёса из Европы и Китая, но корпуса изготавливаются исключительно в России по различным технологиям, в том числе методами штамповки, раскатки и пластикового литья.

Российский рынок вентиляторов можно условно разделить на такие сегменты как  канальные и классические радиальные, крышные и осевые вентиляторы.  Стоимость готовых отечественных вентиляторов существенно ниже европейских и китайских аналогов за счет логистической составляющей по узлам и комплектующим, ну а  сборка и упаковка в России очевидно дешевле. Но производство основных частей мотор-колёс  в России реализовано только для небольшого модельного ряда типа ВСК («вентилятор — свободное колесо»), который также проходит как  PLUGfan или «бескорпусной вентилятор». В составе PLUGfan канального вентилятора обычно применяется  импортное рабочее колесо производства  «Селябик», «Комефри» или «Пункер» с габаритами 200–500 мм и стандартный АС-мотор (асинхронный мотор) с внутренним ротором китайского, белорусского или , реже, — российского производства (мощность от 125 до 3000 Вт). Отдельные фирмы («КВМ», «ВЕЗА») используют рабочие колёса собственного производства, но качественная аэродинамика, геометрия и низкая вибрация не могут быть достигнуты без уникальных собственных технологий, которыми обладают немногие отечественные фирмы.

Российские производители канальных вентиляторов способны сегодня заместить импортные комплектующие на 70–100 % при условии выбора конструкции типа PLUGfan и только на 30–50 % — при использовании импортных  мотор-колёс.  Поскольку на попавших под санкции промышленных предприятиях применение мини-вентиляторов с мотор-колёсами (круглые канальные и малошумные вентиляторы с «беличьими колёсами») не обязательно, то критической зависимости от импорта в этой ситуации нет.

К примеру,  импортные  мини-системы с  наборными канальными вентиляторами (производительностью 500– 9000 м3/ч) могут заменить установки  KORF-NEDVertro серии Litened или вентиляторы «Канал-Кварк» и установки «Вероса» от «ВЕЗА», где  используются вентиляторы типа PLUGfan, которые отличают значительный ресурс работы и завидная энергоэффективность. Заметим, что КПД электромоторов с внешним ротором стандартных прямоугольных вентиляторов Ostberg-Systemair-Remak — менее 50 %  против 70–80 % КПД АС-моторов стандартного «советского» типа в составе PLUGfan.  Опять же, конструкция мотор-колёс не допускает ремонта и разборки-перемотки, а температурный режим ограничен температурами до +50 °C из-за применения сверхкомпактного мотора с очень плохим охлаждением. Таким образом, на наш взгляд, применение канального вентилятора на основе стандартного мотора и PLUGfan вентилятора значительно куда как более предпочтительно, в силу его экономичности и надежности и российского происхождения.

Стандартные радиальные и осевые вентиляторы на  95–97 % производятся в России. При том, что здесь применяются импортные агрегаты – рабочие колеса из Европы и электродвигатели из КНР, их стоимость составляет до 50% общей цены изделия,  и разница с  «настоящим импортом» весьма значительна. К тому же, зачастую западные поставщики требуют  специальных гарантий «…что готовая продукция не будет поставляться на объекты Министерства обороны РФ, Крыма и Севастополя, энергетики и нефтегазовой отрасли…», что делает применение подобного оборудования неприемлемым  на объектах федерального заказчика.

Применение в вентиляторах электромоторов российского производства ограничено исключительно их ценой, хотя продукция из Владимира, Ярославля, Сарапула, Медногорска («ВЭМП», «Элдин», «Уралэлектро») — это и есть реальное импортозамещение. Китайские аналоги, продаваемые под брендами «Энерал», «Элмаш», «Элком», дают некоторый выигрыш в цене.  Обсуждать качество китайских моторов можно, но нужно понимать, что только логистика и растаможка китайских моторов поднимают цену изделия на 10–15 % , тогда как цена меди, алюминия и стали в Китае примерно такая же, как и в России. Фактически все китайские электродвигатели из нижнего ценового диапазона отличаются повышенным энергопотреблением, склонностью к перегреву и небольшим ресурсом работы. Перечисленные бренды никогда не имели реального производства электромоторов в России (Нижний Новгород, Петербург, Воронеж).

Ну и о колесах. В 2014 году в г. Щёлково Московской области немецкая фирма «Селябик» (Ziehl-ABEGG), начала производство высококачественных стальных колёс с семью лопатками, став таким образом самым,  что ни на есть российским производителем. Роботизированная сварка, подготовка поверхности, окраска, балансировка, сборка и упаковка более 20 тыс. штук в год колёс «Селябик» происходит по образу и подобию технологий материнского производства в Германии. Справедливости ради стоит сказать, что благодаря колесам «Селябик», характеристики вентиляторов от целого ряда российских производителей значительно улучшились.

Компания «ВЕЗА» построила аналогичное производство ещё в 2000 году в Брянске и производит 25 тыс. штук в год рабочих колёс с различными схемами 6–7–9 лопаток. В комплекте с колёсами производятся втулки и входные коллектора, без которых невозможно получить правильную аэродинамику. Компанией «Ровен» полностью освоена  технология  ротационного формования деталей для колёс, но объемы производства пока незначительны. Каждый типоразмер требует изготовления или закупки специальной оснастки для ротационного выдавливания, на что уходят многие годы, поэтому в настоящее время выпуск полного ряда габаритов колёс 250–1250 мм со стабильным качеством под силу только компаниям «ВЕЗА» и «Селябик».

Аэродинамические схемы колёс для вентиляторов общего назначения (гражданские проекты с напором до 2500 Па) могут быть различными — упрощёнными, сложными и повышенной сложности для достижения пониженного уровня шума и максимальной энергоэффективности. Упрощённые схемы (ВР 80-75, 4-70 — 12 лопаток) содержат лопатки плоской формы и имеют низкий статический КПД = 57–59 %. В вентиляторах типа PLUGfan используется только статическое давление, и применять схему ВР 80-75 неэффективно. Сложные схемы колёс с высоким статическим коэффициентом полезного действия (ВР 86-77 — 13 лопаток и схемы 6–7–8–9 лопаток) используют искривлённые лопатки, что значительно усложняет деталь и процесс сварочных работ. Кроме того, при сборке сложных колёс без специальной техники и технологий, возможно появление дефектов геометрии и дисбаланса.  Схемы сложных рабочих колёс на 6–7–9 лопаток от «ВЕЗА» имеют статический КПД = 70– 75 %,  а схема сложных колёс «Селябик» на семь лопаток имеет КПД = 72–74 %.  Главное отличие «упрощённых» схем колёс  от «сложных» — это КПД. Именно КПД обуславливает необходимость применения двигателей большей мощности для получения необходимых параметров.

Наряду с перечисленными вариантами колёс вентиляторов, значительный сегмент рынка вентиляторов  занимают так называемые «муляжи». Аэродинамика данных изделий никогда не замерялась в лабораторных условиях и, как правило, ниже заявленной в 1,5-2 раза. Конструкция этого «железа»  предельно упрощена и не имеет требуемых параметров механической прочности. При всем том, единственным внешним отличием такого рода продукции является нереально низкая цена — производитель экономил как мог и на чем только мог. А поэтому говорить о том, что такое изделие может рассматриваться в качестве достойного варианта импортозамещения, может только отпетый оптимист «не из нашего района».

Отдавая предпочтение российской продукции, помните, что  производитель обязан предоставить вам всю необходимую информацию об используемых комплектующих или наличии собственной технологии производства рабочих колёс, включая подтверждённые результаты стендовых испытаний в аттестованной лаборатории. Итоги аэродинамических испытаний, вместе с тем, не входят в объём обязательной сертификации вентиляторов и могут представляться только на добровольной основе. Однако адекватным российским производителям вентиляторов нет никакого смысла скрывать  свои конкурентные преимущества.

*данные 2016 года

Федор Андронов

Коммерческим и государственным организациям  предлагается заведомо фальшивое «железо» с поддельными  сертификатами соответствия, протоколами испытаний и не соответствующими действительности техническими характеристиками. Тем самым подрядчики, генподрядчики и собственно Заказчики реально рискуют своими деньгами и безопасностью людей , когда они в погоне за дешевизной приобретают оборудование  никак не проходящее под требования проекта по реальным, а не декларируемым показателям энергопотребления, мощности и прочая. Те же вентиляторы зачастую банально «не дуют», что уж тут говорить о статическом давлении и скорости воздуха. При всем том, у покупателей такой техники появляется вполне осязаемая возможность  стать соучастником административного, а то и уголовного преступления в виду нештатной работы или аварии жизненно важных систем аварийной, взрывобезопасной, противопожарной и специальной вентиляции для федеральных и коммерческих проектов.

Предметом особого интереса мошенников является  продукция компаний «ВЕЗА», «КОРФ», «ВКТ», и других производителей из первого десятка производителей вентиляционного оборудования. Вентиляторы, клапаны и другие  позиции в списке выпускаемой продукции известных фирм заменяются подделками с  фальшивыми документами. Это могут быть как откровенные «муляжи» кустарного производства, так и низкокачественные заводские образцы неизвестного производителя с липовыми справками и документами, или же откровенно устаревшие  по конструктиву  агрегаты более-менее приемлемого качества  с явно заниженными техническими характеристиками по сравнению с фирменными изделиями. Отдельная песня – китайская продукция с шильдиками известных мировых производителей. К сожелению, в большинстве случаев обнаружить подделку удается в процессе монтажа или пуско-наладки непосредственно на объекте.

Известно, что  нечистые на руку предприниматели практикуют значительные, нереальные для правильного производства скидки – от 50% и более.  Реализацией  этого хлама занимаются фирмы-однодневки, которые не платят никаких  налогов,  и претензии ФНС могут быть адресованы напрямую покупателю.

Мы не говорим здесь об очевидных репутационных потерях  честных производителей вентоборудования,  которые имеют место быть,  и в немалых объемах, но хотим в который раз обратить внимание  строителей, проектировщиков и подрядчиков на тот факт, что в нашей отрасли, как и, впрочем, везде, хорошее дешевым не бывает. А замена компонентов системы жизнеобеспечения на финальной стадии реализации проекта  — это ну очень неприятно, больно  и дорого. Запрет на эксплуатацию здания до устранения разного рода несоответствий проекту – это серьезно.

Официальные производители, в свою очередь, также предпринимают попытки  минимизировать торговые наценки. Однако, вместо мутных схем и «ноу-нейм»  интернет-лавок посредников , оборудование поставляется напрямую в собственные магазины или официальным дилерам.

