فن‌های سیستم‌های تهویه کانالی
این ماژول به بررسی فن‌های گریز از مرکز و محوری مورد استفاده در سیستم‌های تهویه کانالی می‌پردازد و جنبه‌های منتخب، از جمله ویژگی‌ها و ویژگی‌های عملیاتی آنها را در نظر می‌گیرد.
دو نوع فن رایج مورد استفاده در خدمات ساختمانی برای سیستم‌های کانال‌کشی، عموماً به عنوان فن‌های گریز از مرکز و محوری شناخته می‌شوند - این نام از جهت تعیین‌کننده جریان هوا از طریق فن گرفته شده است. این دو نوع خود به تعدادی زیرگروه تقسیم می‌شوند که برای ارائه ویژگی‌های خاص جریان/فشار حجمی و همچنین سایر ویژگی‌های عملیاتی (از جمله اندازه، سر و صدا، لرزش، قابلیت تمیز کردن، قابلیت نگهداری و استحکام) توسعه یافته‌اند.
جدول 1: داده‌های منتشر شده در ایالات متحده و اروپا در مورد حداکثر راندمان فن برای فن‌های با قطر >600 میلی‌متر
برخی از انواع رایج‌تر فن‌های مورد استفاده در سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC) به همراه حداکثر راندمان‌های شاخص که از داده‌های منتشر شده توسط طیف وسیعی از تولیدکنندگان آمریکایی و اروپایی جمع‌آوری شده‌اند، در جدول 1 فهرست شده‌اند. علاوه بر این، فن «پلاگ» (که در واقع نوعی از فن سانتریفیوژ است) در سال‌های اخیر محبوبیت فزاینده‌ای داشته است.
شکل ۱: منحنی‌های عمومی فن. فن‌های واقعی می‌توانند تفاوت زیادی با این منحنی‌های ساده‌شده داشته باشند
منحنی‌های مشخصه فن در شکل 1 نشان داده شده است. این منحنی‌ها اغراق‌آمیز و ایده‌آل هستند و فن‌های واقعی ممکن است با این منحنی‌ها متفاوت باشند؛ با این حال، احتمالاً ویژگی‌های مشابهی را نشان می‌دهند. این شامل نواحی ناپایداری ناشی از پدیده هانتینگ می‌شود، جایی که فن می‌تواند بین دو نرخ جریان ممکن در فشار یکسان یا در نتیجه توقف فن تغییر کند (به بخش توقف جعبه جریان هوا مراجعه کنید). تولیدکنندگان همچنین باید محدوده‌های کاری «ایمن» ترجیحی را در مقالات خود مشخص کنند.
فن‌های گریز از مرکز
در فن‌های گریز از مرکز، هوا در امتداد محور پروانه وارد می‌شود، سپس با حرکت گریز از مرکز به صورت شعاعی از پروانه خارج می‌شود. این فن‌ها قادر به تولید فشارهای بالا و دبی‌های با حجم بالا هستند. اکثر فن‌های گریز از مرکز سنتی در یک محفظه از نوع حلزونی (مانند شکل 2) محصور شده‌اند که برای هدایت هوای در حال حرکت و تبدیل کارآمد انرژی جنبشی به فشار استاتیک عمل می‌کند. برای جابجایی هوای بیشتر، فن را می‌توان با یک پروانه «با عرض دو برابر ورودی» طراحی کرد که به هوا اجازه می‌دهد از هر دو طرف محفظه وارد شود.
شکل ۲: فن سانتریفیوژ با محفظه حلزونی، با پروانه متمایل به عقب
تعدادی شکل تیغه وجود دارد که می‌توانند پروانه را تشکیل دهند، که انواع اصلی آنها منحنی رو به جلو و منحنی رو به عقب هستند - شکل تیغه، عملکرد، راندمان بالقوه و شکل منحنی مشخصه فن را تعیین می‌کند. عوامل دیگری که بر راندمان فن تأثیر می‌گذارند عبارتند از عرض چرخ پروانه، فضای خالی بین مخروط ورودی و پروانه چرخان و مساحت مورد استفاده برای تخلیه هوا از فن (به اصطلاح "ناحیه انفجار").
