Вентиляторы крышные

Вентиляторы крышные: классификация, конструкция, расчет и монтаж

Крышный вентилятор (КВ) – это радиальный или осевой вентилятор, смонтированный на специальной стальной раме (пьедестале) и установленный непосредственно на кровле здания. Основное назначение – удаление загрязненного, задымленного или перегретого воздуха из внутренних объемов зданий непосредственно в атмосферу, а также подача наружного воздуха. Ключевое преимущество – отсутствие необходимости в разветвленной сети воздуховодов, что значительно снижает аэродинамическое сопротивление системы и затраты на ее сооружение.

Классификация крышных вентиляторов

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: принципу действия, конструктивному исполнению, функциональному назначению и типу электродвигателя.

1. По принципу действия и конструкции рабочего колеса:

Радиальные (центробежные) крышные вентиляторы. Воздух поступает в осевом направлении во входное отверстие, захватывается лопатками рабочего колеса и под действием центробежной силы перемещается в радиальном направлении в спиральный кожух (улитку), откуда выбрасывается через боковое выходное отверстие. Характеризуются высоким создаваемым давлением (до 1000-1200 Па) и возможностью перемещения воздуха с повышенной температурой или умеренным содержанием взвесей.
- С колесом одностороннего всасывания (тип ВКР).
- С колесом двустороннего всасывания (тип ВКРД) – обладают повышенной производительностью при тех же габаритах.
Осевые крышные вентиляторы. Поток воздуха перемещается параллельно оси вращения рабочего колеса, которое представляет собой втулку с закрепленными на ней лопатками аэродинамического профиля. Отличаются высокой производительностью при относительно низких давлениях (до 150-250 Па), компактностью и высоким КПД. Идеальны для вытяжки больших объемов воздуха из помещений с малым аэродинамическим сопротивлением.
Диагональные и диаметральные вентиляторы. В крышном исполнении встречаются реже. Диагональные сочетают признаки осевых и радиальных моделей.

2. По функциональному назначению:

Вентиляторы общеобменной вытяжной вентиляции (ВКР, ВКО). Для удаления общего загрязненного воздуха из цехов, торговых залов, складов.
Вентиляторы дымоудаления (КД). Специального исполнения, рассчитанные на перемещение высокотемпературных газов (до 400-600°C) в течение определенного времени (обычно 1-2 часа). Изготавливаются из термостойкой стали, с отдельным приводом от электродвигателя через термостойкий подшипниковый узел, часто с термоизолированным кожухом. Имеют сертификацию по системе противопожарной безопасности.
Вентиляторы подпора воздуха (КП). Устанавливаются для подачи наружного воздуха в лестничные клетки, лифтовые шахты и тамбур-шлюзы для создания избыточного давления, препятствующего проникновению дыма при пожаре.
Вентиляторы для удаления агрессивных сред. Выполняются из материалов, стойких к химическому воздействию (нержавеющая сталь, полипропилен, с покрытиями).

3. По типу привода и исполнению электродвигателя:

С прямым приводом. Рабочее колесо насажено непосредственно на вал электродвигателя. Конструкция проста, компактна и имеет высокий КПД. Недостаток – двигатель находится в основном потоке перемещаемой среды, что требует специального исполнения (термо- или влагозащищенного).
С ременным приводом. Двигатель вынесен за пределы воздушного потока и соединен с валом рабочего колеса через шкивы и клиноременную передачу. Преимущества: возможность регулирования производительности изменением диаметра шкивов, использование стандартного двигателя. Недостатки: необходимость обслуживания (натяжение ремней), потери на передачу, большие габариты.
Исполнение двигателя: Обычное (для умеренных температур), термостойкое (для сред до 60-80°C), взрывозащищенное (Ex-исполнение для взрывоопасных зон). Класс защиты IP не ниже 54 для надежной работы в условиях осадков.