Так, компания «ВЕЗА» не имеет дилеров в России и не передаёт никому право пользования своими регистрированными торговыми марками «ВРАН», «КРОС», «КРОВ», «ОСА» «ВКОП», «КПУ», «ГЕРМИК» и «АВО». Сбыт организован через сеть региональных офисов «ВЕЗЫ».  Любой агрегат от «ВЕЗЫ» при поставке на объект может быть проверено на подлинность по номерам заказов (фактически номера счетов — шестизначный номер) или по единой системе маркировки готовой продукции штрих-кодом.

Необходимо заметить, что проект «Верификация вентиляционного оборудования» как раз и  нацелен  на предоставление  потенциальным  заказчикам достоверной информации  о добросовестных предприятиях, выпускающих качественную продукцию; о характеристиках этой продукции, подтвержденных лабораторными испытаниями, о каналах поставки вентиляционного оборудования потребителям и рекомендуемых ценах на такую технику.

Российский рынок вентиляционного оборудования развивается, и хотелось бы, чтобы  это движение вперед было поступательным и предсказуемым, при наличии здоровой конкуренции и взаимопонимания со стороны всех участников рынка, с перспективой открытого, взаимовыгодного сотрудничества производителей вентоборудования, и чтобы собственно вентиляционная техника реально  соответствовала заявленным характеристикам и существующим стандартам.

Федор Андронов

Современный мир находится в поиске надежных и энергоэффективных решений, и эта тенденция хорошо прослеживается в климатической отрасли. С одной стороны, мощность каждого отдельно взятого вентилятора невысока. С другой — вентиляционные установки работают непрерывно целый день, а порой и круглосуточно. В течение всего лишь одного года набегает внушительная сумма. Обеспечение потребности рынка в качественном энергосберегающем оборудовании является одной из приоритетных задач компании «АЭРДИН».

Вентиляция от профессионалов в сфере аэродинамики

Название компании «АЭРДИН» представляет собой сокращение слова «аэродинамика» — науки, изучающей особенности движения потоков воздуха и их взаимодействия с твердыми телами. И такое название выбрано неслучайно. Основатели компании — кандидаты технических наук, ученые в области аэродинамики, специалисты, много лет проработавшие на рынке систем вентиляции и кондиционирования.

При формировании нового бренда перед руководством стояла задача создания надежных энергоэффективных вентиляционных систем. Речь шла о выпуске оборудования на базе собственных аэродинамических моделей. Чтобы воплотить задумки, требовались техническая база и испытательные установки. Так в 2016 году в подмосковном Подольске появился завод «АЭРДИН» — современная высокотехнологичная производственная площадка, оснащенная новейшими станками, собственной испытательной лабораторией и профессиональными кадрами.

В стенах завода ведется производственная деятельность, а также научная работа по проверке оборудования, подтверждению его технических характеристик, оптимизации конструкции. Еще один вид деятельности — выполнение научно-исследовательских работ в области моделирования, конструирования и изготовления элементов систем вентиляции и кондиционирования для сторонних заказчиков.

Оборудование «АЭРДИН»

На сегодняшний день на заводе «АЭРДИН» выпускается широкий спектр вентиляционного оборудования. Логически номенклатура делится на 4 группы. Это общепромышленные вентиляторы, вентиляционные установки, вентиляторы для противодымной вентиляции и противопожарные клапаны.

Общепромышленные вентиляторы применяются в принудительной приточной и вытяжной системах вентиляции. Для таких систем компания «АЭРДИН» предлагает сопутствующие изделия, такие как решетки, фильтры, водяные и электрические нагреватели, охладители и увлажнители, шумоглушители и прочее оборудование.

Вентиляционные установки — комплектные заводские агрегаты, включающие в свой состав все необходимые секции для обработки воздуха. Это могут быть приточные, вытяжные или приточно-вытяжные установки как с рекуперацией тепла, так и без этой функции. Специалистами «АЭРДИН» разработана линейка вентустановок с типовыми конфигурациями. Возможен и выпуск агрегатов под заказ согласно техническому заданию. Все вентиляционные установки «АЭРДИН» оснащены системой автоматики.

Вентиляторы для противодымной вентиляции предназначены для работы в системах дымоудаления и подпора воздуха. Они способны перекачивать большие объемы газов с температурой до 600°C. Это необходимо для обеспечения безопасных путей эвакуации в случае пожара.

Противопожарные клапаны — особый вид клапанов, применяемый в общеобменных и противопожарных системах вентиляции с целью сохранения огнестойкости перегородок и защиты систем вентиляции от попадания в них дыма и продуктов горения. Противопожарные клапаны подразделяются на нормально открытые, нормально закрытые и комбинированные. Компания «АЭРДИН» выпускает клапаны различных типоразмеров, включая нестандартные сечения.

Сфера применения оборудования «АЭРДИН»

Оборудование «АЭРДИН» применяется при построении систем вентиляции в офисных центрах, жилых и административных зданиях, магазинах и торговых центрах, на промышленных предприятиях и предприятиях общественного питания. Широкий модельный ряд и множество типоразмеров позволяют подобрать оборудование для объекта любого вида и масштаба.

Отдельного внимания заслуживают системы вентиляции для объектов особого назначения: атомных электростанций, морских судов, нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих заводов. Опыт и компетенции специалистов «АЭРДИН» позволяют выполнять уникальные расчеты в области аэродинамики, а на производственной площадке возможно изготовление пробных образцов, их испытания и доработка. Так рождаются низкошумное и взрывозащищенное исполнения вентиляторов, входные и выходные патрубки с минимальным сопротивлением, эффективные формы рабочих колес вентиляторов.

Сотрудники «АЭРДИН» оказывают квалифицированную помощь в подборе оборудования и комплектующих. Как известно, специалисты инжиниринговых компаний не всегда знают номенклатуру всех производителей, поэтому наилучшим решением является консультация. В ходе такого диалога могут быть выработаны оптимальная конфигурация и комплектация системы вентиляции для объекта любой сложности.

Технические семинары и посещение завода

В компании «АЭРДИН» высоко ценят технические знания и опыт и готовы делиться имеющимися наработками. С этой целью в офисе компании организованы и проводятся на регулярной основе бесплатные технические семинары, предназначенные для инженеров и проектировщиков систем вентиляции и кондиционирования. В ходе мероприятий излагаются научные основы специальности, правила подбора и проектирования систем вентиляции, особенности и преимущества оборудования «АЭРДИН».

Отдельный пункт в программе семинаров — посещение завода «АЭРДИН». Это увлекательное и познавательное путешествие в мир трехмерных моделей, автоматизированных станков и конвейеров, где на ваших глазах происходит производство и сборка текущих заказов компании. На заводе посетителям рассказывают об основных этапах производства оборудования, тонкостях технологического обеспечения требуемой аэродинамики, сборке ответственных узлов.

После того как оборудование сошло с конвейера, проводятся его проверка и выборочные испытания пробных образцов. Все посетители завода имеют возможность увидеть каждый из этапов многоступенчатой системы контроля и лично убедиться в высоком качестве продукции «АЭРДИН».

Контакты компании:
тел.: +7 (495) 481—22—81
E-mail: info@aerdyn.ru

Статья подготовлена компанией «АЭРДИН»

История группы компаний «РОВЕН», ставшей одним из лидеров российского рынка оборудования для вентиляции и кондиционирования, началась в 2002 году. Сегодня это современный завод с собственной исследовательской лабораторией, сотни реализованных инженерных проектов по всей стране, более 30 филиалов в России и странах СНГ, прочные деловые отношения с партнерами, проектными организациями и научно-исследовательскими институтами.

Мы дорожим своей репутацией и доверием клиентов, поэтому контроль качества и надежность выпускаемой продукции — одна из приоритетных задач в нашей работе. Лаборатория ГК «РОВЕН» проводит прочностные и аэродинамические испытания различных вентиляторов, а также пассивных элементов вентиляционных систем. Испытания, контроль и проверка оборудования проводятся ежедневно. Автоматизированная система управления позволяет проводить испытания максимально быстро и с высоким уровнем качества, а результаты испытаний соответствуют всем требованиям нормативно-технической документации. Кроме того, полученные опытным путем результаты испытаний ложатся в основу дальнейшего совершенствования производимого оборудования и разработку новых видов продукции.

Современные технологии находят применение и на производстве, и в деятельности проектных организаций, для работы с которыми в структуре компании выделен специальный отдел. Его специалисты предлагают максимально эффективные решения для конкретных задач. Удобным инструментом взаимодействия выступает разработанная ГК «РОВЕН» программа подбора вентиляционного и климатического оборудования.

При помощи функциональных возможностей программы можно самостоятельно подобрать оборудование для проекта практически любого уровня сложности.

При регистрации в программе создается личный кабинет, в котором сохраняется вся история проектов. В любом проекте при изменении технических условий можно скорректировать характеристики оборудования.

Проекты могут быть выгружены в формате DWG для использования в программе AutoCAD, а также в формате RFA для программы Revit, соответствующей стандарту BIM 2.0.

Программа доступна круглосуточно, что позволяет работать с ней с любого устройства при наличии доступа в Интернет.

С помощью данного программного продукта можно сформировать коммерческое предложение на подобранное оборудование по каждому отдельному проекту. Для этого достаточно просто сделать запрос цены, после чего все рассчитанное оборудование будет рассмотрено специалистом «РОВЕН». Он проверит правильность подбора и при необходимости окажет квалифицированную помощь.

Специалист отдела подготовит коммерческое предложение по реализуемым проектам и предоставит информацию по наличию оборудования и срокам поставки. Кроме того, сотрудники отдела по работе с проектными организациями проводят консультации и инструктаж по работе с программой.

ГК «РОВЕН» — это востребованное и качественное оборудование, соответствующее мировым стандартам. Мы постоянно совершенствуемся, у нас большие планы на будущее, которое мы строим вместе с вами!

Статья подготовлена ГК «РОВЕН»

Назначение и применение оборудования

Канальная вентиляция для круглых каналов включает в себя набор оборудования для подачи и обработки воздуха, которое может монтироваться непосредственно в воздуховоды круглого сечения. Основой системы является компактный канальный вентилятор, который также устанавливается непосредственно в круглый воздуховод. Канальная вентиляция выпускается для стандартных круглых каналов с типоразмерами 100, 125, 160, 250, 315 миллиметров, хотя на рынке можно встретить и вентиляторы с 355 и 400 типоразмерами.

Стандартные типоразмеры позволяют скомпоновать приточные и вытяжные системы вентиляции производительностью по воздуху от 50 до 1600 м³/ч и свободным напором на сеть до 800 Па. Если требуется обеспечить больший расход воздуха, то может использоваться канальная вентиляция для прямоугольных каналов, которая позволяет получить производительность до 6000 м³/ч и включает более широкий спектр оборудования. Альтернативным вариантом для систем вентиляции являются готовые мини-приточные установки и модульные центральные кондиционеры.