این نوع فن به طور سنتی توسط یک موتور با چیدمان تسمه و پولی به حرکت در می‌آمده است. با این حال، با بهبود کنترل‌های سرعت الکترونیکی و افزایش دسترسی به موتورهای کموتاسیون الکترونیکی (EC یا بدون جاروبک)، درایوهای مستقیم بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این امر نه تنها ناکارآمدی‌های ذاتی درایو تسمه‌ای را از بین می‌برد (که بسته به نگهداری می‌تواند از 2٪ تا بیش از 10٪ باشد2)، بلکه احتمالاً لرزش را نیز کاهش می‌دهد، نگهداری را کاهش می‌دهد (یاتاقان‌ها و نیازهای تمیزکاری کمتری دارد) و مجموعه را فشرده‌تر می‌کند.
فن‌های سانتریفیوژ منحنی رو به عقب
فن‌های منحنی رو به عقب (یا «مایل») با پره‌هایی مشخص می‌شوند که از جهت چرخش منحرف می‌شوند. آنها می‌توانند هنگام استفاده از پره‌های آئروفویل، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، یا با پره‌های ساده که در سه بعد شکل گرفته‌اند، به راندمانی نزدیک به 90٪ برسند و هنگام استفاده از پره‌های منحنی ساده کمی کمتر و هنگام استفاده از پره‌های ساده مسطح مایل به عقب، باز هم کمتر. هوا با سرعت نسبتاً کمی از نوک پروانه خارج می‌شود، بنابراین تلفات اصطکاک درون محفظه کم و صدای تولید شده توسط هوا نیز کم است. آنها ممکن است در انتهای منحنی عملکرد متوقف شوند. پروانه‌های نسبتاً پهن‌تر بیشترین راندمان را ارائه می‌دهند و می‌توانند به راحتی از پره‌های پروفیل آئروفویل بزرگتر استفاده کنند. پروانه‌های باریک از استفاده از آئروفویل‌ها سود کمی می‌برند، بنابراین تمایل به استفاده از پره‌های مسطح دارند. فن‌های منحنی رو به عقب به ویژه به دلیل ظرفیت تولید فشارهای بالا همراه با صدای کم و ویژگی عدم اضافه بار قابل توجه هستند - این بدان معناست که با کاهش مقاومت در سیستم و افزایش دبی، توان مصرفی موتور الکتریکی کاهش می‌یابد. فن‌های منحنی به عقب احتمالاً ساختار قوی‌تر و نسبتاً سنگین‌تری نسبت به فن منحنی به جلو با راندمان کمتر دارند. سرعت نسبتاً کم هوا در میان پره‌ها می‌تواند باعث تجمع آلاینده‌ها (مانند گرد و غبار و چربی) شود.
شکل ۳: تصویر پروانه‌های فن گریز از مرکز
فن‌های سانتریفیوژ منحنی رو به جلو
فن‌های منحنی رو به جلو با تعداد زیادی پره منحنی رو به جلو مشخص می‌شوند. از آنجایی که معمولاً فشارهای کمتری تولید می‌کنند، کوچکتر، سبک‌تر و ارزان‌تر از فن منحنی رو به عقب معادل خود هستند. همانطور که در شکل 3 و شکل 4 نشان داده شده است، این نوع پروانه فن شامل بیش از 20 پره خواهد بود که می‌توانند به سادگی از یک ورق فلزی واحد تشکیل شوند. راندمان بهبود یافته در اندازه‌های بزرگتر با پره‌های منفرد به دست می‌آید. هوا با سرعت مماسی بالا از نوک پره‌ها خارج می‌شود و این انرژی جنبشی باید در محفظه به فشار استاتیک تبدیل شود - این امر از راندمان می‌کاهد. آنها معمولاً برای حجم هوای کم تا متوسط در فشار کم (معمولاً کمتر از 1.5 کیلوپاسکال) استفاده می‌شوند و راندمان نسبتاً کمی زیر 70٪ دارند. محفظه اسکرول برای دستیابی به بهترین راندمان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا هوا با سرعت بالا از نوک پره‌ها خارج می‌شود و برای تبدیل مؤثر انرژی جنبشی به فشار استاتیک استفاده می‌شود. آنها با سرعت چرخش کم کار می‌کنند و از این رو، سطح سر و صدای مکانیکی تولید شده کمتر از فن‌های منحنی رو به عقب با سرعت بالاتر است. فن هنگام کار در برابر مقاومت‌های کم سیستم، دارای مشخصه توان بیش از حد است.