Конструктивные элементы и материалы

Типичный крышный вентилятор состоит из следующих основных узлов:

Рабочее колесо (крыльчатка). Для радиальных вентиляторов – изготавливается из листовой углеродистой или нержавеющей стали, лопатки загнуты вперед или назад. Колеса с лопатками, загнутыми назад, обеспечивают более высокий КПД и устойчивую характеристику. Для осевых вентиляторов – литые или штампованные лопатки из алюминиевых сплавов или стали с регулируемым или фиксированным углом установки.
Кожух (корпус, улитка). Выполняет функцию аэродинамического элемента и несущей конструкции. Изготавливается из оцинкованной, окрашенной или нержавеющей стали. Для радиальных вентиляторов имеет спиральную форму с фланцем для монтажа на пьедестал.
Основание (пьедестал, стакан). Представляет собой сварную металлоконструкцию, обеспечивающую жесткое крепление вентилятора к кровле и необходимую высоту для предотвращения подсоса удаляемого воздуха обратно в заборное отверстие. Высота пьедестала нормируется (обычно не менее 0,5-1 м от уровня кровли). Внутри пьедестала часто прокладываются кабели и размещаются элементы системы управления.
Защитные устройства. Входная защитная сетка от попадания посторонних предметов. Выходной зонт (дефлектор) для защиты от попадания атмосферных осадков внутрь вентилятора и пьедестала. Для осевых моделей – решетка на выходе.
Система виброизоляции. Виброизолирующие прокладки или пружинные виброизоляторы между основанием вентилятора и пьедесталом для снижения передачи вибрации на строительные конструкции.
Автоматика и КИП. Шкаф управления, датчики контроля запыленности фильтров, термоконтакты для защиты двигателя от перегрева, устройства плавного пуска (ЧРП).

Аэродинамические характеристики и подбор

Подбор крышного вентилятора осуществляется по аэродинамическим характеристикам, представленным в виде графиков или таблиц в каталогах производителей. Ключевые параметры:

Производительность (L) – объем перемещаемого воздуха, м³/ч.
Полное давление (P_v) – Па, которое должен создать вентилятор для преодоления сопротивления сети (потери в вытяжной шахте, решетке, дефлекторе).
Частота вращения (n) – об/мин.
Потребляемая мощность (N) – кВт.
Уровень звуковой мощности (L_w) – дБ.

Расчетная точка (L, P_v) должна находиться в зоне максимального КПД вентилятора (обычно в средней части характеристики). Важно учитывать поправки на температуру перемещаемой среды и высоту над уровнем моря.

**Сравнительная таблица типов крышных вентиляторов**
Параметр	Радиальный (ВКР)	Осевой (ВКО, ВОКР)	Радиальный дымоудаления (КД)
Диапазон производительности, тыс. м³/ч	1 – 80	1 – 100+	5 – 50
Создаваемое полное давление, Па	300 – 1200	50 – 250	400 – 1000
Температура перемещаемой среды, °C	До 80 (стандарт)	До 40 (стандарт)	До 400-600 (ограниченное время)
Тип привода	Ременной или прямой	Прямой	Ременной (с выносным двигателем)
Основное применение	Вытяжка из помещений с разветвленной сетью воздуховодов, удаление запыленного воздуха	Вытяжка больших объемов из помещений с малым сопротивлением (торговые залы, спорткомплексы)	Системы противодымной вентиляции

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж крышных вентиляторов требует тщательной подготовки и соблюдения нормативных требований (СНиП, СП).

Этапы монтажа:

Подготовка основания. Устройство проходного узла через кровлю с применением стандартных кровельных проходок или изготовлением индивидуального узла. Обеспечение герметичности и гидроизоляции – критически важный этап.
Установка пьедестала. Крепление пьедестала к несущим конструкциям здания (стропилам, балкам) с помощью анкерных болтов. Не допускается крепление только к обрешетке или кровельному настилу.
Монтаж вентилятора. Установка вентилятора на пьедестал через виброизолирующие прокладки. Центровка и крепление болтами. Для ременных приводов – проверка и натяжение ремней.
Электромонтаж. Подключение кабелей к клеммной коробке двигателя, заземление. Установка и подключение шкафа управления. Все соединения должны соответствовать требованиям ПУЭ.
Пуско-наладка. Проверка направления вращения рабочего колеса, контроль потребляемого тока, измерение вибрации, проверка срабатывания защит.

Эксплуатационное обслуживание:

Регулярный визуальный осмотр корпуса, креплений, защитных устройств.
Очистка рабочего колеса и внутренней полости от загрязнений (особенно для вытяжек из производственных помещений).
Для ременных приводов – контроль натяжения и состояния ремней, замена при износе.
Контроль состояния подшипников, смазка по графику производителя.
Проверка целостности виброизоляторов.
В зимний период – контроль обледенения и своевременная очистка.