Системы канальной вентиляции на российском рынке традиционно относят к полупромышленному вентиляционному оборудованию. Это уже не бытовые устройства, как, например, вытяжные вентиляторы для ванных комнат, которые конечный пользователь может самостоятельно выбрать и установить. Несмотря на простоту, канальная вентиляция требует грамотного проектирования, правильного подбора оборудования и высокого качества монтажных работ. Кроме того, для управления канальной вентиляцией требуются базовые элементы автоматики.

Благодаря простоте, компактности и доступной цене канальные системы широко применяются для вентиляции как квартир и частных домов, так и объектов коммерческого назначения — офисов, кафе и ресторанов, небольших торговых, производственных и складских помещений. Даже спецификации таких крупных объектов, как «Москва-Сити» или «Лахта Центр», содержат оборудование для канальной вентиляции.

Размещение канальной вентиляции в здании не требует использования отдельного помещения венткамеры, хотя, конечно же, ее наличие — наиболее правильное решение. Как правило, оборудование монтируется за подвесным потолком (крайне желательно, чтобы он был разборным) в подсобных и служебных помещениях, коридорах, а иногда непосредственно в обслуживаемом помещении. Ограничением является уровень создаваемого вентилятором шума, который должен не только соответствовать требованиям СНиП, но и отвечать ожиданиям заказчика. Конечно же, каждый производитель позиционирует свою продукцию как малошумную, но по-настоящему мало­шумными являются только специальные вентиляторы в шумоизолированном корпусе, которые стоят в несколько раз дороже стандартных.

Канальная вентиляция представляет собой своего рода конструктор, и, для того чтобы проектировщику было удобно работать с таким конструктором, необходимо как минимум иметь достаточный набор компонентов для комплектации полноценной приточной системы вентиляции.

Конечно, все компоненты канальной вентиляции различных производителей рассчитаны на стандартные размеры каналов и могут использоваться совместно, но на практике очень неудобно подбирать вентилятор одного производителя, нагреватель другого, фильтр третьего, а шумоглушитель четвертого. Ведь это разные каталоги, разные программы подбора, разные специалисты технической поддержки. Да и закупать оборудование гораздо удобнее и выгоднее у одного производителя, даже несмотря на возможную разницу в ценах на отдельные позиции. Поэтому при выборе марки оборудования важно обратить внимание на полноту и доступность модельного ряда. Иногда бывает так, что какой-то компонент заявлен производителем, но по факту срок поставки составляет 8–10 недель или цена существенно выше, чем в среднем по рынку.

Чтобы скомплектовать приточную установку на базе канальной вентиляции для круглых каналов (рис. 1), желательно, чтобы набор доступных компонентов включал в себя:

• вентилятор канальный;
• вентилятор канальный с ЕС-двигателем;
• вентилятор канальный в шумоизолированном корпусе (желательно);
• регулятор оборотов вентилятора;
• гибкие виброгасящие хомуты для крепления вентилятора;
• наружная решетка декоративная круглая (желательно);
• жалюзийная наружная решетка квадратная (желательно);
• обратный клапан для круглых каналов;
• заслонка с сервоприводом ~220 вольт с возвратной пружиной;
• фильтрующий блок с фильтром грубой очистки EU 3;
• фильтрующий блок с фильтром тонкой очистки EU 7;
• электрический нагреватель для круглых каналов, канальный датчик, регулятор мощности;
• водяной нагреватель для круглых каналов (желательно);
• шумоглушитель канальный.

Вентиляторы для круглых каналов

До появления канальных вентиляторов на рынке присутствовали только осевые и центробежные вентиляторы с промышленными асинхронными моторами.

При этом осевые вентиляторы имеют небольшой располагаемый напор и ограниченную рабочую кривую, которая делает их малопригодными для работы на сеть. Центробежные вентиляторы, в свою очередь, требуют большого пространства для установки и обслуживания, отличаются значительным уровнем шума и вибраций, а рабочая кривая для большинства моделей также имеет ряд ограничений.

Поэтому долгое время сделать механическую вентиляцию с небольшим расходом воздуха было довольно сложно. В то же время возрастали требования к уровню комфорта в помещениях. В 70-х годах прошлого столетия ситуация принципиально изменилась — промышленность освоила выпуск двигателей с внешним ротором. Теперь у производителей появилась возможность установить рабочее колесо непосредственно на внешний ротор двигателя, который, по сути, является его корпусом. В результате появилась компактная конструкция, объединяющая рабочее колесо и электродвигатель (рис. 2).

Следующим шагом стала установка рабочего колеса с двигателем с внешним ротором в компактный корпус, в котором всасывающий и нагнетающий патрубки канального вентилятора располагаются на одной оси, напротив друг друга, что очень удобно при монтаже (рис. 3).

В результате появился новый тип вентилятора — канальный (рис. 4). Из-за того, что в таких вентиляторах используется центробежное рабочее колесо, в документации некоторых производителей они называются центробежными вентиляторами для круглых каналов.

Основные достоинства канального вентилятора с двигателем с внешним ротором: компактные размеры и небольшой вес, достаточный свободный напор, приемлемый уровень шума, возможность монтажа горизонтально, вертикально и под наклоном, монтаж непосредственно в воздуховод без изменения направления потока, возможность тиристорного регулирования производительности для однофазных вентиляторов, доступная цена.

Следующим этапом стало появление и внедрение электронно-коммутируемых двигателей (EC-двигателей) в начале 2000-х годов.

EC-двигатель представляет собой дальнейшее развитие концепции двигателя с внешним ротором. Для вращения ротора встроенная система электронного управления ЕС-двигателя дозированно подает электроэнергию на обмотки стартера. При этом текущее положение ротора отслеживается датчиком Холла.

Встроенная система электронного управления позволяет изменять скорость вращения двигателя без применения дополнительного частотного или тиристорного регулятора. Достаточно просто подать соответствующий управляющий сигнал или команду сетевого протокола (например, ModBus), и ЕС-двигатель плавно изменит скорость вращения в диапазоне от 0 до 100% номинальной скорости.

Созданные на базе новых двигателей EC-вентиляторы сначала нашли применение в установках центрального кондиционирования, компактных вентиляционных установках, а затем стали использоваться и в круглых канальных вентиляторах, внешне практически не отличающихся от моделей предыдущего поколения.

Продвижению более дорогих канальных вентиляторов с ЕС-двигателями способствует европейская политика ужесточения норм энергосбережения. Традиционные канальные вентиляторы с асинхронным двигателем уже не соответствуют новым требованиям. Также нельзя недооценивать потенциал ЕС-вентиляторов, открывающий новые возможности автоматизации простых канальных систем. К некоторым моделям EC-вентиляторов можно напрямую подключить датчики температуры воздуха или концентрации СО2, от текущих показаний которых будет зависеть производительность вентилятора.

В ассортименте большинства зарубежных и отечественных производителей уже появились канальные вентиляторы для круглых каналов с обозначением «ЕС» в маркировке, а модели предыдущего поколения постепенно снимаются с производства.

Конструкция канального вентилятора не меняется на протяжении десятилетий. Однако и здесь появляются новшества и нестандартные решения.

В 2017 году на рынке были представлены канальные вентиляторы PrioAir от компании Systemair (рис. 5) с осевым рабочим колесом, практически не занимающие места при монтаже.

Максимальный присоединительный диаметр данной серии вентиляторов составляет 250 миллиметров, максимальная производительность — около 1000 кубометров воздуха в час при свободном напоре на сеть 300 Па. Последний параметр вызывает сомнения в целесообразности использования вентилятора в приточной системе, но для вытяжных каналов при доступной стоимости эта серия может стать отличным решением. Дополнительное преимущество — низкий уровень шума (не более 48 дБ(А)).

Еще одна интересная серия канальных вентиляторов с диагональными лопатками TD-Silent компании S&P (рис. 6) имеет классическою канальную компоновку, но оснащается осевым рабочим колесом и выпускается в пластиковом корпусе, призванном улучшить акустические характеристики устройства. Сложно сказать, удалось ли разработчикам достичь поставленной цели. По крайней мере, на рынке имеются модели с аналогичным уровнем шума, при этом отличающиеся более высокой производительностью.

Технические данные для подбора вентилятора

Чтобы подобрать канальный вентилятор, необходимо знать его рабочую характеристику — зависимость напора от расхода воздуха (рис. 7). На графике зависимости нужно найти требуемую точку и убедиться, что производительность и напор вентилятора соответствуют нужным значениям, а сама рабочая точка расположена в рекомендуемой области кривой.

Следующий параметр — номинальная потребляемая электрическая мощность вентилятора. В каталогах должна быть указана также потребляемая мощность в рабочей точке в виде таблицы или графика, эти данные могут потребоваться при сравнении оборудования различных производителей или для выполнения расчета энергопотребления системы в процессе эксплуатации.

Наконец, нужны данные по уровню шума. Для подбора шумоглушителей и акустического расчета системы требуются данные по уровню звуковой мощности, генерируемой в канал, причем для каждой октавной полосы Lw. А для оценки шума от корпуса вентилятора нужны значения уровня звуковой мощности в окружение.

Кроме этого, производители обычно указывают уровень звукового давления Lp(A). Но, для того чтобы этот параметр можно было корректно использовать, в каталоге должно быть четко обозначено, на каком расстоянии от вентилятора указан уровень шума и для каких условий — открытого пространства или закрытого помещения.

Также в каталогах могут быть указаны КПД вентилятора, удельный коэффициент энергоэффективности SFP, скорость вращения, емкость конденсатора и другие параметры, но все они не так важны при выборе оборудования.

Общий обзор рынка. Основные производители, представленные на рынке

Чтобы разработать проект канальной вентиляции, нужно знать подробные технические характеристики вентиляторов, желательно представленные в форме удобного каталога. Очень полезна в данном случае программа подбора. Кроме того, необходима документация на полный набор оборудования для круглых каналов, включая основные технические параметры и данные о потерях давления в зависимости от расхода.

На российском рынке представлено около 20 производителей канальных вентиляторов для круглых каналов. Прямой поиск в Интернете по запросу «канальный вентилятор» и опрос специалистов позволили определить список лидеров в этом сегменте. При отборе также учитывались доступность и полнота технической документации. К сожалению, на некоторых сайтах производителей нет полной информации о продукции, но есть предложение обратиться за дополнительной информацией, подав электронную заявку. В условиях ограниченного времени на проектирование и при наличии доступной информации об аналогичных продуктах других производителей далеко не каждый решит воспользоваться таким предложением.

При поиске в Интернете обнаружилась интересная тенденция: первыми в выдаче оказываются отечественные и китайские производители, а продукция хорошо известных и зарекомендовавших себя на рынке производителей отображается далеко не на первых страницах.