شکل ۴: فن سانتریفیوژ منحنی رو به جلو با موتور داخلی
این فن‌ها برای جاهایی که مثلاً هوا به شدت آلوده به گرد و غبار است یا قطرات چربی همراه خود دارد، مناسب نیستند.
شکل ۵: نمونه‌ای از فن پلاگ با محرک مستقیم و پره‌های خمیده به عقب
فن‌های گریز از مرکز پره شعاعی
فن سانتریفیوژ پره شعاعی این مزیت را دارد که می‌تواند ذرات هوای آلوده را در فشارهای بالا (در حدود 10 کیلوپاسکال) جابجا کند، اما در سرعت‌های بالا، بسیار پر سر و صدا و ناکارآمد است (کمتر از 60٪) و بنابراین نباید برای تهویه مطبوع عمومی استفاده شود. همچنین از ویژگی توان بیش از حد رنج می‌برد - با کاهش مقاومت سیستم (شاید با باز شدن دمپرهای کنترل صدا)، توان موتور افزایش می‌یابد و بسته به اندازه موتور، ممکن است "اضافه بار" ایجاد شود.
طرفداران پلاگین
این پروانه‌های گریز از مرکز که به طور خاص طراحی شده‌اند، به جای نصب در محفظه اسکرول، می‌توانند مستقیماً در محفظه واحد هواساز (یا در واقع، در هر کانال یا پلنوم) استفاده شوند و هزینه اولیه آنها احتمالاً کمتر از فن‌های گریز از مرکز محفظه‌دار است. این فن‌ها که به عنوان «پلنوم»، «پلاگ» یا به طور ساده «بدون محفظه» شناخته می‌شوند، می‌توانند از نظر فضا مزایایی را ارائه دهند، اما به قیمت از دست دادن راندمان عملیاتی (با بهترین راندمان مشابه فن‌های گریز از مرکز منحنی رو به جلو محفظه‌دار). این فن‌ها هوا را از طریق مخروط ورودی (مانند یک فن محفظه‌دار) به داخل می‌کشند، اما سپس هوا را به صورت شعاعی در کل محیط بیرونی ۳۶۰ درجه پروانه تخلیه می‌کنند. آنها می‌توانند انعطاف‌پذیری زیادی در اتصالات خروجی (از پلنوم) ایجاد کنند، به این معنی که ممکن است نیاز کمتری به خم‌های مجاور یا انتقال‌های تیز در کانال‌کشی وجود داشته باشد که خود به افت فشار سیستم (و در نتیجه، قدرت اضافی فن) می‌افزایند. راندمان کلی سیستم را می‌توان با استفاده از ورودی‌های دهانه زنگوله‌ای به کانال‌های خروجی از پلنوم بهبود بخشید. یکی از مزایای فن پلاگ، عملکرد صوتی بهبود یافته آن است که عمدتاً ناشی از جذب صدا در داخل پلنوم و عدم وجود مسیرهای «دید مستقیم» از پروانه به دهانه کانال است. راندمان به محل قرارگیری فن در داخل پلنوم و رابطه فن با خروجی آن بسیار وابسته خواهد بود - پلنوم برای تبدیل انرژی جنبشی هوا و در نتیجه افزایش فشار استاتیک استفاده می‌شود. عملکرد و پایداری‌های مختلف عملکرد اساساً به نوع پروانه بستگی دارد - پروانه‌های جریان مختلط (که ترکیبی از جریان شعاعی و محوری را فراهم می‌کنند) برای غلبه بر مشکلات جریان ناشی از الگوی جریان هوای شعاعی قوی ایجاد شده با استفاده از پروانه‌های گریز از مرکز ساده استفاده شده‌اند.