Тенденции и современные требования

Энергоэффективность. Повышение спроса на вентиляторы с высоким КПД, оснащенные электродвигателями класса IE3, IE4 и системами регулирования скорости (частотными преобразователями).
Интеграция в системы автоматизации здания (АСУЗ). Оснащение вентиляторов датчиками и контроллерами с интерфейсами (BACnet, Modbus) для дистанционного контроля и управления.
Снижение шума. Применение конструкций с низким уровнем звуковой мощности, использование шумоглушителей в пьедестале.
Модульность и унификация. Упрощение монтажа и обслуживания за счет модульных конструкций.
Повышение коррозионной стойкости. Использование более стойких покрытий (полимерных, цинк-ламельных) и материалов (алюминиевые сплавы, нержавеющие стали).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как правильно рассчитать высоту пьедестала (стакана) для крышного вентилятора?

Высота пьедестала должна обеспечивать предотвращение рециркуляции (подсоса) удаляемого воздуха обратно в воздухозаборник. Минимальная высота нормируется и обычно составляет не менее 0,5-1,0 м от поверхности кровли до нижней точки всасывающего отверстия вентилятора. На плоских кровлях с парапетом или в зонах с возможным снежным покровом высота должна быть увеличена. Окончательный расчет должен учитывать аэродинамическую тень от близлежащих архитектурных элементов (парапетов, вышек) согласно СП 60.13330.2016.

2. В чем принципиальная разница между вентиляторами дымоудаления (КД) и обычными вытяжными вентиляторами?

Вентиляторы дымоудаления являются устройствами специального назначения и должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 53302-2009 и Технического регламента о требованиях пожарной безопасности. Отличия: термостойкое исполнение (материалы, выдерживающие 400-600°C), отдельный привод с выносным двигателем и длинным валом для изоляции двигателя от горячего газа, наличие сертификата пожарной безопасности, обязательное включение в систему автоматической противопожарной защиты здания. Использование обычного вентилятора для дымоудаления недопустимо и опасно.

3. Как бороться с обледенением крышного вентилятора зимой?

Обледенение возникает из-за конденсации влаги из удаляемого воздуха и последующего замерзания. Меры борьбы:

Правильный подбор: для помещений с высокой влажностью (бассейны, прачечные) следует выбирать вентиляторы с обогреваемым пьедесталом и входным патрубком, либо с термостатом, включающим вентилятор только при положительной температуре в шахте.
Конструктивные меры: установка каплеуловителя перед колесом, увеличенный уклон зонта для схода снега и льда.
Эксплуатационные меры: регулярный осмотр и механическая очистка в период оттепелей, установка режима периодического включения для предотвращения застоя холодного воздуха.

4. Что важнее при подборе: производительность или давление?

Оба параметра взаимосвязаны и определяются расчетом системы вентиляции. Сначала рассчитывается необходимая производительность по санитарным нормам или технологическим требованиям. Затем рассчитываются потери давления в сети на участке от помещения до выброса в атмосферу (шумоглушители, клапаны, решетки, длина шахты). Вентилятор подбирается так, чтобы его характеристика L-P проходила через расчетную точку (L_расч, P_расч). Ошибка в расчете давления (особенно его занижение) приведет к тому, что вентилятор не обеспечит нужный расход воздуха.

5. Можно ли установить крышный вентилятор на мягкую кровлю или профнастил?

Да, но с обязательным усилением несущего основания. Крепление пьедестала должно осуществляться к основным несущим конструкциям крыши – стропилам, балкам, фермам. Для этого изготавливается силовая рама (обычно из металлического профиля), которая распределяет нагрузку от веса вентилятора и ветровых усилений на несколько точек опоры. Крепление непосредственно к профлисту или обрешетке недопустимо, так как может привести к разрушению кровли и падению оборудования.

6. Какой класс защиты IP должен быть у двигателя крышного вентилятора?

Минимально допустимый класс защиты для крышного исполнения – IP54 (защита от попадания пыли и брызг воды со всех сторон). Рекомендуется использовать двигатели с классом IP55 или IP66, что обеспечивает надежную работу при сильном дожде и снеге. Для особых условий (мойки, агрессивная атмосфера) класс защиты может быть еще выше.

7. Экономически оправдана ли установка частотного преобразователя (ЧРП) на крышный вентилятор?

В большинстве случаев – да, особенно для систем с переменным расходом воздуха (торговые центры, офисные здания). ЧРП позволяет плавно регулировать производительность в соответствии с реальной потребностью, что приводит к значительной экономии электроэнергии (потребляемая мощность вентилятора пропорциональна кубу частоты вращения). Кроме того, ЧРП обеспечивает плавный пуск, продлевая ресурс двигателя и механической части. Срок окупаемости ЧРП для вентиляторов мощностью от 5,5 кВт обычно составляет 1-2 года.