Вентиляторы для вытяжки воздуха

Вентиляторы для вытяжки воздуха: классификация, конструктивные особенности, критерии выбора и монтажа

Вентиляторы для вытяжки воздуха являются ключевыми элементами механических систем вентиляции и аспирации в промышленных, коммерческих и жилых зданиях. Их основная функция – организованное удаление загрязненного, нагретого или влажного воздуха из помещений, создание разрежения для притока свежего воздуха и поддержание требуемых санитарно-гигиенических параметров микроклимата. Эффективность работы вытяжной системы напрямую зависит от правильного выбора вентилятора, соответствующего конкретным условиям эксплуатации и техническим требованиям.

Классификация вытяжных вентиляторов по конструктивным признакам и принципу действия

Выбор типа вентилятора определяется аэродинамической схемой, требуемыми параметрами расхода воздуха (производительности) и создаваемого полного давления, а также свойствами перемещаемой среды.

1. Осевые (аксиальные) вентиляторы

Воздушный поток в них перемещается вдоль оси вращения рабочего колеса, которое состоит из лопастей (крыльчатки), закрепленных на втулке. Лопасти имеют аэродинамический профиль. Воздух практически не меняет направление своего движения.

Преимущества: Высокая производительность при относительно низком давлении, компактность, простота конструкции, КПД до 0.6-0.75, возможность реверсивности потока (для некоторых моделей), относительно низкая стоимость.
Недостатки: Низкая способность преодолевать сопротивление сети (высокое аэродинамическое сопротивление воздуховодов, фильтров, решеток резко снижает их эффективность). Чувствительность к загрязнению лопастей.
Область применения: Вытяжка воздуха из помещений с низким сопротивлением сети: общая вытяжная вентиляция цехов, складов, офисов; оконные и стеновые вентиляторы; кухонные вытяжки; вентиляторы для охлаждения оборудования; шахтные вентиляторы.

2. Радиальные (центробежные) вентиляторы

Воздух поступает во входное отверстие (всасывающий патрубок) вдоль оси вращения, попадает в межлопаточные каналы рабочего колеса, где под действием центробежной силы отбрасывается к периферии и выбрасывается в спиральный кожух (улитку), а из него – в нагнетательный патрубок. Поток меняет направление на 90°.

Преимущества: Способность создавать высокое давление (до 12-15 кПа у высоконапорных моделей), стабильная работа в сетях с переменным сопротивлением, экономичность при работе на сети, возможность перемещения запыленных, агрессивных, взрывоопасных сред (в специальном исполнении).
Недостатки: Более сложная конструкция, большие габариты и масса по сравнению с осевыми, более высокий уровень шума (особенно у высокооборотных моделей).
Область применения: Системы приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования с разветвленной сетью воздуховодов; системы аспирации и пневмотранспорта; дымоудаление; сушильные установки; котельные установки.

Радиальные вентиляторы классифицируют по направлению вращения и выходу потока:

Правое вращение: рабочее колесо вращается по часовой стрелке (со стороны электродвигателя).
Левое вращение: рабочее колесо вращается против часовой стрелки.
Угол выхода: положение нагнетательного патрубка (выхода) относительно корпуса, обозначается градусами (0°, 90°, 180° и т.д.).

3. Крышные вентиляторы (радиальные и осевые)

Специализированный тип вентиляторов, предназначенный для монтажа непосредственно на кровле здания. Конструктивно объединяют вентилятор, электродвигатель, основание (стакан) и, часто, автоматику. Имеют защиту от атмосферных осадков.

Преимущества: Экономия полезной площади внутри здания, отсутствие необходимости в вертикальных вытяжных шахтах и специальных вентиляционных камерах.
Область применения: Удаление дыма, тепла, запахов, вредных веществ из производственных, торговых, общественных зданий.

4. Канальные вентиляторы (осевые и радиальные)

Устанавливаются непосредственно в разрыв воздуховода круглого или прямоугольного сечения. Имеют фланцы для соединения с воздуховодами. Корпус часто выполняется звукоизолированным.

Преимущества: Простота монтажа в существующую сеть, компактность, малая заметность.
Область применения: Локальная вытяжка или подпор воздуха в системах вентиляции офисов, ресторанов, гостиниц, торговых центров.

