Вентиляторы приточно вытяжной вентиляции

Добавлено 30.10.2025

Вентиляторы приточно-вытяжной вентиляции: классификация, конструктивные особенности, расчет и применение

Вентиляторы являются ключевыми элементами систем приточно-вытяжной вентиляции (ПВВ), отвечающими за перемещение воздушных масс, создание необходимого давления для преодоления сопротивления сети воздуховодов и обеспечения проектных параметров воздухообмена. Их корректный подбор и эксплуатация напрямую определяют энергоэффективность, акустический комфорт и надежность всей системы. В профессиональной сфере выбор вентилятора основывается на строгих инженерных расчетах и понимании его рабочих характеристик.

1. Классификация вентиляторов для систем ПВВ

Вентиляторы для общеобменной вентиляции классифицируются по нескольким ключевым признакам: принципу действия, конструктивному исполнению, направлению движения воздуха и типу монтажа.

1.1. По принципу действия и конструкции рабочего колеса

Основное деление, определяющее аэродинамические и энергетические характеристики.

Радиальные (центробежные) вентиляторы. Воздух поступает во входное отверстие вдоль оси вращения, захватывается лопатками рабочего колеса и под действием центробежной силы перемещается в радиальном направлении в спиральный корпус (улитку), откуда направляется в нагнетательное отверстие. Основные параметры: полное давление (P_t, Па), создаваемое на выходе, и расход воздуха (Q, м³/ч).
Осевые (аксиальные) вентиляторы. Воздушный поток перемещается параллельно оси вращения рабочего колеса, которое представляет собой крыльчатку с профилированными лопастями. Создают высокий расход при относительно низком давлении. Эффективны в системах с малым аэродинамическим сопротивлением.
Диаметральные (тангенциальные) вентиляторы. Имеют рабочее колесо в виде «беличьей клетки» (диаметральное колесо) и корпус, направляющий поток по периферии. Создают равномерный плоский поток большой ширины. Применяются в основном в внутренних блоках фанкойлов, воздушных завесах, некоторых типах воздухоочистителей.

1.2. По направлению вращения и стороне выхода воздуха (для радиальных вентиляторов)

Стандартизированное обозначение, критически важное для монтажа. Определяется со стороны привода (электродвигателя).

Правое вращение (Right). Рабочее колесо вращается по часовой стрелке.

Левое вращение (Left). Рабочее колесо вращается против часовой стрелки.

Угол выхода воздуха из спирального корпуса (улитки) указывается в градусах (0°, 90°, 180°, 270°). Комбинация «вращение-угол» позволяет оптимально вписать вентилятор в схему воздуховодов.

1.3. По типу исполнения и монтажа

Крышные вентиляторы (радиальные и осевые). Монтируются непосредственно на кровле. Имеют всепогодное исполнение, защиту от атмосферных осадков, часто оснащаются автоматическими жалюзи или диффузорами для предотвращения обратной тяги.
Канальные вентиляторы (осевые и радиальные). Устанавливаются непосредственно в разрыв воздуховода круглого или прямоугольного сечения. Требуют прямых участков до и после вентилятора для стабилизации потока.
Вентиляторы общего назначения (радиальные). Устанавливаются на виброизоляторах на полу, перекрытии или на специальных рамах, соединяются с воздуховодами гибкими вставками. Требуют отдельного места (венткамеры).

2. Конструктивные особенности и компоненты

2.1. Рабочее колесо (крыльчатка)

Конструкция колеса определяет КПД, шумность и форму аэродинамической характеристики.

Радиальное колесо с лопатками, загнутыми вперед. Имеет меньшие габариты и скорость вращения при тех же параметрах, что и колесо с лопатками, загнутыми назад. Характеризуется «пологой» характеристикой, но склонно к перегрузке двигателя на малых сопротивлениях сети и имеет более низкий КПД. Чувствительно к налипанию загрязнений.
Радиальное колесо с лопатками, загнутыми назад. Имеет более высокий КПД (до 85%), менее склонно к перегрузке электродвигателя, обладает самоочищающимися свойствами. Требует более высоких оборотов. Имеет «крутопадающую» характеристику, что благоприятно для систем с переменным расходом.
Колесо с аэродинамическим профилем лопатки (Backward Curved Aerofoil). Подвид колеса с лопатками, загнутыми назад. Лопатки имеют полый аэродинамический профиль. Обеспечивает максимальный КПД (свыше 85%) и наименьший уровень шума. Применяется в энергоэффективных установках.
Осевое колесо. Лопасти имеют переменный угол атаки и аэродинамический профиль. Может быть регулируемым (с изменяемым углом установки лопастей) или нерегулируемым.

