Centrbēdzes ventilators: ierīces specifika un darbības princips.

Attīstoties rūpniecības sektoram, liels skaits tehnoloģisko procesu prasīja piespiedu gaisa padevi. Neatpalika arī sadzīves sfēra. Lai nodrošinātu dažus komunikāciju veidus, nepieciešama regulāra svaiga gaisa pieplūde.

Elegants risinājums šai problēmai bija centrbēdzes ventilators, kas spēj autonoms režīmā uzpumpēt nepieciešamo gaisa masas daudzumu. Bet kā tas ir uzbūvēts un kā darbojas? Tieši šos jautājumus mēs detalizēti apskatīsim mūsu rakstā.

Apskatīsim ierīces konstrukcijas īpatnības, tās iespējas, pielietojuma jomu, labākos ražotājus, kuru produkcija ir pieejama tirgū. Kā arī sniegsim ieteikumus piemērota ventilatora modeļa izvēlei.

Ventilatora gaisa uzspiešanas un retināšanas būtība

Ventilators ir mehāniska konstrukcija, kas spēj apstrādāt gāzes-gaisa maisījuma plūsmu, palielinot tās īpatnējo enerģiju turpmākai pārvietošanai.

Šāda agregāta arhitektūra dod iespēju radīt darba gāzes uzspiešanas vai retināšanas efektu telpā, palielinot vai samazinot spiedienu attiecīgi (enerģijas pārveidošanas mehānisms).

Ar gāzes spiedienu saprot bezgalīgu procesu, kurā gāzes molekulas haotiski pārvietojas, atsitoties pret slēgtas telpas sienām un radot uz tām spiedienu.

Līdz ar to, jo lielāks ir šo molekulu ātrums, jo vairāk triecienu un jo augstāks spiediens. Gāzes spiediens ir viena no galvenajām gāzes īpašībām.

No otras puses, jebkurai gāzei ir vēl divi parametri: tilpums un temperatūra. Tilpums ir telpas daudzums, ko gāze aizņem. Gāzes temperatūra ir termodinamiska īpašība, kas saista molekulu ātrumu un to radīto spiedienu.

Uz šiem “trim pīlāriem” balstās molekulārkinētiskā teorija, kas ir pamats visu ar gāzu un gāzu maisījumu apstrādi saistīto procesu aprakstīšanai.

Saspiešanas process ir piespiedu molekulu koncentrēšana slēgtā telpā, pārsniedzot noteiktu normu. Piemēram, vispārpieņemtais gaisa spiediens uz zemes virsmas ir aptuveni 100 kPa (10⁵ kilopaskāļi) jeb 760 mm Hg (dzīvsudraba staba milimetri).

Palielinoties augstumam virs Zemes virsmas, spiediens samazinās, gaiss kļūst retināts.

Atmosfēras spiediens ir gaisa staba svars attiecībā pret virsmas laukumu, virs kura tas atrodas. Nevis masa, bet tieši svars P=mg. To mēra ar barometru, pārējos spiediena veidus nosaka ar manometru.

Retināšana ir pretējs process saspiešanai, kura laikā molekulas atstāj slēgtu sistēmu. Tilpums paliek nemainīgs, bet molekulu skaits samazinās vairākkārt, līdz ar to samazinās arī spiediens.

Saspiešanas efekts ir nepieciešams piespiedu gaisa pārvietošanai. Ir iespējams variants gaisa pārvietošanai, izmantojot retināšanas efektu: lai atjaunotu spiediena līdzsvaru visā sistēmā, molekulas pārvietojas no vairāk koncentrēta apgabala uz mazāk koncentrētu.

Šādā veidā notiek gāzes molekulu pārvietošanās.

Lai noteiktu gaisa plūsmas ātrumu ēkas iekšpusē vai ārpusē, bieži izmanto īpašu instrumentu – anemometru. Neaizstājama ierīce ventilācijas sistēmu projektēšanai.