Основные технические параметры и характеристики

Выбор вентилятора осуществляется на основе его аэродинамических характеристик – зависимости полного давления (P), мощности на валу (N) и КПД (η) от расхода воздуха (L или Q) при постоянной частоте вращения.

**Таблица 1. Ключевые параметры вытяжного вентилятора**
Параметр	Обозначение, единицы измерения	Описание и значение для выбора
Производительность (расход воздуха)	L (Q), м³/ч, м³/с	Объем воздуха, перемещаемый вентилятором в единицу времени. Определяется расчетом на основе кратности воздухообмена, количества вредных выделений или теплового баланса.
Полное давление	P_полн, Па (кПа)	Энергия, сообщаемая вентилятором единице объема воздуха. Необходимо для преодоления аэродинамического сопротивления всей сети (воздуховодов, фильтров, решеток, теплообменников). P_полн = P_дин + P_ст.
Статическое давление	P_ст, Па	Часть полного давления, идущая на преодоление сопротивления сети. Часто используется как ключевой параметр в каталогах.
Частота вращения	n, об/мин	Скорость вращения рабочего колеса. Влияет на все основные параметры: производительность, давление, потребляемую мощность и уровень шума.
Потребляемая электрическая мощность	N_эл, кВт	Мощность, потребляемая электродвигателем вентилятора из сети. Зависит от аэродинамической мощности и КПД вентилятора и привода.
Уровень звуковой мощности	L_w, дБ	Абсолютная акустическая мощность вентилятора. Более объективный показатель, чем уровень звукового давления (L_p), который зависит от расстояния и условий установки.
КПД (полный)	η, безразмерная величина	Отношение полезной (аэродинамической) мощности вентилятора к мощности на его валу. Характеризует энергетическую эффективность. У современных моделей достигает 0.7-0.85.

Критерии выбора вытяжного вентилятора

Процесс выбора является инженерной задачей и включает следующие этапы:

Определение расчетных параметров сети: Необходимые расход воздуха (L, м³/ч) и потери полного давления в сети (P, Па) на расчетном режиме. Расчет давления должен учитывать все местные сопротивления и потери по длине.
Выбор типа вентилятора: На основе параметров L и P. Для систем с низким сопротивлением (< 400-500 Па) часто выбирают осевые вентиляторы. Для систем с разветвленной сетью воздуховодов, фильтрами – радиальные.
Работа с аэродинамическими характеристиками: По сводным графикам или каталогам производителя выбирается типоразмер вентилятора, рабочая точка которого (L, P) лежит в зоне максимального КПД (обычно в средней трети характеристики).
Коррекция на условия эксплуатации: Плотность перемещаемой среды (зависит от температуры, давления, состава). Характеристики в каталогах обычно приведены для стандартного воздуха (ρ=1,2 кг/м³). При других условиях производится пересчет.
Выбор исполнения:
- Температура среды: Обычное исполнение (до +80°C), термостойкое (до +200°C и выше для систем дымоудаления).
- Агрессивность среды: Исполнение из нержавеющей стали, с антикоррозионным покрытием.
- Взрывоопасность: Вентиляторы во взрывозащищенном исполнении (Ex).
- Содержание пыли: Вентиляторы с усиленной конструкцией, износостойкими лопатками (для аспирации).
Выбор системы регулирования: Частотный преобразователь, тиристорный регулятор, система с изменяемым углом установки лопаток (для осевых). Регулирование позволяет экономить энергию при неполной нагрузке.
Оценка уровня шума: Проверка, что уровень звуковой мощности L_w выбранного вентилятора с учетом его установки и возможной звукоизоляции не превышает допустимых норм для данного помещения.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж критически важен для долговечной и эффективной работы.

Вибрароизоляция: Вентилятор должен устанавливаться на виброизолирующее основание (пружинные или резиновые виброизоляторы). Соединение с воздуховодами – через гибкие вставки (вибровставки) из негорючего материала.
Выравнивание: Строгая горизонтальность установки (проверяется уровнем) для радиальных вентиляторов с горизонтальным валом.
Доступ для обслуживания: Обеспечение свободного доступа к узлам смазки подшипников, ремням привода (для вентиляторов с ременной передачей), клеммной коробке электродвигателя.
Защита от обратного потока: Установка обратного клапана (гравитационного или с электроприводом) для предотвращения перетекания воздуха или проникновения холодного воздуха извне при остановленном вентиляторе.
Электрические подключения: Выполнение в соответствии с ПУЭ. Обязательное заземление корпуса. Для двигателей большой мощности – использование плавного пуска (софтстартера).
Эксплуатационное обслуживание: Регулярная проверка и замена смазки в подшипниках, контроль натяжения ремней, очистка рабочего колеса и внутренних полостей от загрязнений, проверка состояния виброизоляторов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как определить необходимую производительность вытяжного вентилятора для цеха?