Получив список из 11 производителей, продукция которых доступна на российском рынке, попробуем найти наиболее подходящую марку для решения конкретной задачи. Допустим, требуется создать канальную систему приточной вентиляции производительностью 600 кубометров воздуха в час. Такому расходу наилучшим образом соответствует диаметр канала 250 миллиметров. Предварительно оцениваем потери напора на элементах системы (обратный клапан, фильтр, нагреватель, шумоглушители, наружная решетка) в 150 Па. Соответственно задачей будет определить свободный напор на сеть для канальной приточной системы при фиксированном расходе 600 кубометров воздуха в час, а также основные рабочие параметры вентилятора в этой рабочей точке. Отдельно для оценки потенциала вентиляторов определим максимальную производительность при свободном напоре вентилятора в 300 Па.

У многих производителей канальные вентиляторы одного типоразмера представлены в высоконапорном и стандартном исполнении. В данном обзоре рассматриваются модели с большей производительностью. Изначально планировалось сделать сравнение только для центробежных канальных вентиляторов с АС-двигателем, но в итоге в обзор были включены и ЕС-вентиляторы.

Systemair

Оборудование канальной вентиляции для круглых каналов от компании Systemair появилось на российском рынке одним из первых. Вентиляторы для круглых каналов выпускаются со стандартными асинхронными двигателями в двух вариантах исполнения и с ЕС-двигателями. Для выбора можно воспользоваться онлайн-программой подбора и электронными каталогами на интернет-сайте. Программа подбора и каталоги содержат все необходимые данные для проектирования и выбора оборудования. Пожалуй, единственное неудобство может быть в том, что производительность вентиляторов в печатной версии каталога указана в кубических метрах в секунду.

Ассортимент компонентов для канальной вентиляции включает все необходимые элементы, в каталоге подробно представлены схемы подключения и технические характеристики.

Rosenberg

Каталоги компании Rosenberg рассчитаны на профессионалов в области конструирования систем вентиляции. Они содержат большое количество информации о механических и электрических параметрах оборудования. Это единственный каталог из участвующих в настоящем обзоре, в котором для канального вентилятора приводится диаграмма полного давления и отдельно дается динамическое давление. А вот уровень звукового давления на расстоянии от корпуса отсутствует, но его можно рассчитать на основании данных о звуковой мощности, которые подробно приведены в каталоге.

Существует программа подбора вентиляторов PoVent10, которую нужно установить на компьютер и получить код активации для полноценного использования. Программа содержит огромный (для проектировщиков систем канальной вентиляции просто избыточный) объем рабочих параметров для каждого вентилятора.

Согласно информации, представленной на российском сайте, компания Rosenberg производит две линейки канальных вентиляторов для круглых каналов — стандартную и с EC-двигателями, но, как пояснили в компании, в русскоязычном каталоге представлены только стандартные модели, так как вентиляторы с ЕС-двигателями в Россию не поставляются из-за низкого спроса.

Что касается компонентов для канальной вентиляции, то их ассортимент в компании минимален, так как она не специализируется на данном сегменте.

Soler&Palau

Стандарные вентиляторы для круглых каналов имеют по одной модели со стандартным двигателем для каждого стандартного типоразмера. Каталог вентиляторов достаточно подробен и содержит все необходимые для проектирования и выбора оборудования данные.

Для подбора вентиляторов S&P можно использовать онлайн-программу конфигуратор EASYVENT, которая доступна на сайте компании и имеет русифицированный интерфейс. При использовании программы для получения характеристик уровня шума можно выбрать условия измерения — в открытое пространство, полусферу или закрытое помещение, а также указать расстояние до вентилятора. Программа позволяет получить распечатку с подробными характеристиками вентиляторов и 3D-модели для AutoCAD, MagiCAD и Revit.

Из принадлежностей программа-конфигуратор позволяет выбрать только регуляторы скорости вращения. Полный каталог оборудования S&P содержит все необходимые компоненты для системы вентиляции, даже такие редкие, как, например, капиллярный термостат защиты от замерзания для водяного канального нагревателя. Канальные вентиляторы для круглых каналов можно купить через интернет-магазин дистрибьютора, компоненты для систем вентиляции на сайте дистрибьютора не представлены, но их также можно заказать.

Ostberg

На официальном сайте компании Ostberg есть удобная и быстроработающая страница для подбора канальных вентиляторов (на английском языке), где можно легко получить все необходимые параметры для любой рабочей точки или подобрать вентилятор. На сайте представлены 3D-модели для Revit и AutoCAD. Каталог оборудования выполнен на самом высоком уровне, но не переведен на русский язык. Для каждой позиции в каталоге оборудования имеется свой QR-код.

Модельный ряд канальных вентиляторов включает стандартные вентиляторы в нескольких модификациях и ЕС-вентиляторы. В таблице сравнения в качестве стандартного варианта была выбрана модель CK 250 B ErP, которая имеет улучшенные характеристики и соответствует директиве ErP 2006. Уровень звукового давления в окружение для такого вентилятора составляет всего 44 дБ(A) (рис. 8).

На европейском рынке компания предлагает полный набор компонентов для канальной вентиляции, включая даже такие редкие блоки, как водяной охладитель для круглых каналов в комплекте с трехходовым клапаном и насосом. На российском рынке приобрести оригинальные компоненты довольно сложно, поэтому компании, занимающиеся продвижением вентиляторов Ostberg, предлагают альтернативные варианты компонентов.

Канальные вентиляторы этой марки широко представлены в дилерских интернет-магазинах.

«КОРФ»

Каталог компании «КОРФ» имеет отдельный раздел — «Оборудование для круглых каналов», в котором представлены сразу и канальные вентиляторы, и компоненты, что очень удобно при подборе. Модельный ряд вентиляторов содержит по одной модели для каждого типоразмера, рабочий диапазон температур вентиляторов начинается от —40оС. В каталогах приведены необходимые данные для подбора и даже акустические характеристики, но пояснения к ним вызывают вопросы. Так, в названии таблицы указан «Уровень звуковой мощности», но используется обозначение Lp(A), которое обычно соответствует уровню звукового давления. При этом работать с каталогом на этапе проектирования достаточно просто.

NED

Технические характеристики оборудования и аксессуаров для канальной вентиляции компаний NED и «КОРФ» практически идентичны. Каталоги имеют разное оформление, но содержат одну и ту же информацию, различаясь лишь маркировкой оборудования. Плюсом компании NED является наличие на сайте паспортов на канальные вентиляторы.

«Неватом»

Сайт компании оформлен в современном стиле и оптимизирован под мобильные устройства. У компании есть собственный интернет-магазин, в котором цены на канальные вентиляторы сообщаются только по запросу.

Канальные вентиляторы представлены в общем каталоге «Вентиляция» без компонентов и ссылок на их наличие. Модельный ряд включает вентиляторы со стандартным асинхронным двигателем в двух модификациях — “Стандарт” и «Премиум». В каталоге подробно указаны все данные, необходимые для проектирования и выбора оборудования. Внимание заслуживает возможность установки обычного канального вентилятора в шумоглушащий бокс, что позволяет снизить уровень шума в окружение на 13–14 дБ. Компоненты для канальной вентиляции можно найти в каталоге «Детали систем вентиляции» и других. Информация по компонентам недостаточно полная, например, отсутствуют сведения о потерях напора на обратном клапане, но имеющихся сведений для выбора модели оборудования достаточно.

«Ванвент»

Канальные вентиляторы «Ванвент» предлагаются поисковыми системами в числе первых. Производитель выпускает стандартные вентиляторы и вентиляторы с ЕС-двигателем. На сайте сразу приведены розничные цены на оборудование. Однако технические каталоги как таковые на сайте не представлены. Для ЕС-вентиляторов информация полностью отсутствует, а для стандартных вентиляторов ссылка на технические характеристики открывает каталог рабочих колес с двигателем производства ebm-papst. Очевидно, производитель предполагает, что данные для отдельного рабочего колеса совпадают с характеристиками канального вентилятора в корпусе. Не каждый проектировщик согласится с таким подходом, поэтому сделать корректный подбор оборудования для нашего обзора по предоставленной информации не представляется возможным. Данные по шуму также не содержат необходимых пояснений и не могут быть использованы для сравнения оборудования.

На сайте производителя можно найти различные компоненты для канальной вентиляции, но сгруппированы эти компоненты бессистемно и без указания необходимых для проектирования технических данных.

«Ровен»

Канальные вентиляторы компании «Ровен» идут в первых строчках выдачи поисковых систем. Канальная вентиляция изначально представлена как комплексное решение, а не отдельные компоненты. Примечательно, что на сайте представлены видеоролики по подключению канальных вентиляторов.

Модельный ряд включает по одной модели вентилятора на каждый стандартный типоразмер, есть данные по уровню звуковой мощности как в канал, так и в окружение. Но данные по шуму не содержат достаточных для корректного использования пояснений. Приведена простая и понятная схема подключения электропитания. Указан рабочий диапазон температур от —40оС, что важно в условиях нашего климата. Есть информация о необходимости наличия прямых участков до и после вентилятора, что очень важно при монтаже. Набор оборудования, представленный как аксессуары для канальной вентиляции, достаточно скромен, однако полный каталог оборудования включает все необходимые компоненты с техническими характеристиками.

Airone

Каталог канальных вентиляторов довольно лаконичен, в нем приведены только номинальные характеристики вентиляторов и рабочие характеристики «напор — расход». Данные об уровне шума присутствуют, но не имеют четких пояснений. Модельный ряд ограничивается одной стандартной линейкой. В каталоге канальных вентиляторов отсутствует информация о других компонентах канальной вентиляции, но в разделе «Сетевые элементы» можно найти некоторые компоненты. Канальные нагреватели для круглых каналов вынесены в отдельный раздел. В каталоге представлено достаточно информации для подбора.

«Вентс»

На удобном сайте можно быстро найти канальные вентиляторы для круглых каналов. Модельный ряд очень разнообразен, в частности, для каналов диаметром 250 миллиметров представлено не менее 5 различных моделей, как стандартных, так и с ЕС-двигателем. Прямо на сайте можно увидеть рабочие кривые вентиляторов и выбрать требуемые напор и расход, получить данные по мощности и номинальным шумовым характеристикам. Каталог имеет все необходимые данные для проектирования, даже КПД вентиляторов, но дополнительно хотелось бы видеть схемы подключения к электропитанию.

В каталоге и на сайте есть ссылка на раздел «Принадлежности», где представлен практически полный набор компонентов для канальной вентиляции со всеми необходимыми для проектирования данными.

Результаты обзора

В таблице 1 представлен сводный обзор производителей вентиляторов для круглых каналов. По 10-балльной шкале дана ориентировочная оценка основных инструментов для подбора и проектирования канальной вентиляции. Разумеется, оценка носит субъективный характер и составлена на базе информации, имеющейся на сайтах компаний-производителей в открытом доступе.

