Вентиляторы осевые приточно вытяжные

Вентиляторы осевые приточно-вытяжные: конструкция, принцип действия и области применения

Осевые вентиляторы приточно-вытяжного типа представляют собой класс механических устройств, предназначенных для перемещения значительных объемов воздуха, газов или газовоздушных смесей вдоль оси вращения рабочего колеса. Основное функциональное назначение — организация общеобменной приточной и/или вытяжной вентиляции в промышленных, гражданских, коммерческих и специальных сооружениях. Отличительной чертой является способность эффективно работать в системах с малым аэродинамическим сопротивлением.

Принцип действия и конструктивные особенности

Принцип действия основан на сообщении потоку воздуха кинетической энергии за счет вращения лопаточного колеса (крыльчатки). Лопасти, установленные под определенным углом к плоскости вращения, захватывают воздух и перемещают его в осевом направлении. Конструктивно типовой осевой вентилятор состоит из следующих основных элементов:

Электродвигатель — асинхронный, общепромышленного или специального исполнения (взрывозащищенного, коррозионностойкого). Крепится на кронштейнах внутри цилиндрического кожуха или на отдельной раме.
Рабочее колесо (крыльчатка, импеллер) — состоит из втулки (ступицы) и жестко закрепленных на ней лопастей. Лопасти могут быть цельнолитыми (из алюминиевых сплавов, пластика) или составными с регулируемым углом установки. Профиль лопасти — аэродинамический, для минимизации потерь.
Кожух (корпус, обечайка) — цилиндрический, обеспечивает направление потока и снижает перетекание воздуха с нагнетания на всасывание. Изготавливается из листовой стали с антикоррозионным покрытием, алюминия, нержавеющей стали или пластика.
Направляющий аппарат (спрямляющий аппарат) — устанавливается за рабочим колесом для преобразования крутящейся составляющей потока в поступательное движение, повышая статический КПД агрегата.
Защитная решетка или сетка — предотвращает попадание посторонних предметов в зону вращения колеса.
Монтажная рама или фланец — для установки вентилятора в проем стены, на кровле или на трубопроводе.

Классификация и основные технические параметры

Осевые вентиляторы классифицируются по ряду ключевых признаков, определяющих их эксплуатационные возможности.

По способу монтажа и исполнению:

Крышные (кровельные) — монтируются непосредственно на кровле здания, имеют защитный козырьк от осадков. Исполнение корпуса — усиленное.
Канальные — устанавливаются внутрь вентиляционного канала круглого или прямоугольного сечения. Имеют компактный корпус.
Стеновые (оконные) — предназначены для монтажа в проем стены или окна. Часто оснащаются обратным клапаном.
Общеобменные (обычные) — универсального исполнения на опорной раме.

По особенностям конструкции:

С регулируемыми лопастями — позволяют изменять производительность без изменения частоты вращения.
С реверсивным потоком — изменяют направление потока воздуха за счет реверсирования двигателя или поворота лопастей.
Взрывозащищенные (исполнение Ex) — для перемещения взрывоопасных сред.
Термостойкие и коррозионностойкие — для сред с высокой температурой или агрессивными газами.

Основные технические параметры:

Производительность (расход воздуха, Q) — измеряется в м³/ч или м³/с. Зависит от диаметра колеса, частоты вращения и угла атаки лопастей.
Полное давление (P_v) — сумма статического и динамического давления, Па. Характеризует способность вентилятора преодолевать сопротивление сети.
Частота вращения (n) — об/мин. Определяется характеристиками электродвигателя.
Потребляемая мощность (N) — кВт. Фактическая электрическая мощность, потребляемая приводом.
Уровень звуковой мощности (L_w) — дБ. Ключевой параметр для оценки шумового воздействия.
КПД (полный, η_v) — отношение полезной мощности воздушного потока к мощности на валу двигателя.

Аэродинамические характеристики и подбор

Выбор вентилятора осуществляется по аэродинамическим характеристикам — графическим зависимостям давления, мощности и КПД от производительности при постоянной частоте вращения. Рабочая точка системы определяется пересечением характеристики сети (кривой сопротивления) и характеристики вентилятора. Важно, чтобы рабочая точка находилась в зоне максимального КПД агрегата. Для регулирования производительности используются:

Изменение частоты вращения с помощью частотного преобразователя (наиболее энергоэффективный метод).
Изменение угла установки лопастей (для регулируемых моделей).
Дросселирование заслонками на входе или выходе (наименее эффективный способ).

Области применения и требования нормативной документации

Осевые вентиляторы находят применение в системах вентиляции и кондиционирования воздуха (СКВ), дымоудаления, подпора воздуха, охлаждения технологического оборудования, туннельной вентиляции, сушильных установках. Их использование регламентируется рядом стандартов и норм:

ГОСТ 24830-81 (ИСО 13349-99) «Вентиляторы промышленные. Термины и определения».
ГОСТ Р 53301-2013 «Вентиляторы. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний» — для вентиляторов дымоудаления.
ГОСТ Р ИСО 5801-2008 «Вентиляторы промышленные. Испытания в рабочих условиях».
СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности».
Серия стандартов ISO 12759 «Efficiency classification of fans» — классификация по энергоэффективности.