Pastāv visdažādākie ventilācijas sistēmu izkārtojumi, bet tos nosacīti var iedalīt vairākās klasēs pēc noteiktiem parametriem:

1. Pēc pielietojuma. Izšķir vispārējā un speciālā pielietojuma ventilatorus. Ventilatorus izmanto parastai gāzes pārvietošanai. Speciālos ventilatorus izmanto pneimotransportam, agresīvu un sprādzienbīstamu gāzu maisījumu transportēšanai.
2. Pēc ātrgaitas. Tie var būt ar zemu, vidēju un augstu lāpstiņu riteņa īpatnējo griešanās frekvenci.
3. Pēc spiediena diapazona. Ir zināmas sistēmas, kas rada zemu (līdz 1 kPa), vidēju (1–3 kPa), augstu (vairāk nekā 3 kPa) spiedienu.

Daži rūpnieciskie un sadzīves procesi, kuros izmanto gaisa pūtējus, notiek ekstremālos apkārtējās vides apstākļos, tāpēc iekārtām tiek izvirzītas atbilstošas prasības.

Tādējādi var runāt par putekļu, mitrumaizsargātiem, karstumizturīgiem, korozijizturīgiem, dzirksteļaizsargātiem agregātiem un ierīcēm dūmu noņemšanai, kā arī parastajiem ventilatoriem.

Informācija par ventilatoru veidiem ir detalizēti aplūkota citā mūsu rakstā.

Centrbēdzes tipa ventilatora konstrukcija

Centrbēdzes konstrukcijas sistēma ir spiediena mehānisms ar radiālu arhitektūru, kas spēj radīt jebkura diapazona spiedienu.

Paredzēts vien- un daudzatomu gāzu transportēšanai, ieskaitot ķīmiski “agresīvus” savienojumus.

Konstrukcija ir “ietērpta” metāla/plastmasas korpusā, ko sauc par aizsargapvalku. Apvalks aizsargā iekšējo kameru no putekļiem, mitruma un citām vielām, kas var negatīvi ietekmēt agregāta darbību.

Kvalitatīvs ventilācijas izstrādājums vienmēr ir ar noteiktu aizsardzības klasi. Apvalka aizsardzības pakāpe (Ingress Protection) ir vienots starptautisks izstrādājuma kvalitātes standarts, kas nosaka iekārtas aizsardzības līmeni pret apkārtējās vides ietekmi.

Radiālā tipa ventilators attīsta ievērojami lielāku spiedienu nekā aksiālais variants. To nosaka tā, ka bungā nonākušajai gaisa porcijai tiek nodota enerģija, kas veidojas, pārejot no ieejas uz izeju no sistēmas.

Mehānismu darbina elektromotors vai iekšdedzes dzinējs (raksturīgi rūpnieciskajiem ventilatoriem). Visizplatītākā metode ir elektromotors, kas griež vārpstu ar lāpstiņriteni.

Ir zināmi vairāki rotācijas kustības pārneses veidi no motora uz impelleri:

• elastīga sakabe;
• ķīļsiksnas pārvads;
• bezpakāpju pārvads (hidrauliskā vai induktīvā slīdēšanas sakabe).

Ņemot vērā milzīgo ražotāju firmu skaitu, kas rada unikālas sistēmas ar visdažādākajiem dinamiskajiem parametriem, patērētāju rīcībā ir diezgan plašs ventilatoru sortiments.

Korpusā ir divi galvenie kanāli: ieplūdes un izplūdes. Gāzu maisījums ieplūst pirmajā kanālā, pārvietojas kamerā, tiek apstrādāts, pēc tam izplūst otrā kanālā.

Pateicoties pastiprinātam izstrādātāju darbam, mums ir plašs šādu mašīnu pielietojuma spektrs, tostarp:

• ventilācijas un apkures sistēmas privātmājās un daudzstāvu ēkās;
• gaisa padeve un attīrīšana nedzīvojamām ēkām;
• filtrācijas sistēmas lauksaimniecībā;
• tehnoloģisko procesu veikšana vieglajā un smagajā rūpniecībā dažādos virzienos.

Ir arī gaisa pūtēju pielietošanas iespējas ugunsdzēsības sistēmās un īpaši ātrai gaisa nomaiņai slēgtās telpās.