2.2. Привод и способы соединения

Прямой привод (Direct Drive). Колесо насажено непосредственно на вал электродвигателя. Конструкция проста, компактна, не требует обслуживания ременной передачи. Недостаток – скорость вращения фиксирована (частота сети), регулировка возможна только частотным преобразователем.
Ременный привод (Belt Drive). Колесо и двигатель установлены на общей раме (салазках) и соединены ременной передачей через шкивы. Позволяет легко изменять скорость вращения колеса путем замены шкивов или регулировки их диаметра. Требует периодического обслуживания (натяжение, замена ремней, смазка подшипников).

2.3. Корпус и элементы системы

Корпус радиального вентилятора (улитка) изготавливается из оцинкованной, нержавеющей стали или алюминия. Для снижения шума и вибрации корпус и патрубки соединяются с сетью через гибкие вставки (виброизоляторы). Обязательным элементом является разгрузочный клапан или обратный клапан для предотвращения обратной тяги при остановке. Для обслуживания в корпусе предусматриваются смотровые люки.

3. Аэродинамические характеристики и подбор вентилятора

Подбор осуществляется по точке пересечения требуемых параметров системы (расход Q и потери давления ΔP_c) с аэродинамической характеристикой вентилятора. Характеристика представляет собой график зависимости полного давления P_t, статического давления P_s, мощности на валу N и КПД от расхода воздуха при постоянной скорости вращения.

**Сравнительная таблица основных типов вентиляторов для ПВВ**
Параметр	Радиальный вентилятор (лопатки назад)	Осевой канальный вентилятор	Крышной радиальный вентилятор
Типовой диапазон давлений	Среднее и высокое (300 – 1500 Па и выше)	Низкое (до 100-150 Па, специальные до 600 Па)	Зависит от типа, обычно низкое и среднее (100 – 800 Па)
Типовой диапазон расходов	Широкий (от 500 до 100 000+ м³/ч)	Средний (от 100 до 20 000 м³/ч)	Широкий (от 1000 до 50 000+ м³/ч)
Уровень шума	Средний/низкий (при правильном подборе)	Высокий (особенно на высоких давлениях)	Средний, требует шумоглушения на выходе
КПД	Высокий (0.75 – 0.85)	Средний (0.5 – 0.7)	Средний/высокий (0.6 – 0.8)
Габариты	Большие	Компактные по диаметру, но требуют прямых участков	Компактные в плане размещения
Основная область применения в ПВВ	Приточные и вытяжные установки, системы с разветвленной сетью воздуховодов, дымоудаление	Компактные приточно-вытяжные установки, вытяжные системы с короткими воздуховодами	Вытяжка из цехов, ресторанов, ТЦ; приток на объекты без разветвленной сети

3.1. Расчет рабочей точки

Рабочая точка определяется пересечением характеристики сети и характеристики вентилятора. Характеристика сети – параболическая кривая, описываемая уравнением ΔP_c = k

Q², где k – коэффициент сопротивления сети. Подбор считается корректным, если рабочая точка лежит в зоне максимального КПД вентилятора (обычно в средней трети характеристики). Необходим запас по давлению 10-15%.

3.2. Поправки на условия эксплуатации

Каталогические характеристики приводятся для стандартных условий: плотность воздуха ρ = 1.2 кг/м³ (t=20°C, атмосферное давление 101.3 кПа). При отклонениях (высокая температура, разрежение, высокогорье) производится пересчет:

Действительный расход Q_д = Q_кат (расход по каталогу).
Действительное давление P_д = P_кат
(ρ_д / 1.2).
Действительная мощность N_д = N_кат
(ρ_д / 1.2).

Игнорирование поправок ведет к некорректному подбору двигателя и невыполнению параметров системы.

4. Регулирование производительности

Для адаптации работы системы к изменяющимся условиям применяются методы регулирования:

Частотное регулирование (ЧРП). Наиболее энергоэффективный метод. Изменение частоты питающего напряжения электродвигателя приводит к пропорциональному изменению скорости вращения. Законы пропорциональности: Q ~ n, P ~ n², N ~ n³. Снижение скорости на 20% дает снижение мощности почти в 2 раза.
Дросселирование заслонками. Наименее эффективный метод. Изменение характеристики сети путем увеличения местного сопротивления. Приводит к потерям энергии на преодоление дополнительного сопротивления.
Изменение geometry колеса (для осевых вентиляторов). Регулировка угла установки лопастей. Эффективно, но конструктивно сложно.
Переключение обмоток двигателя (2-х или 3-х скоростные двигатели). Ступенчатое регулирование. Просто, но не позволяет плавно настраивать систему.