Сравнительная таблица: Осевые vs Радиальные (центробежные) вентиляторы

Критерий	Осевой вентилятор	Радиальный (центробежный) вентилятор
Направление потока	Параллельно оси вращения.	Перпендикулярно оси вращения (поворот на 90°).
Характеристика давления	Полого падающая кривая. Высокая производительность при низком давлении (до 1000 Па).	Более крутая кривая. Способен создавать высокое давление (до 15 000 Па и более).
Энергоэффективность	Высокий КПД (до 0.85-0.9) в зоне рабочих режимов при низком сопротивлении.	Высокий КПД (до 0.8-0.85) в зоне рабочих режимов при высоком сопротивлении.
Габариты и монтаж	Компактные, простая конструкция, часто монтируются непосредственно в тракт.	Более громоздкие, требуется пространство для поворота потока.
Уровень шума	Выше, особенно тональная составляющая от лопастей.	Ниже, шум более широкополосный.
Типовые области применения	Общеобменная вентиляция, охлаждение конденсаторов, туннели, шахты.	Системы приточно-вытяжной вентиляции с разветвленной сетью воздуховодов, пневмотранспорт, дымоудаление.

Особенности монтажа, эксплуатации и технического обслуживания

Правильный монтаж — залог долговечной и эффективной работы. При установке необходимо обеспечить:

Прямые участки воздуховода до и после вентилятора (не менее 1.5-2 диаметров колеса) для выравнивания потока.
Надежное крепление и виброизоляцию для снижения структурного шума.
Защиту от попадания атмосферных осадков для крышных исполнений.
Легкий доступ для последующего обслуживания.

Техническое обслуживание включает регулярную проверку:

Состояния подшипниковых узлов (смазка, замена).
Балансировки рабочего колеса (очистка от загрязнений).
Целостности лопастей и крепежных элементов.
Надежности электрических соединений.
Работы систем автоматики и защиты.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие приточного и вытяжного осевого вентилятора?

Конструктивно это, как правило, одинаковые агрегаты. Различие заключается в направлении вращения рабочего колеса и, соответственно, векторе потока. Многие современные модели универсальны и могут работать в обоих режимах, особенно при использовании частотного преобразователя. Для предотвращения обратной тяги при совместной работе приточных и вытяжных систем на выходах/входах могут устанавливаться обратные клапаны.

Как правильно подобрать осевой вентилятор для системы вентиляции?

Подбор осуществляется в следующей последовательности: 1) Расчет требуемой производительности (Q, м³/ч) по санитарным нормам или технологическим условиям. 2) Расчет аэродинамического сопротивления сети (P, Па) на заданный расход. 3) По сводным графикам аэродинамических характеристик (подборным nomogram) выбирается модель, у которой рабочая точка (Q, P) находится в зоне максимального КПД. 4) Проверяется уровень звуковой мощности и соответствие требованиям по взрывозащите, термостойкости при необходимости.

Можно ли использовать осевой вентилятор для систем дымоудаления?

Да, но только в исполнении, специально сертифицированном для этих целей согласно ГОСТ Р 53301. Такие вентиляторы должны быть термостойкими (обычно до 400-600°C в течение заданного времени), иметь взрывозащищенное исполнение двигателя (если перемещаемая среда — взрывоопасные газы) и соответствующий класс пожарной безопасности. Обычные общеобменные вентиляторы для дымоудаления применять запрещено.

Какой метод регулирования производительности осевого вентилятора наиболее эффективен?

Наиболее энергоэффективным методом является регулирование скорости вращения рабочего колеса с помощью частотного преобразователя (ЧРП). При этом снижение производительности до 80% от номинала приводит к снижению потребляемой мощности примерно в 2 раза (закон пропорциональности кубу скорости). Регулирование заслонками на входе/выходе приводит к увеличению сопротивления сети и не дает значительной экономии энергии.

Каковы основные причины повышенной вибрации и шума осевого вентилятора?

Основные причины: 1) Нарушение балансировки рабочего колеса из-за налипания загрязнений или механических повреждений лопастей. 2) Износ подшипников качения. 3) Несоосность вала двигателя и рабочего колеса. 4) Резонансные явления из-за неправильного монтажа или совпадения частоты вращения с собственной частотой конструкций. 5) Турбулентность потока на входе из-за отсутствия прямого участка или близко расположенных заслонок.

Какой срок службы осевого вентилятора и от чего он зависит?

Средний расчетный срок службы общепромышленных вентиляторов составляет 10-15 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: агрессивности перемещаемой среды (требуется коррозионностойкое исполнение), температурного режима (влияет на ресурс подшипников и изоляции), регулярности технического обслуживания (смазка подшипников, очистка), правильности подбора (работа в зоне оптимального КПД снижает динамические нагрузки).

Заключение

Осевые вентиляторы приточно-вытяжного типа остаются незаменимым решением для задач, требующих перемещения больших объемов воздуха при относительно низком аэродинамическом сопротивлении сети. Их выбор, монтаж и эксплуатация должны основываться на точном инженерном расчете, знании аэродинамических характеристик и строгом соблюдении требований нормативной документации. Современные тенденции направлены на повышение энергоэффективности (за счет применения ЧРП и улучшенных аэродинамических профилей), снижение шума и интеграцию в системы автоматизированного управления микроклиматом и технологическими процессами.

Вентиляторы осевые приточно вытяжные