Общая тенденция такова, что иностранные производители предоставляют более полную и подробную информацию в своих технических каталогах, а также предлагают программы для удобного подбора оборудования. Из рассмотренных отечественных производителей программу подбора на своем сайте имеет только компания «Вентс», но ее возможности уступают зарубежным конкурентам.

В таблице 2 приведены технические характеристики стандартных канальных вентиляторов для круглых каналов, подобранных для обеспечения заданной производительности.

Самый большой свободный напор на сеть при расходе 600 кубометров воздуха в час обеспечивают вентиляторы Airone и «Вентс». Самый низкий уровень шума заявлен у вентилятора Ostberg. А самая низкая потребляемая мощность у вентиляторов Systemair, Ostberg и S&P.

В таблице 3 приведены данные для вентиляторов с ЕС-двигателем. Самым тихим получился вентилятор Systemair, который имеет уровень звукового давления всего 40 дБ(А). А ЕС-вентиляторы Ostberg и «Вентс» обладают существенно более высокими напором и расходом, в том числе по сравнению со стандартными вентиляторами с асинхронным двигателем.

Приведенный обзор рынка носит ознакомительный характер и показывает, что, несмотря на достаточно большое количество компаний-производителей, предлагаемое оборудование для канальной вентиляции различается как по техническим параметрам, так и по наличию и удобству использования инструментов подбора.

Большинство производителей предлагает достаточный набор компонентов для канальной вентиляции и может предоставить нужную для проектирования информацию об оборудовании.

Технические каталоги некоторых производителей нуждаются в доработках и дополнениях. Хорошим инструментом для продвижения оборудования в данном сегменте также является программа подбора вентиляторов.

Дальнейшее развитие рынка канальной вентиляции будет связано с внедрением канальных ЕС-вентиляторов, которые позволяют добиться лучших технических параметров, а также выводят возможности автоматизации канальной вентиляции на новый уровень.

Виталий Алексеевич Волков

Приобретение качественного промышленного вентилятора — важный этап создания работоспособной и эффективной системы вентиляции. Однако не менее важны качественный монтаж, правильная пусконаладка и своевременное техническое обслуживание. Способы монтажа вентиляторов и порядок выполнения отдельных операций подробно рассмотрены в нормативной документации, например — в СП 73.13330–2012 «Внутренние санитарно-технические системы зданий. Актуализированная редакция СНиП 3.05.01–85», в «Пособии по производству и приемке работ при устройстве систем вентиляции и кондиционирования воздуха» к СНиП 3.05.01–85, в Типовых технологических картах ТТК 7.05.02.01… ТТК 7.05.02.04 и в инструкциях производителей. Вопросам ТО посвящены сервисные мануалы. В этой статье мы приведем лишь несколько простых рекомендаций, следование которым поможет предупредить финансовые потери заказчика, повысить безопасность и качество работ по монтажу и ТО промышленных вентиляторов.

Перед монтажом

Промышленный вентилятор зафиксирован
на деревянном поддоне

Промышленные вентиляторы не всегда поступают на стройплощадку «с колес» доставившего их автотранспорта. Часто оборудование привозят на склад, где оно некоторое время хранится вместе с другими компонентами вентиляционной системы. В некоторых случаях срок пребывания вентилятора на складе оказывается более продолжительным, чем срок действия обязательств завода-производителя по бесплатной замене изделий с производственным браком.

Именно поэтому ответственный за приемку техники сотрудник должен при получении оборудования убедиться в том, что вентилятор соответствует требованиям заказа и не поврежден при транспортировке.

Завод-изготовитель может поставлять промышленные вентиляторы закрепленными на деревянных поддонах, в деревянной обрешетке, в коробке или без упаковки — все зависит от типа вентилятора, традиций завода-производителя и многих других факторов. Упаковка обычно предназначена только для защиты оборудования, но не для использования в качестве подъемного приспособления (во всяком случае, если это не указано специально).

Для перемещения вентилятора
на стройплощадке используют
вильчатые погрузчики соотве-
тствующей грузоподъемности

Для подъема и перемещения вентиляторов используют лебедки, автопогрузчики с вильчатым захватом, а при больших размерах — подъемные краны. Используемое подъемное оборудование должно иметь сертификат, подтверждающий, что оно рассчитано на вес поднимаемого оборудования.

Во время хранения на складе промышленные вентиляторы часто повреждаются посторонними предметами, дождевой водой, в результате ударов. Поэтому вентиляторы надо поместить в безопасное, чистое, сухое место, где отсутствуют вибрации. Если обеспечить такие условия затруднительно, промышленные вентиляторы до монтажа желательно хранить в металлических контейнерах. При этом нагреватель предотвращения конденсации, защищающий электродвигатель от образования внутри него конденсата (если предусмотрен), должен быть подсоединен к сети питания.

Вентиляторы следует хранить
в безопасном, чистом, сухом
месте, где отсутствуют
вибрации

Хранить вентиляторы в закрытом помещении важно еще и потому, что они, даже не будучи подключенными к электрической сети, могут травмировать человека в результате вращения рабочего колеса под действием ветра. Исключить возможность несанкционированного доступа к вентиляторам можно с помощью защитных ограждений, барьеров.

Проводить регламентные работы на складе, в том числе раз в месяц проворачивать рабочее колесо, чтобы не допустить загустения рабочей смазки и повреждения подшипников, должен специалист, ознакомленный с потенциальными рисками при работе с вентиляционной техникой.

Монтаж механической части

Электромонтаж промышленных вентиляторов
ребует привлечения высококвалифицированных
электриков

До начала монтажа промышленного вентилятора в помещении должны быть выполнены соответствующие работы, предусмотренные пунктом 4.3 СП 73.13330–2012. В соответствии с проектной документацией должно быть подготовлено место для размещения вентилятора — прочное, рассчитанное на вес самого вентилятора и оборудования, используемого во время монтажа. Поверхность, на которой должен быть смонтирован вентилятор, должна быть строго горизонтальной (в этом несложно убедиться с помощью строительного уровня).

Для удобства дальнейшего техобслуживания и выполнения проверок необходимо предусмотреть достаточно свободного места вокруг вентилятора.

Перед началом монтажа необходимо еще раз убедиться в том, что вентилятор не имеет повреждений. При разборе решетчатой тары/коробки для получения доступа к оборудованию монтажники должны исключить риск повреждения от контакта с острыми кромками, заусенцами, скобами, проушинами.

Монтаж на виброизоляторы
обычно предполагает
подключение вентилятора к
сети через гибкую вставку

Вентилятор, как правило, имеет значительную массу (в зависимости от типоразмера, с учетом вспомогательного оборудования — от 100 кг до 10 т и более). К тому же он может быть неустойчив (центр тяжести блока может быть расположен не по центру). Именно поэтому к месту монтажа вентилятор необходимо поднимать медленно и осторожно, чтобы исключить повреждения. Из зоны под вентилятором при этом должен быть удален весь персонал!

При присоединении вентилятора к системе воздуховодов опасность для монтажников представляют острые кромки в воздуховодах вблизи вентилятора. Здесь также надо соблюдать особую осторожность.

Очень часто проектом предусмотрена установка вентилятора на виброизоляторы, которые позволяют снизить вибрационную нагрузку на фундамент и строительные конструкции здания. Необходимо убедиться, что виброизоляторы рассчитаны на вес вентилятора. Если смонтированы виброизоляторы, то необходимо использовать и гибкие вставки, и гибкие кабелепроводы.

Виброизоляторы и гибкие вставки не следует использовать для выравнивания фиксирующих точек, в особенности если они расходятся слишком очевидно. Если при сочленении элементов крепеж выполняется с большим трудом, то необходимо определить причину этого расхождения и устранить ее. Крепежные элементы должны быть затянуты динамометрическим ключом в соответствии с рекомендациями производителя.

При установке промышленного вентилятора в
предусмотренное проектом положение нужно
опасаться контакта с острыми кромками
воздуховода

Если электродвигатели вентиляторов имеют дренажные отверстия в торцевых крышках и клеммной коробке, то после монтажа эти отверстия должны располагаться в самой низкой точке. Чтобы обеспечить слив конденсата, пробки, которыми закрываются эти дренажные отверстия, должны быть вынуты (когда ожидается сильная конденсация вследствие резкого изменения рабочей температуры) или должны выниматься регулярно во время технического обслуживания.

Электромонтажные работы

После установки вентилятора в предусмотренное проектом положение приступают к монтажу электрических соединений. Промышленные вентиляторы обычно оборудуют клеммной коробкой, размещенной на электродвигателе или на кожухе вентилятора. Ввод кабелей электропитания в клеммную коробку должен выполнять квалифицированный электрик в строгом соответствии с рекомендациями производителя вентилятора.

Приступать к электромонтажным работам следует только при отключенном электропитании. Рабочее колесо вентилятора должно быть неподвижно.

При монтаже промышленного
вентилятора на стене здания
могут понадобиться автокран
и вышка

На стене венткамеры или на опорном столбе рядом с вентилятором логично смонтировать разъединительный выключатель, который может быть заблокирован в положении «выключено». Кроме того, на удалении от вентилятора, но в доступном для пользователя месте должна быть размещена кнопка пуска. Использование двух выключателей позволяет организовать безопасный режим работы вентилятора и обеспечить надежное отсоединение вентилятора от сети питания при выполнении операций технического обслуживания.

Кабели подключения должны иметь достаточную длину, чтобы обеспечить возможность перемещений вентилятора, смонтированного на виброизоляторах.

Предохранители цепи регулирования вентилятора должны быть рассчитаны на пусковой ток вентилятора, указанный на паспортном щитке электродвигателя. При этом предохранители могут рассматриваться только в качестве защиты от короткого замыкания или отказа заземления — они не выполняют функции защиты от перегрузки. Чтобы обеспечить полную защиту электродвигателя, в панели пускателя должно быть предусмотрено устройство защиты от перегрузки.

Защита двигателя вентилятора от перегрева может быть организована путем использования термостатов или термисторов.

Техническое обслуживание вентиляторов
проводится по графику

Термостаты подсоединяются последовательно с обмоткой электродвигателя вентилятора. Они размыкаются при достижении определенной температуры, прерывая цепь обмотки и останавливая вентилятор при перегреве. После охлаждения вентилятора выполняется автоматический перезапуск или ручной сброс (ручной перезапуск). Термисторы изменяют свое резистивное сопротивление в зависимости от температуры. Они должны быть подсоединены к пусковому контактору электродвигателя через соответствующее реле или магнитный пускатель.

Другие датчики контроля (если смонтированы) должны быть подключены так, чтобы автоматически выключать вентилятор в случае отказа, например при обрыве приводных ремней, или сигнализировать об отказе. Если вентилятор автоматически отключается по сигналу датчика контроля, электрическая схема должна предусматривать полное отсоединение и отсутствие автоматического сброса.