برای واحدهای کوچکتر، طراحی جمع و جور آنها اغلب با استفاده از موتورهای EC قابل کنترل به راحتی تکمیل می‌شود.
فن‌های محوری
در فن‌های جریان محوری، هوا از فن در راستای محور چرخش عبور می‌کند (همانطور که در فن محوری لوله‌ای ساده شکل 6 نشان داده شده است) - فشار توسط نیروی بالابر آیرودینامیکی (شبیه به بال هواپیما) ایجاد می‌شود. این فن‌ها می‌توانند نسبتاً جمع و جور، کم هزینه و سبک باشند، به ویژه برای جابجایی هوا در فشارهای نسبتاً کم مناسب هستند، بنابراین اغلب در سیستم‌های تخلیه که افت فشار کمتر از سیستم‌های تامین است استفاده می‌شوند - تامین معمولاً شامل افت فشار تمام اجزای تهویه مطبوع در واحد هواساز است. هنگامی که هوا از یک فن محوری ساده خارج می‌شود، به دلیل چرخشی که هنگام عبور از پروانه به هوا داده می‌شود، می‌چرخد - عملکرد فن ممکن است توسط پره‌های راهنمای پایین دست برای بازیابی چرخش، مانند فن محوری پره‌ای که در شکل 7 نشان داده شده است، به طور قابل توجهی بهبود یابد. راندمان یک فن محوری تحت تأثیر شکل تیغه، فاصله بین نوک تیغه و محفظه اطراف آن و بازیابی چرخش قرار دارد. گام تیغه را می‌توان تغییر داد تا خروجی فن به طور موثر تغییر کند. با معکوس کردن چرخش فن‌های محوری، جریان هوا نیز می‌تواند معکوس شود - اگرچه فن طوری طراحی می‌شود که در جهت اصلی کار کند.
شکل ۶: یک فن جریان محوری لوله‌ای
منحنی مشخصه فن‌های محوری دارای ناحیه واماندگی است که می‌تواند آنها را برای سیستم‌هایی با طیف وسیعی از شرایط عملیاتی نامناسب کند، اگرچه از مزیت مشخصه توان بدون اضافه بار برخوردارند.
شکل ۷: یک فن جریان محوری پره ای
فن‌های محوری پره‌دار می‌توانند به اندازه فن‌های سانتریفیوژ منحنی معکوس کارآمد باشند و قادر به تولید جریان‌های بالا در فشارهای معقول (معمولاً حدود ۲ کیلوپاسکال) هستند، اگرچه احتمالاً سر و صدای بیشتری ایجاد می‌کنند.
فن جریان مختلط، نمونه توسعه‌یافته فن محوری است و همانطور که در شکل ۸ نشان داده شده است، دارای پروانه مخروطی شکل است که در آن هوا به صورت شعاعی از طریق کانال‌های منبسط شونده کشیده شده و سپس به صورت محوری از طریق پره‌های راهنمای صاف کننده عبور می‌کند. این عملکرد ترکیبی می‌تواند فشاری بسیار بالاتر از آنچه که در سایر فن‌های جریان محوری ممکن است، تولید کند. راندمان و سطح سر و صدا می‌تواند مشابه فن سانتریفیوژ منحنی معکوس باشد.
شکل ۸: فن خطی جریان مختلط
نصب فن
تلاش‌ها برای ارائه یک راه‌حل مؤثر برای فن ممکن است به شدت تحت تأثیر رابطه بین فن و مسیرهای کانال‌کشی محلی برای هوا قرار گیرد.
زمان ارسال: ژانویه-07-2022