Šādi ventilatori strādā ar augstas temperatūras gāzu maisījumiem, kas uzliek ražotājiem pienākumu iekļaut tehniskajā dokumentācijā informāciju par sava aprīkojuma atbilstību starptautiskajiem standartiem.

Pārbaudītā un vienkāršā centrbēdzes mehānisma konstrukcijai ir vairākas acīmredzamas priekšrocības:

• augsta uzticamība un nepārspējama veiktspēja;
• iekārtas apkopes vieglums un pieejamība;
• agregātu integrācijas un ekspluatācijas drošums;
• minimālie izdevumi enerģijas resursiem un remontam atteices gadījumā.

Turklāt gaisa pūtēji izceļas ar diezgan zemu trokšņa līmeni, kas ļauj tos izmantot sadzīves apstākļos. Centrbēdzes ventilatoriem ir arī ārkārtīgi ilgs kalpošanas laiks, pateicoties tam, ka darba kamerā nav tieša mehānisma darba daļu saskara.

Ierīces darba cikla īpatnības

Apskatīsim radiālas konstrukcijas centrbēdzes gaisa pūtēja vispārējo darbības principu. Ņemiet vērā, ka speciālisti izšķir divas galvenās ventilatora konstrukcijas: ar aksiālu un radiālu ieplūdes atveres izvietojumu, kurā tiek iesūkta gaisa plūsma.

Tas galvenokārt ietekmē ventilatora montāžas veidu sistēmā un praktiski neietekmē kopējo veiktspēju.

Radiāla tipa ventilators var darboties gan ar parastu gaisu, ko tas ņem no apkārtējās telpas, gan ar plūsmas gaisu, kas nāk caur gaisvadu (līdzsvara efekts starp apgabaliem ar atšķirīgu spiedienu).

Aksiālā ieplūdes atvere ir raksturīga vispārēja pielietojuma spiediena gaisa pūtējiem. Radiālais plūsmas ieejas izvietojums ir raksturīgs maģistrālajiem gaisa pūtējiem.

Pirmajā ventilatora darba cikla posmā gaisa plūsma pārvietojas uz ātri rotējošā impellera virsmu. Lāpstiņas sadala gaisu mazos apjomos, kas pārvietojas darba kamerā.

Šeit notiek gaisa masas uzkrāšanās, proti, notiek tieša gaisa masas saspiešana mazā tilpumā.

Pašai agregāta korpusa konstrukcijai ir savas īpatnības.

Ir zināmas divas visizplatītākās korpusa formas:

• apaļas;
• spirālveida.

Apaļā korpusa forma ir raksturīga ventilatoriem, kas pārvieto milzīgu gaisa daudzumu īsā procesa laikā. Savukārt spirālveida forma ir raksturīga ventilatoriem, kas papildus veic gaisa tilpuma saspiešanu un vidēja un augsta spiediena ģenerēšanu.

Otrajā posmā notiek gaisa spiediena palielināšana darba kamerā. Kā zināms, pie nemainīga tilpuma, palielinoties kopējai gāzes molekulu masai, palielinās molekulu sadursmju skaits, līdz ar to palielinās arī to ātrums. Līdz ar to palielinās arī gāzes spiediens.

Liela nozīme ir lāpstiņu formai un skaitam. Visi impelleru varianti bez izņēmuma tiek testēti aerodinamiskajās caurulēs, lai noteiktu optimālos ekspluatācijas apstākļus.

Noslēguma posmā notiek saspiestās gāzes novadīšana no darba kameras uz izplūdes atveri. Tālāk gaiss nonāk centrālajā gaisa vadā un pārvietojas norādītajā virzienā.

Atraušanas process notiek tieši pretēji. Gaiss tiek ņemts no gaisa cauruļvada vai slēgtas telpas, kur nepieciešams izveidot pazemināta spiediena zonu, un tiek izvadīts apkārtējā vidē vai citā ierobežotā telpā.

Centrbēdzes ventilatora specifikācija

Kompresoru sistēmas raksturo vesela virkne konstrukcijas un dinamikas atšķirību, kas jāņem vērā, tās izvēloties un ieviešot ventilācijas sistēmā.