Нагреватели предотвращения конденсации подключаются к клеммной коробке вентилятора, а также подсоединяются к внешнему источнику электропитания, чтобы автоматически включаться, когда электродвигатель выключен, так как работающему вентилятору защита от конденсата не требуется.

Испытанияи пуско-наладочные работы

Индивидуальные испытания промышленного вентилятора (обкатка) производятся для проверки работоспособности электродвигателя и отсутствия механических дефектов во вращающихся элементах оборудования. Как правило, обкатка производится сразу после монтажа оборудования при подключенной сети воздуховодов. В случаях установки крупногабаритного оборудования в труднодоступных местах (кровля зданий, подвалы) рекомендуется производить обкатку до подачи оборудования к месту монтажа (на производственной базе или непосредственно на стройплощадке, откуда вентилятор в случае обнаружения дефектов может быть отправлен в ремонт).

Операция мойки рабочего
колеса вентилятора

Перед началом обкатки необходимо заглушить 3/4 площади всасывающего отверстия вентилятора. Проведение испытания с неподключенной сетью без создания искусственного сопротивления недопустимо из-за опасности выхода вентилятора из строя.

Перед первым включением необходимо еще раз убедиться в том, что вентилятор правильно смонтирован, а параметры электросети полностью соответствуют указанным на паспортном щитке электродвигателя. Необходимо проверить, что надежно закреплены все элементы и крепежные приспособления, что смонтированы защитные ограждения, что в непосредственной близости от вентилятора отсутствуют незакрепленные посторонние предметы.

Сразу после включения необходимо проверить плавность и стабильность хода и отсутствие вибраций. Потребляемый ток не должен превышать указанного на паспортном щитке значения тока нагрузки.

Пусконаладочные работы по запуску огромного
промышленного вентилятора

Для трехфазных электродвигателей проверяют правильность направления вращения рабочего колеса вентилятора. Если направление вращения неправильное, достаточно поменять местами две фазы питания в клеммной коробке электродвигателя. Если же обнаружено, что в неправильном направлении вращается однофазный вентилятор (при условии правильного выполнения электроподключения), в клеммной коробке необходимо поменять местами концы соответствующих обмоток.

При наладке системы вентиляции на проектные расходы воздуха необходимо выполнить испытание вентиляторов при их работе в сети, проверку соответствия фактических технических характеристик, таких, как расход воздуха и полное давление, частота вращения, потребляемая мощность, и других, паспортным данным.

В электродвигателях, оборудованных ременным приводом, после двух первых часов работы вентилятора нужно проверить натяжение приводных ремней. Затем операция проверки натяжения приводных ремней должна выполняться согласно рекомендациям производителя вентилятора. Не следует слишком часто включать и выключать вентилятор, особенно в первые часы эксплуатации, так как это может повлечь за собой перегрев двигателя.

О техническом обслуживании

В результате аварии
вентилятор получил
серьезные повреждения

Техническое обслуживание промышленных вентиляторов должно проводиться опытным квалифицированным персоналом с использованием соответствующих инструментов и оборудования. Специалисты должны составить график выполнения операций регулярного технического обслуживания в соответствии с рекомендациями производителя техники, вести журнал.

Если эксплуатация оборудования ведется в особо загрязненных условиях, то интервалы выполнения сервисных операций необходимо сократить. В большинстве случаев внутренние и внешние поверхности вентилятора могут быть очищены с помощью воды, не содержащей абразивных примесей. При этом следует избегать подачи воды в зоны размещения пробок дренажных отверстий.

Необходимо проверять надежность крепления всех фиксирующих приспособлений вентилятора. Все устройства блокировки, которые были вскрыты или повреждены при проведении технического обслуживания, следует заменить новыми.

…однако после восстановления
в мастерской был вновь
введен в эксплуатацию

Необходимо регулярно проверять состояние подшипников электродвигателя. Если подшипники электродвигателя оборудованы устройствами продолжительной смазки, необходимо добавлять консистентную смазку согласно инструкциям, приведенным в паспорте вентилятора или электродвигателя. Обязательно должен использоваться соответствующий тип консистентной смазки. Важно регулярно удалять воду и грязь из зоны ввода консистентной смазки, прочищать шприц для ее ввода.

После завершения операций технического обслуживания необходимо проверить, что в непосредственной близости от вентилятора отсутствуют незакрепленные посторонние предметы, сняты приспособления для временной блокировки лопастей, исключающие их вращение под действием сил ветра или естественной тяги в вентиляционной сети, а сам вентилятор надежно закреплен на своем фундаменте.

Если вентилятор должен включаться в работу не ранее чем один раз в месяц, то перед его включением желательно измерять сопротивление обмоток двигателя относительно земли. Если измеренное значение составляет менее 10 МОм, то электродвигатель необходимо просушить потоком теплого воздуха с температурой около +40ºС и еще раз выполнить измерение перед включением электродвигателя. Эту же операцию необходимо проводить перед началом монтажа вентилятора, который долгое время находился на складе.

Материал предоставлен Творческой мастерской Владислава Балашова

Осевые вентиляторы

Ю. Г. Московко к.т.н.,
ООО «ИННОВЕНТ»

В. Г. Караджи, к. т.н,
ООО «ИННОВЕНТ»

На выставке было представлено большое количество разнообразных отечественных и зарубежных осевых вентиляторов. К зарубежным вентиляторам особых замечаний нет, а вот основное впечатление об отечественных вентиляторах — это за редким исключением огромные радиальные зазоры и упрощенные лопатки. В работе И. В. Брусиловского «Аэродинамика и акустика осевых вентиляторов» (Труды ЦАГИ, вып. 2650) приведены данные, показывающие, что увеличение радиального зазора относительно длины лопатки на 1 % приводит к уменьшению КПД вентилятора примерно на 1 %. Поэтому оптимальный радиальный зазор в вентиляторах обычного исполнения составляет 1…1,5 % длины лопатки. Как правило, большие радиальные зазоры принимаются во взрывозащищенных вентиляторах — не менее 1 % диаметра колеса (ГОСТ 55026–20122) — или в теплостойких вентиляторах, предназначенных для перемещения горячих газов. Так, например, величина минимального зазора взрывозащищенного вентилятора с диаметром колеса 630 мм — 3,15 мм, у теплостойкого — не менее 1,25 мм.

Рассмотрим подробнее конструктивное исполнение вентиляторов, представленных на рис. 1, 2, 3 и 4. Сразу же обращают на себя внимание большие радиальные зазоры: между лопаткой и корпусом можно, образно говоря, свободно просунуть палец!

Рис. 1	Рис. 2
Рис. 3	Рис. 4

Вентиляторы 1, 2 и 3 имеют аэродинамически несовершенные листовые лопатки (отсутствует «крутка»), установленные на плоских втулках, лопатки вентиляторов 1 и 3 вообще образованы двумя изломами — это технология начала прошлого века.

О лопатках вентилятора 2 следует рассказать особо. Такие лопатки пользуются особой популярностью у производителей из-за кажущейся простоты их изготовления. Очевидно, что форма лопаток вентилятора 2 скопирована со струйных вентиляторов типа ВС-10 и ВО-14–320 производства бывшего «Мовена». Но при этом упущено главное — а именно «крутка» лопатки, которая образуется за счет определенного расположения заготовки на гибочном штампе. Это, а также использование плоской втулки не позволяет ожидать приемлемого КПД. Хотелось бы обратить внимание на входной направляющий аппарат (ВНА) вентилятора 3. Как правило, лопатки ВНА предназначены для подкручивания потока против направления вращения колеса с целью увеличения развиваемого вентилятором давления (при этом увеличивается потребляемая мощность). В этом вентиляторе, наоборот, лопатки ВНА установлены так, что они подкручивают поток по вращению колеса, тем самым уменьшая и так небольшое развиваемое давление. Хотя, может быть, перед изготовителем стояла задача — за счет уменьшения давления уменьшить потребляемую мощность вентилятора?

В довершение следует обратить внимание на огромные втулки перед входом в колеса вентиляторов 1 и 3, затеняющие большую часть ометаемой площади лопаток. Если у вентилятора 1 это можно оправдать необходимостью охлаждения электродвигателя, то для вентилятора 3 разумное объяснение придумать сложно.

Рис. 5а	Рис. 5б
Рис. 6а
Рис. 6б

Рассмотренные осевые вентиляторы не могут предлагаться для замены известных моделей ВО-06–300, ВО-14–320 и ВО-25–180 (опять же, производства бывшего «Мовена»), так как их характеристики, в силу конструктивных особенностей, не могут им соответствовать.

На рис. 5 приведен осевой высоконагруженный вентилятор схемы «колесо + спрямляющий аппарат» (К+СА), имеющий втулку большого диаметра (вид спереди и сзади). Сразу же бросается в глаза огромный радиальный зазор. Вместе с тем необходимо помнить, что его негативное влияние тем больше, чем больше развиваемое вентилятором давление. Более того, в конструкции этого вентилятора можно заметить еще две особенности. В классических вентиляторах схемы «К+СА» спрямляющий аппарат, служащий для раскрутки потока за колесом, имеет лопатки специальной формы, имеющие прогиб и установленные под определенным углом к оси вентилятора. В нашем случае это обычные пластины, установленные по оси вентилятора. Очевидно, что в таком СА имеют место большие потери давления, которые в конечном счете приводят к уменьшению развиваемого давления и, следовательно, КПД вентилятора. Кроме этого, очевидно, для усиления генерируемого шума вентилятор имеет одинаковое четное число лопаток колеса и СА — по 16 штук!

Радиальные вентиляторы

Большое влияние на аэродинамические характеристики радиальных вентиляторов оказывают форма и размеры зазора между рабочим колесом и входным коллектором, геометрия и положение так называемого «языка» спирального корпуса. Исключение составляют прямоточные канальные вентиляторы, у которых «язык» отсутствует. Лопатки рабочего колеса радиального вентилятора могут быть загнуты назад или вперед.

Типовая схема радиального вентилятора с загнутыми назад лопатками приведена на рис. 6а, а с загнутыми вперед лопатками — на рис.6б (Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы. Аэродинамические схемы и характеристики: справочник – М., Машиностроение, 1980). Отклонение геометрии зазора между рабочим колесом и входным коллектором от нормативной (по аэродинамической схеме) приводит к циркуляционным потерям и ухудшению характеристик вентилятора. Оптимальный радиальный зазор между коллектором и колесом (рис. 6а, вид А) должен составлять 0,25…1 % диаметра колеса. Кроме того, у вентиляторов с загнутыми назад лопатками коллектор должен входить в колесо и обеспечивать необходимое перекрытие (рис. 6а, вырез А). Для вентиляторов с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперед, большое значение имеют осевой зазор между колесом и входным коллектором, оптимальная величина которого составляет 0,5 % диаметра колеса (рис. 6б, вырез А) и форма «языка» спирального корпуса. Отклонение от геометрии аэродинамической схемы приводит к существенному ухудшению аэродинамической характеристики такого вентилятора.