Расчет ведется по трем основным методикам, и выбирается наибольшее значение:

По кратности воздухообмена: L = V
K, где V – объем помещения (м³), K – кратность воздухообмена (ч⁻¹) по СНиП/СП (для цехов с избытками тепла может составлять 3-10 и более).
По удалению избыточного тепла: L = Q_изб / (c ρ (t_уд — t_пр)), где Q_изб – избытки тепла (Вт), c – теплоемкость воздуха, ρ – плотность, t_уд и t_пр – температуры удаляемого и приточного воздуха.
По разбавлению вредных веществ: L = M / (K_доп — K_пр), где M – масса выделяемого вредного вещества (мг/ч), K_доп и K_пр – его допустимая и приточная концентрации (мг/м³).

2. Что важнее при выборе: производительность или давление?

Оба параметра взаимосвязаны и равнозначно важны. Вентилятор, выбранный только по высокой производительности, но не способный создать давление, необходимое для преодоления сопротивления сети, не обеспечит требуемый расход воздуха. Рабочая точка (L, P) должна удовлетворять и потребностям системы, и возможностям вентилятора.

3. Почему вентилятор, подобранный по каталогу, не дает расчетной производительности на объекте?

Возможные причины:

Фактическое аэродинамическое сопротивление сети оказалось выше расчетного (зауженные сечения, дополнительные повороты, загрязненные фильтры).
Не учтена поправка на плотность воздуха, если температура или высота над уровнем моря отличаются от стандартных.
Потери на утечки в неплотностях воздуховодов.
Неправильный монтаж (например, подключение воздуховода непосредственно к входу без переходника, что вызывает неравномерный подток и потери).
Падение напряжения в электросети, приводящее к снижению частоты вращения.

4. Каковы основные причины повышенной вибрации и шума радиального вентилятора?

Дисбаланс рабочего колеса вследствие загрязнения или износа.
Износ или неправильная установка подшипников.
Ослабление крепления вентилятора или электродвигателя к фундаменту.
Отсутствие или износ виброизолирующих элементов и гибких вставок.
Работа в нерасчетном режиме (срыв потока, помпаж).
Несоосность соединения вала вентилятора и электродвигателя (для моделей с прямой муфтой).

5. Когда необходимо применять взрывозащищенные вытяжные вентиляторы?

Вентиляторы во взрывозащищенном исполнении (с маркировкой Ex, например, Ex d IIB T4) обязательны к установке в помещениях и зонах, классифицированных как взрывоопасные согласно ПУЭ и ГОСТ Р 51330. Это помещения, где возможно образование взрывоопасных смесей газов, паров или пыли с воздухом (химические, лакокрасочные производства, мукомольные цеха, окрасочные камеры, склады ЛВЖ). Конструкция таких вентиляторов исключает возможность искрообразования и выброса пламени наружу.

6. В чем преимущество использования частотного преобразователя (ЧРП) с вытяжным вентилятором?

Энергосбережение: Основное преимущество. Мощность, потребляемая вентилятором, пропорциональна кубу частоты вращения. Снижение скорости на 20% дает экономию энергии около 50%.
Плавный пуск: Увеличивает срок службы электродвигателя и механической части.
Точное регулирование производительности под текущие потребности системы (по датчику давления, температуры, газа).
Возможность интеграции в систему автоматизированного управления зданием (АСУ ТП).

Заключение

Выбор и применение вытяжных вентиляторов требуют системного подхода, основанного на точном инженерном расчете параметров вентиляционной сети и понимании характеристик оборудования. Правильный подбор типа, размера и исполнения вентилятора, его грамотный монтаж с учетом вибро- и шумоизоляции, а также организация регулярного технического обслуживания являются залогом создания эффективной, надежной и энергоэкономичной системы вытяжной вентиляции. Современные тенденции направлены на широкое внедрение регулируемого электропривода и интеграцию вентиляторов в интеллектуальные системы управления микроклиматом.

Вентиляторы для вытяжки воздуха