Pie specifikācijas pieder:

• tieši pašu pūtēja konstrukciju;
• motora tips;
• vadības bloks;
• lāpstiņrata izvietojumu un rotācijas kustības pārnesi no motora;
• ieplūdes un izplūdes atveru izvietojuma leņķi;
• materiāls, no kura izgatavotas izstrādājuma detaļas, tā izmēri un svars.

Speciālisti uzmanību pievērš arī izstrādājumu atbilstībai starptautiskajiem standartiem: ISO/IEC un GOST standarti, IP marķējumi, ATEX direktīvas u.c.

Pie dinamikas īpatnībām pieder pūtēja veiktspējas tehniskie parametri: radītais spiediens un spiediena krituma koeficients, plūsmas ātrums un maksimālā temperatūra, vārpstas rotācijas frekvence un skaņas spiediena līmenis, lietderības koeficients un motora jauda.

Radītais spiediens ir maksimālā vērtība, ko ventilators spēj radīt, strādājot nominālajā režīmā.

P_v = P_sv + P_dv,

Kur: P_v – pilns spiediens, P_sv – statiskais spiediens, P_dv – dinamiskais spiediens.

Starpības koeficients – starpība starp ieejas un ģenerēto spiedienu (bar).

Tilpuma gaisa plūsma – gāzu maisījuma daudzums, kas pārvietojas laika vienībā (ražība). Parasti aprēķina m³/h vietējiem ražotājiem, litri/min – ārvalstu ražotājiem.

Rotācijas frekvence – pilno lāpstiņriteņa apgriezienu skaits laika vienībā. Aprēķina gab/s vai Hz. Jāatceras, ka gaisa ventilatora slodzes līmenis nedrīkst pārsniegt 75 % no maksimālās.

Ilgstoši strādājot pārslodzes režīmā ar lielu rotācijas frekvenci, ventilators pārkarst un var ātri sabojāties. Bet šo procesu var kontrolēt, pārvaldot to pēc saviem ieskatiem. Šim nolūkam izmanto rotācijas ātruma regulatoru ventilatorā.

Skaņas spiediens – trokšņa līmenis no rotējošām detaļām un gaisa berzes pret metālu. Mēra 3 metru attālumā no avota, kad tas darbojas maksimālās slodzes režīmā. Troksnis jāņem vērā, izvēloties pastāvīgi strādājošu ventilatoru.

Lielākā daļa iekārtu ir aprīkotas ar trokšņu un fona skaņu slāpētājiem. Trokšņa normas: ne vairāk kā 50 dBa sadzīves telpās un ne vairāk kā 75 dBa rūpniecības telpās.

Viena no ierīcēm ar niecīgu trokšņa līmeni ir bezlāpstiņu ventilators.

Ventilatora lietderības koeficients ir trīs zemāk norādīto koeficientu reizinājums:

• gaisa plūsmas zudumi;
• noplūdes caur spraugām konstrukcijā;
• izstrādājuma mehāniskais lietderības koeficients.

Centrbēdzes ventilatoriem kopējais lietderības koeficients ir robežās no 0,7 līdz 0,85, aksiālajiem (kanālu) – ne vairāk kā 0,95. Izvēloties radiālo ventilatoru, jāņem vērā elektrodzinēja rezerves koeficients 1,2. Proti, jāizvēlas elektromotora jauda par 20 % lielāka nekā nepieciešamā.

Ventilatora elektrodzinēja jaudu nosaka pēc formulas:

N = (Q*P)/(102*3600*η),

Kur: Q – ražība (tilpuma gaisa plūsma), P – ģenerētais spiediens.

Ventilatora izvēle atbilstoši prasībām

Ventilācijas iekārtu izvēles process rūpnieciskam objektam (darbnīcai, angāram) ir diezgan interesants un sarežģīts process, kas jāveic speciālistam. Ražošanas telpu ventilācijas īpatnības detalizēti apskatītas šeit.