Западная фирма (у которой вентиляторы не являются основным продуктом в линейке оборудования) демонстрировала ряд радиальных вентиляторов с колесами диаметром около 250…315 мм (рис. 7, 8 и 9). Вентиляторы выполнены качественно, имеют хорошую покраску, что свидетельствует о наличии у изготовителя современного оборудования. Но при этом у вентиляторов с загнутыми назад лопатками (рис. 7) входной коллектор не входит в рабочее колесо должным образом, а осевые зазоры у вентиляторов с загнутыми вперед лопатками вообще огромные (рис. 8 и 9)! Понятно, что при таких зазорах эффективность будет низкой.

Рис. 7	Рис. 8
Рис. 9	Рис. 10
Рис. 11	Рис. 12
Рис. 13	Рис. 14

На рис. 10 приведен отечественный вентилятор с загнутыми назад лопатками, у которого входной коллектор на входе в рабочее колесо имеет резкий угловой поворот и цилиндрическую поверхность, без отбортовки, глубоко входящую в колесо. Вероятно, такая конструкция входного коллектора принята из-за отсутствия необходимого оборудования или с целью снижения себестоимости вентилятора, но следует понимать, что при этом ухудшаются аэродинамические характеристики. На рис. 11 показан вентилятор с колесом с загнутыми вперед лопатками, у которого практически отсутствует «язык»! Это не может не сказаться на аэродинамических характеристиках. Но самое главное — соответствуют ли реальные аэродинамические характеристики приведенным в каталоге?

На рис. 12 показан качественно изготовленный радиальный вентилятор с загнутыми вперед лопатками. Проблема в том, что колесо правого вращения, а корпус — левого! Трудно представить реальные аэродинамические характеристики этого вентилятора, а еще труднее — как он поведет себя в реальной вентиляционной сети. Аналогичная ситуация с вентилятором, представленным на рис. 13, которая усугубляется еще и огромным осевым зазором между входным коллектором и рабочим колесом! Очевидно, что в обоих случаях речь идет не о потере десятка процентов КПД, а о способности обеспечить хоть какой-нибудь расход воздуха.

Некоторые западные компании представили кондиционеры с радиальными вентиляторами со свободными колесами и с высокоэффективным приводом на базе электродвигателей EC. В качестве примера на рис. 14 показан вентилятор, который имеет аэродинамически совершенное колесо, но габариты EC-электромотора, мягко говоря, плохо соответствуют конструкции рабочего колеса. Можно ожидать, что преимущества колеса и привода будут нивелированы загромождением потока внутри колеса.

Несколько слов о выборе вентилятора. Качественный, аэродинамически эффективный вентилятор по определению не может быть дешевым. Для его изготовления требуется применить специальное дорогостоящее технологическое оборудование, использовать качественные комплектующие, соблюдать все необходимые зазоры при сборке. Попытка идти по пути уменьшения стоимости изделий за счет упрощения конструкции, технологии, требований к квалификации персонала неизбежно приводит к ухудшению аэродинамических характеристик и КПД вентиляторов. Если производитель отразил в своих рекламных материалах реальные параметры вентилятора — то он абсолютно честен перед потребителем. Но если параметры, указанные в ТУ, каталоге или паспорте, взяты из каталога другого изготовителя, который делает «правильный» вентилятор, то это прямой обман. Покупая такой вентилятор, потребитель получит дополнительные огромные энергетические и финансовые затраты в процессе эксплуатации, а также проблемы с самой системой вентиляции, так как вывести ее на проектные режимы будет очень непросто или даже невозможно. Так что поговорка «Скупой платит дважды» имеет прямое отношение к этой статье.

В заключение хотелось бы сказать следующее. Ожидается, что первый российский стандарт по показателям энергоэффективности вентиляторов будет принят в качестве национального стандарта в июле 2014 года. Конечно, устанавливать показатели своих вентиляторов — дело добровольное, но заказчик должен иметь возможность получить данные хотя бы по КПД и классу эффективности вентилятора, подтвержденных реальными испытаниями в аттестованной лаборатории.

В. Г. Караджи, к. т.н., Ю. Г. Московко, к. т.н., ООО «ИННОВЕНТ»

Область применения

Монтаж промышленных вентиляторов требует привлечения профессиональных монтажников и использования подъемной техники

Спрос на промышленные вентиляторы создают прежде всего реконструирующие и расширяющие производство заводы и фабрики, а также склады, крупные магазины и предприятия общепита, сельскохозяйственные предприятия и строительные компании. Их активность и обуславливает динамику развития рынка промышленных вентиляторов.

В системах вентиляции и кондиционирования воздуха чаще всего применяются радиальные (разновидность центробежных) и осевые вентиляторы общего назначения.

Агрессивность среды, перемещаемой радиальными вентиляторами общего назначения, по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества в общем случае не превышает агрессивности воздуха с температурой +80 °C и концентрацией пыли или других твердых примесей не более 100 мг/м³ при отсутствии липких волокнистых веществ. У осевых вентиляторов общего назначение температура перемещаемой среды в зависимости от исполнения колеблется в пределах 50 — 100 °C, а концентрация пыли и твердых примесей в случае расположения привода в потоке перемещаемого воздуха составляет не 100, а всего 10 мг/м³.

Для перемещения более агрессивных сред, как правило, используют вентиляторы специального исполнения. Например, для транспортировки воздуха повышенной влажности, загрязненного химическими компонентами, применяют коррозионно-стойкие вентиляторы, выполненные из легированных (нержавеющих) сталей или из пластмассы. Для перемещения газопаровоздушных взрывоопасных смесей 1, 2 и 3-й категорий, групп Т 1, Т 2, Т 3 по классификации ПУЭ, выбор, скорее всего, придется остановить на искрозащищенном вентиляторе из алюминия или латуни со взрывозащищенным электродвигателем (например, серии АИМ). Существуют и другие варианты.

Радиальные вентиляторы низкого давления

Вентиляторы общего назначения могу эксплуатироваться в условиях умеренного (У) и тропического (Т) климата. Категории их размещения (1, 2 или 3-я по ГОСТу 15 150–69) производитель обычно указывает в каталогах и паспортах для каждой конкретной модели.

Так, вентиляторы первой категории размещения можно безбоязненно устанавливать на открытом воздухе. Вторая категория присваивается моделям, пригодным для эксплуатации под навесом или в помещении, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе (например, в палатках, кузовах, металлических помещениях без теплоизоляции и др.). Ну а вентиляторы 3-й категории предназначены для эксплуатации в помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха, воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе (каменные, бетонные, деревянные помещения).

В любом случае возможность применения вентилятора в конкретных условиях определяется на этапе проектирования. При этом подбор типоразмера вентилятора должен осуществляться по производительности и оптимальному значению полного давления. Вначале производится предварительный подбор по сводным графикам аэродинамических характеристик, затем окончательный — по графикам индивидуальных характеристик.

Радиальный вентилятор высокого давления ВР120-28

Радиальный вентилятор используется для перемещения воздуха в окрасочно-сушильной камере

Аэродинамические характеристики приводятся в каталогах фирм-производителей и в руководствах по расчету и подбору вентиляторов. Как правило, аэродинамические характеристики соответствуют работе вентиляторов на чистом воздухе с климатическими параметрами: температура +20 °C, относительная влажность 50 %, барометрическое давление 101,34 кПа, плотность 1,2 кг/м³.

Для вентиляторов, перемещающих воздух или иную смесь газов, плотность которой отличается от 1,2 кг/м³ , аэродинамические характеристики должны пересчитываться по ГОСТу 10 616–90.

В целях соблюдения санитарных норм при выборе вентилятора следует учитывать их акустические характеристики.

Конструктивные исполнения радиальных вентиляторов даны в ГОСТе 5976–90, а осевых моделей — в ГОСТе 11 442–90. В этой статье мы расскажем о некоторых конструктивных особенностях радиальных и осевых вентиляторов общего назначения, определимся с их обозначениями, перечислим наиболее заметных производителей, а также попробуем определить некоторые признаки, свидетельствующие о качестве оборудования и профессионализме производителя, без учета которых покупка хорошего вентилятора в России сегодня затруднительна.

Радиальные вентиляторы

Радиальный вентилятор общего назначения представляет собой расположенное в спиральном кожухе лопаточное (рабочее) колесо, при вращении которого воздух, попадающий в каналы между лопатками, движется в радиальном направлении к периферии колеса, под действием центробежной силы отбрасывается в спиральный кожух и далее направляется в нагнетательное отверстие.

В вентиляторах одностороннего всасывания рабочее колесо представляет собой пустотелый цилиндр, в котором по всей боковой поверхности, параллельно оси вращения, расположены на равных расстояниях лопатки. По окружности лопатки скреплены с помощью переднего и заднего дисков; в центре заднего диска находится ступица для насаживания колеса на вал электродвигателя или на промежуточный вал.

У вентиляторов двухстороннего всасывания воздух забирается с обеих сторон корпуса, а колесо состоит из двух зеркально симметричных половин, в центре которых расположена ступица.

С точки зрения эксплуатационных характеристик большое значение имеет наклон лопаток относительно направления вращения колеса (количество лопаток бывает различным в зависимости от назначения и типа вентилятора). По этому признаку рабочие колеса радиальных вентиляторов общего назначения делятся на два основных типа — колеса с лопатками, загнутыми вперед (в сторону вращения рабочего колеса), и с лопатками, загнутыми назад.

Рис. 1. Конструктивные исполнения радиальных вентиляторов общего назначения по ГОСТу 5976-90

Радиальные вентиляторы с рабочими колесами, лопатки которых загнуты назад, как правило, имеют высокий КПД и относительно легко переносят перегрузки по расходу воздуха. Вентиляторы с рабочими колесами с лопатками, загнутыми вперед, обеспечивают одни и те же расходные характеристики, что и модели с рабочими колесами с лопатками, загнутыми назад, но при меньшем диаметре колеса и более низкой частоте вращения. Таким образом, они могут достичь требуемого результата, занимая меньше места и с меньшим уровнем шума.

Обычно рабочие колеса вентиляторов, развивающих давление до 1000 Па, имеют лопатки, загнутые назад. А вентиляторы среднего давления, создающие полное давление от 1000 до 3000 Па, и вентиляторы высокого давления (3000–12 000 Па) могут иметь колеса, лопатки которых загнуты как по направлению вращения рабочего колеса, так и против направления его вращения.

В зависимости от расположения привода предусматривается 7 конструктивных исполнений радиальных вентиляторов.