5. Шумовые характеристики и виброизоляция

Уровень звуковой мощности L_w (дБ) – основной параметр шума вентилятора, не зависящий от окружающих условий. Уровень звукового давления L_p (дБА) в помещении зависит от L_w, расстояния и акустических свойств помещения. Основные источники шума:

Аэродинамический шум (турбулентность, вихреобразование на лопатках) – доминирует на средних и высоких частотах.
Шум от электродвигателя и механической передачи (ремень, подшипники) – низко- и среднечастотный.

Меры снижения: выбор вентилятора с запасом по давлению (работа на низких оборотах), установка шумоглушителей (пластинчатых или трубчатых) после/до вентилятора, применение гибких вставок и виброизоляторов, акустическое покрытие воздуховодов.

6. Эксплуатация и техническое обслуживание

Регламентные работы включают:

Визуальный контроль креплений, состояния гибких вставок.
Контроль и подтяжка ременных передач (при их наличии), проверка смазки подшипников.
Очистка рабочего колеса и внутренней полости корпуса от загрязнений и пылевых отложений. Нарушение балансировки колеса приводит к вибрациям и ускоренному износу подшипников.
Контроль токовой нагрузки электродвигателя.
Проверка работы обратных и противопожарных клапанов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1. Какой вентилятор выбрать для системы с длинной сетью воздуховодов и фильтрами: осевой или радиальный?

Для систем с высоким аэродинамическим сопротивлением, создаваемым фильтрами, воздухонагревателями, длинными воздуховодами с многочисленными отводами, однозначно следует выбирать радиальный вентилятор с колесом, загнутым назад. Осевые вентиляторы не способны создать достаточное давление для таких систем и будут работать в нерасчетной зоне с низким КПД и высоким шумом.

В2. Почему подобранный по каталогу вентилятор не обеспечивает проектный расход воздуха?

Наиболее вероятные причины:

Фактическое аэродинамическое сопротивление сети оказалось выше расчетного (неучтенные местные сопротивления, загрязнение фильтров, ошибки монтажа).
Не выполнены поправки на температуру или высоту над уровнем моря (например, для горячих цехов).
Ошибка в определении рабочей точки или неверная интерпретация каталога (путаница между статическим и полным давлением).
Падение напряжения в сети, приводящее к снижению скорости вращения.

Необходимо провести инструментальные замеры давления и расхода в системе.

В3. Что энергоэффективнее: прямой или ременной привод?

С точки зрения прямых потерь энергии, современный прямой привод с EC-двигателем (электронно-коммутируемый) имеет самый высокий КПД (до 95% у двигателя). Ременная передача вносит потери 3-7%. Однако, ременной привод позволяет гибко менять скорость вращения без применения дорогостоящего ЧРП путем замены шкивов. Итоговая эффективность системы определяется правильностью подбора и режимом работы. Для систем с постоянным расходом предпочтителен прямой привод. Для систем, где требуется точная и частая подстройка под меняющееся сопротивление, может быть оправдано применение ременного привода с фиксированным передаточным числом, подобранным под расчетную точку.

В4. Как бороться с низкочастотным гулом от радиального вентилятора?

Низкочастотный гул (гудение) часто вызван резонансными явлениями. Меры борьбы:

Проверить балансировку рабочего колеса (очистить от загрязнений).
Убедиться, что вентилятор установлен на виброизоляторах, а подключение к воздуховодам выполнено через гибкие вставки, которые не натянуты и не передают вибрацию.
Проверить скорость вращения. Снижение скорости на 10-15% (через ЧРП) резко снижает низкочастотный шум.
Установить низкочастотный шумоглушитель.
Проверить отсутствие акустического резонанса в корпусе вентилятора или примыкающих воздуховодах.

В5. Нужно ли устанавливать обратный клапан на вытяжном вентиляторе?

Да, установка обратного клапана (или использование вентилятора со встроенным гравитационным клапаном) на вытяжных системах является обязательной мерой для предотвращения перетекания воздуха (или холодного воздуха зимой) через остановленный вентилятор в обратном направлении. Особенно критично это для систем, работающих на вытяжку из помещений с избытком тепла или влаги, а также для всех крышных вентиляторов.

Заключение

Выбор и эксплуатация вентиляторов для систем приточно-вытяжной вентиляции представляют собой комплексную инженерную задачу. Она требует анализа аэродинамических характеристик, точного расчета сопротивления сети, учета реальных условий эксплуатации и требований по энергоэффективности и акустике. Применение современных радиальных вентиляторов с аэродинамическим профилем лопаток и частотным регулированием является стандартом для ответственных и экономичных систем. Регулярное техническое обслуживание, включающее контроль балансировки и чистоты рабочих колес, является залогом долговечности оборудования и стабильности параметров воздушной среды.

Вентиляторы приточно вытяжной вентиляции