Parastiem dzīvokļiem un privātmājām jau ir gatavi risinājumi. Vispārīgā gadījumā (2–3 istabu dzīvoklim) ir šāda ventilācijas sistēmas arhitektūra:

• dzīvojamās istabās tiek uzstādītas gaisa apmaiņas ierīces, kuru skaits ir atkarīgs no telpu lieluma un iedzīvotāju skaita;
• Virtuvē un sanitārajā mezglā tiek integrēti izplūdes difuzori, kā arī tiek ielikti gaisa vadi līdz pieplūdes–izplūdes iekārtai.

Centrbēdzes ventilators ietver vadības bloku, gaisa attīrīšanas filtru sistēmu, elektromotoru un pašu radiālo ventilatoru.

Iepriekš minētajai ventilācijas sistēmai ir piemēroti sienas ventilatori no Vents ražotās CF sērijas ar jaudu līdz 120 m³/h

Pašreizējais ventilācijas iekārtu tirgus ir pārstāvēts ar plašu ārvalstu ražotāju klāstu: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.

Šo uzņēmumu izstrādājumi būs lielisks risinājums jebkura mēroga ventilācijas uzdevumiem.

Tiem kvalitātē un iekārtu uzticamībā neliekas pārāki vietējie zīmoli Vents, Elkom, Domovents un Vēza. Ja rodas šaubas par veikto aprēķinu precizitāti vai konkrēta modeļa izvēli, iesakām sazināties ar jebkura no uzņēmumiem atbalsta dienestu.

Ja Jūs esat privātas 1–2 stāvu mājas, ražošanas vai komerciālas ēkas ar līdzīgu platību (restorāns, noliktava, ēdamzāle, kafejnīca, birojs) īpašnieks, izvēloties iekārtas, jāņem vērā telpu tilpums, gaisa apmaiņas daudzums, maģistrālo cauruļvadu garums un šķērsgriezums.

Ar ventilācijas un dūmu noņemšanas uzdevumiem viegli tiek galā daudzzonu gaisa pūtēji vai jumta ventilatori no Vēza KROM sērijas, Vents VN sērijas ventilatori un citi.

Noteikti pievērsiet uzmanību centrbēdzes ventilatoru papildu funkcionalitātei un iespējai tos integrēt dažādās gaisa kondicionēšanas sistēmās.

Tā, radiālie gaisa pūtēji var tikt aprīkoti ar papildu komponentiem:

• regulējamiem taimeriem un intervālu slēdžiem, fotosensoriem un mitruma detektoriem;
• ātruma regulatoriem un stāvokļa indikatoriem;
• elektromotora pārslodzes un elektroapgādes trūkuma sensoriem;
• atsperu vibrāciju slāpētājiem vai gumijas vibrāciju izolatoriem.

Ja ventilators ir izvietots dzīvokļa vai mājas iekšienē, to var nosegt ar noņemamu dekoratīvu priekšējo paneli no alumīnija vai plastmasas, ņemot vērā telpas interjeru.

Daudziem lietotājiem būtisks kritērijs, izvēloties ventilatoru, ir trokšņa līmenis. Vai Jūs meklējat klusu ventilatoru vannas istabai? Iesakām iepazīties ar kluso ventilatoru reitingu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Nākamajā video uzņēmuma Elkom speciālisti saprotami stāsta par centrbēdzes ventilatoriem:

Zemāk ir parādīts lielisks sadzīves ventilatora uzstādīšanas piemērs vannas istabā:

Vēl viens sadzīves mazjaudas ventilatora uzstādīšanas variants dzīvoklī:

Klasiskais centrbēdzes ventilators ir daudzu gadu pieredzes rezultāts ventilācijas iekārtu projektēšanā un ražošanā. Tas ir ne tikai lielisks risinājums rūpniecībai, bet arī optimāls gaisa transportēšanas instruments dzīvojamām un biroja telpām.

Vai Jūs domājat par centrbēdzes ventilatora iegādi? Vai pamanījāt neatbilstību izjauktajā materiālā? Uzdodiet savus jautājumus, precizējiet tehnoloģiskos aspektus komentāru blokā.

Varbūt Jūs jau esat uzstādījis šādu ventilatoru vannas istabā? Vai esat apmierināts ar tā darbību? Vai pareizi izvēlējāties ierīces jaudu savai telpai? Sūtiet sava ventilatora foto un atstājiet savus komentārus.