В системах вентиляции и кондиционирования часто используют вентиляторы одностороннего всасывания, на одном валу с двигателем или двухстороннего всасывания с клиноременной передачей (исполнение 1 и 6, рис. 1). Для вентиляторов двухстороннего всасывания с расположением ременной передачи в перемещаемой среде температура воздуха не должна превышать 60 °C. В остальных случаях, как уже отмечалось, вентиляционный воздух, перемещаемый вентиляторами общего назначения, может иметь температуру до 80 °C.

Осевой вентилятор ВО 16-280 с защитной решеткой

В нескольких положениях, в зависимости от конструкции воздухораспределительной сети, может выполняться и корпус-кожух. Для радиальных вентиляторов общего назначения ГОСТ 10 616–90 устанавливает 8 положений корпуса в левом исполнении и 8 в правом, определяемых углом поворота относительно исходного нулевого положения. Углы поворота корпуса отсчитывают по направлению вращения рабочего колеса. Положение корпуса Пр 225° и Л 225° отсутствуют, что объясняется трудностью присоединения сети к такому вентилятору.

Обозначение радиальных вентиляторов стандартизовано. Причем на рынке по-прежнему представлены вентиляторы, поименованные в соответствии с ГОСТом 5976–73, и вентиляторы, обозначение которых соответствует более поздней (действующей в настоящее время) редакции стандарта — ГОСТ 5976–90.

В соответствии с ГОСТом 5976–73 обозначение типа радиальных вентиляторов общего назначения состоит из буквы «Ц» («Центробежный»), пятикратного значения коэффициента полного давления и значения быстроходности при режиме максимального КПД, округленных до целых чисел. К этому обозначению добавляется номер вентилятора, численно равный диаметру колеса в дециметрах.

Так, вентилятор с диаметром всасывающего отверстия d=0,4 м, имеющий при режиме максимального КПД коэффициент полного давления 0,86 и быстроходность 70,3, обозначали Ц4–70 № 4.

Согласно действующему в настоящее время ГОСТу 5976–90 обозначение типа радиального вентилятора должно состоять из буквы «В» («вентилятор»), буквы «Р» («радиальный»), и стократной величины коэффициента полного давления и величины быстроходности на режиме максимально полного КПД, округленных до целого числа.

Радиальные вентиляторы высокого давления	Радиальный вентилятор ВР-300-45

Пример обозначения типа радиального вентилятора с коэффициентом полного давления 0,875 (на режиме максимального полного КПД) и быстроходностью 71,5 — это ВР 88–72.

Производят общепромышленные радиальные вентиляторы в СНГ сразу несколько довольно крупных заводов. В их числе можно отметить «Мовен-С», «Лиссант», «Тайра», Крюковский вентиляторный завод, «Веза», «Инновент», «Вентиляторный завод «КОМВЕН», «Вентмаш М», «РУВЕН», Вентиляторный завод «Вентстандарт», Производственное объединение «КВМ», Нижнетуринский машиностроительный завод «Вента», ГУП «Дауыл» учреждения ФКУ ИК-9 ГУФСИН России по Республике Башкортостан», Полтавский вентиляторный завод (Украина) и многие другие предприятия.

Осевые вентиляторы

По сравнению с радиальными осевые вентиляторы общего назначения развивают меньшие давления (до 1500 Па), но позволяют достигать больших значений производительности и КПД при существенно меньших габаритах и массе. Простота конструкции, высокие аэродинамические качества, удобство монтажа и обслуживания, возможность регулирования в процессе эксплуатации обеспечивают осевым вентиляторам достаточно широкую область применения.

Вентиляторы должны иметь защитные лакокрасочные покрытия, соответствующие условиям эксплуатации

В системах вентиляции и кондиционирования используются в основном осевые вентиляторы, схема исполнения которых состоит из корпуса, рабочего колеса с лопатками, закрепленными на втулке под углом к плоскости вращения, и электропривода (схема 1 по ГОСТу 11 442–90). При вращении рабочего колеса воздух захватывается лопатками и перемещается только в осевом направлении.

Иногда схема исполнения «корпус — рабочее колесо — привод» дополняется спрямляющим аппаратом, который преобразует динамическое давление, связанное со скоростью закручивания потока за рабочим колесом, в статическое. Этот конструктивный элемент осевого вентилятора позволяет повысить его давление и КПД в области рабочих режимов в среднем на 15–20 %. В некоторых конструкциях спрямляющий аппарат выполняет еще и функции силового узла, в котором размещается электродвигатель или подшипниковый узел.

ГОСТ 11 442‑90 предполагает 6 базовых конструктивных исполнений осевых вентиляторов (рис. 2). В системах ОВК чаще всего используют исполнение 1 (без регулирования) и 6 (со сменными или регулируемыми шкивами). Для исполнений, у которых привод не находится в потоке перемещаемого воздуха, содержание пыли и других твердых примесей не должно превышать 100 мг/м³ , а в случае если привод расположен в потоке перемещаемой среды, этих примесей не должно быть более 10 мг/м³ . Направление вращения у осевых вентиляторов (как и у радиальных) обычно указывается стрелкой на их корпусе.

Обозначение типа осевых вентиляторов общего назначения установлено действующим в настоящее время ГОСТом 11 442–90. Оно должно состоять из буквы «В» («вентилятор»), «О» («осевой»), как и в случае с радиальными вентиляторами, стократной величины коэффициента полного давления и величины быстроходности на режиме максимально полного КПД, округленных до целого числа. Номер вентилятора определяет его размер, т. е. диаметр рабочего колеса, выраженный в дециметрах.

Рис. 2. Конструктивные исполнения осевых вентиляторов в соответствии с ГОСТом 11 442-90

Например, ВО‑4‑320‑6,3 — обозначение вентилятора осевого с коэффициентом полного давления, равным 0,14, и быстроходностью 320, диаметр кожуха которого составляет 630 мм.

В предыдущей редакции (ГОСТ 5976–73) осевые вентиляторы общего назначения имели обозначение типа, состоящее из одной лишь буквы «В».

Производителями осевых вентиляторов в России в настоящее время являются компании «Лиссант», «Мовен-С», «Тайра», Крюковский вентиляторный завод, «Веза», «Инновент», завод «Вентилятор», Вентиляторный завод «КОМВЕН», «Вентмаш М», Вентиляторный завод «Вентстандарт», Производственное объединение «КВМ», Нижнетуринский машиностроительный завод «Вента» и ряд учреждений государственной системы исправления наказаний.

Не продешевите!

Любой собственник и наемный работник, осуществляющий закупки вентоборудования и ответственно относящийся к своей работе, заинтересован в приобретении высококачественного промышленного вентилятора. Увы, фирмы-производители предлагают совершенно разные по своему качеству вентиляторы, хотя и ставят в прайс-листах стандартные обозначения.

Эти вентиляторы порой имеют отличия не только в характеристиках, но и во внешнем виде!

Именно поэтому при выборе конкретной модели необходимо принимать во внимание технические характеристики приобретаемого оборудования, сравнивая их с ГОСТом и другой нормативной документацией, а также учитывать некоторые косвенные факторы, характеризующие производителя оборудования.

Для ограничения распространения структурного шума и вибраций промышленные вентиляторы часто ставят на виброизоляторы

Так, вентилятор обязательно должен быть произведен из качественных компонентов. Используемый при производстве изделий листовой и профильный прокат, лакокрасочные и вспомогательные материалы должны соответствовать требованиям, установленным в государственных стандартах и ТУ. Требованиям нормативно-технической документации на изделия конкретного типа должны отвечать электродвигатели, подшипники, виброизоляторы, ремни и другие компоненты общепромышленных вентиляторов.

Геометрические размеры вентилятора, в том числе размеры проточной части, должны быть выдержаны с максимально возможной точностью. Например, у осевых моделей радиальный зазор между лопатками колеса и корпусом должен быть не более 1,5 % длины лопатки; отклонение от этого значения не должно составлять более 25 %, в противном случае величина потерь может оказаться слишком высокой.

Долговечность промышленного вентилятора во многом зависит от качества балансировки его рабочего колеса. Рабочие колеса и шкивы вентиляторов в обязательном порядке должны пройти динамическую, а при необходимости и статическую балансировку. Обеспечить высокую стабильность результата этого процесса при серийном изготовлении вентиляторов по силам лишь крупным производителям, имеющим соответствующие технические и технологические возможности и квалифицированный персонал.

Чрезвычайно важно и качество окраски. Слой краски должен защищать вентилятор от коррозии на протяжении всего срока службы. При «гаражном» производстве краска часто наносится непосредственно на сталь, без грунта, из-за чего отваливается уже в первые месяцы эксплуатации. О некачественной покраске свидетельствуют наплывы, сколы, пузырьки воздуха, посторонние включения и другие дефекты, отчетливо различимые при дневном свете.

Мощные осевые вентиляторы в венткамере метрополитена

Среди косвенных признаков, по которым можно отличить качественную продукцию от продукции низкосортной, в первую очередь следует упомянуть наличие у производителя необходимых сертификатов и лицензий как на право производства, так и на саму продукцию. Показателем стабильности вентиляторного завода и качества выпускаемой им продукции по праву считается наличие сертификата ИСО 9001.

Большое значение имеет и то, насколько долго предприятие работает на рынке промышленных вентиляторов. Чем дольше, тем выше его квалификация, традиции, технологическая и конструктивная база, широта ассортимента, надежность как постоянного партнера, который может решить многие проблемы потребителя.

Ни в коем случае не стоит покупать дешевый промышленный вентилятор, цена которого заметно отличается от среднерыночной. Хорошая техника, как известно, дешево не продается.

Помните, вентилятор — это продукт длительного пользования (срок службы качественных моделей общего назначения составляет не менее 12 лет). В процессе эксплуатации это устройство потребляет электроэнергию, счета за которую к концу срока эксплуатации вентилятора обычно многократно перекрывают его закупочную цену. Владельцу приходится расходовать средства и на техническое обслуживание, и на ремонт вентилятора. Поэтому дешевый вентилятор посредственного качества со временем всегда становится очень и очень дорогим.

Предпочтение логично отдавать долговечным и энергоэффективным моделям, способным обеспечивать требуемый расход и давление при минимальном энергопотреблении, значительно сокращающем эксплуатационные издержки и срок окупаемости.

В любой качественный продукт, как правило, вложены не только затраты на его физическое изготовление, но и труд конструктора-разработчика, маркетолога, испытателей и многих других специалистов. Поэтому применительно к качественным промышленным вентиляторам их цену имеет смысл рассматривать как показатель вложенного труда, направленного на предложение потребителю надежного и качественного продукта, а следовательно, и на развитие его (потребителя) бизнеса.

Материал предоставлен Творческой мастерской Владислава Балашова