ما الفرق بين المراوح ذات الشفرات المنحنية للأمام والمراوح ذات الشفرات المنحنية للخلف؟

زاوية الشفرة تُبيّن معظم القصة

المراوح ذات الشفرات المنحنية للأمام والمراوح ذات الشفرات المنحنية للخلف كلاهما آلات طرد مركزي. يدخل الهواء من العين ويخرج شعاعيًّا. وتبدأ الاختلافات عند طرف الشفرة. فالشفرات المنحنية للأمام تميل في اتجاه الدوران، بينما تميل الشفرات المنحنية للخلف بعيدًا عنه. وهذا الخيار الهندسي الوحيد يغيّر الضغط والتدفّق والكفاءة ومستوى الضوضاء وكيفية تعامل العجلة مع الغبار. وعادةً ما تحتوي العجلات المنحنية للأمام على عدد كبير من الشفرات الضحلة وتعمل بسرعات أقل لتحقيق تدفّق معين، أما العجلات المنحنية للخلف فلها عدد أقل من الشفرات الأعمق ويمكنها الدوران بسرعة أعلى دون فقدان الاستقرار.

كيف تُحرّك العجلات المنحنية للأمام كمّيّة كبيرة من الهواء في حيّز صغير

مروحة أمامية منحنية، تُسمى غالبًا «قفص السنجاب»، تحتوي على عدد كبير من الشفرات المحيطة بقطر صغير. ويمكنها تحريك تدفق هواء عالٍ عند ضغط ساكن منخفض. ولذلك فهي شائعة الاستخدام في وحدات مراوح الملفات الحرارية، ووحدات معالجة الهواء الصغيرة، وصناديق التهوية المدمجة. كما أن ممرات الشفرات ضيقة، ما يسمح بتراكم الغبار والشحوم. وبمجرد اتساخ العجلة، يتغير توازنها وتزداد الاهتزازات. أما كفاءتها فمتوسطة مقارنةً بالتصميمات الخلفية المنحنية، لا سيما عند الضغوط الأعلى. والانحناء حادٌّ، لذا فإن أصغر التغيرات في الضغط قد تؤدي إلى تغيرات كبيرة في التدفق.

لماذا تتفوق المراوح الخلفية المنحنية في الأنظمة القنوية ذات الضغط الأعلى

الشفرات المنحنية للخلف تتعامل مع الضغط الساكن بشكل أفضل. وهي ذاتية التنظيف جزئيًّا لأن الجسيمات تميل إلى الانفصال عن سطح الشفرة بدلًا من الالتصاق بها. وعدد أقل من الشفرات يعني ممرات أوسع واحتمال أقل للاختناقات. وقمة الكفاءة تكون أعلى وأوسع، مما يكتسب أهمية عند انسداد الفلاتر أو تحرك المقاومات. ويمكن لهذه العجلات أن تعمل بسرعات طرفية أعلى، لذا يمكن لقطر أصغر أن يؤدي نفس وظيفة عجلة منحنية للأمام ذات قطر أكبر. أما المقايضة فهي التكلفة والحساسية تجاه تدفق غير مصمَّم له. وفي حالات الضغط المنخفض جدًّا، قد تكون العجلة المنحنية للأمام الخيار الأقل تكلفة.

يتصرَّف الصوت والاهتزاز بشكل مختلفٍ مع كل نوع من أنواع العجلات

الضجيج ليس مجرد رقم. بل له طابعٌ خاصٌّ به. فغالبًا ما تُنتج عجلات الانحناء الأمامي صوتًا واسع النطاق وعالي التردد بسبب مرور عدد كبير من الشفرات أمام الحاجز. أما عجلات الانحناء الخلفي فتميل إلى إصدار نغمة أخفض وطيف أكثر سلاسة. ويكتسب هذا الفرق أهميةً بالغة في المستشفيات والمكاتب وأنظمة التهوية السكنية. كما يختلف الاهتزاز أيضًا. فقد تفقد عجلة الانحناء الأمامي ذات الشفرات العديدة توازنها بسرعة عند تراكم الغبار بشكل غير متساوٍ. أما عجلة الانحناء الخلفي فهي أكثر تحمُّلًا لهذه الحالة، لكنها قد تتأثر بالرنين إذا كانت طريقة تركيبها أو نظام القنوات غير مناسبة. وتقدِّم معايير AMCA رقم ٢١٠ وISO ٥٨٠١ أساليب مخبرية لاختبار تدفق الهواء والضغط، لذا يجب أن تتم المقارنات باستخدام نفس الإعداد. فقد تبدو أداء مروحة جيدةً على منحنى تدفق الهواء الحر، لكن سلوكها قد يختلف عند ضغط ٦٠٠ باسكال.

إعادة تجهيز نظام معالجة الهواء في مستشفى كشفت الفجوة في الضغط

أثناء عملية تجديد جناح العزل في مستشفى بمقاطعة جيانغسو عام ٢٠٢٢، كانت وحدات معالجة الهواء القائمة تستخدم مراوح طرد مركزي ذات أجنحة منحنية للأمام. وتطلّب التصميم إضافة مراحل إضافية للترشيح وتمديد قنوات التهوية بعد تطوير إجراءات مكافحة العدوى. وبعد تركيب مرشحات الـHEPA الجديدة، ارتفعت الضغوط الثابتة. ونتيجة لذلك، انتقلت عجلات المراوح المنحنية للأمام نحو الجزء الحاد من منحنى أدائها، فانخفض تدفق الهواء. أما استبدالها بمراوح غاطسة كهربائية ذات أجنحة منحنية للخلف (EC plug fans) فقد أعاد تدفق الهواء إلى قيمته التصميمية رغم ارتفاع الضغط. كما أن العجلات المنحنية للخلف كانت أكثر كفاءة في التعامل مع الغبار في قسم المرشح الأولي. لكن ظهرت قيدٌ واحدٌ: فهذه المراوح المنحنية للخلف تتطلب نوعاً مختلفاً من تركيب المحرك وغلافاً أكبر حجماً، ما استدعى تعديل الخزانة التي تحتوي الوحدة. والدرس المستفاد بسيطٌ: إن اختيار العجلات المنحنية للأمام أو للخلف ليس مسألة تحديد أيهما أفضل بشكل مطلق، بل هو مسألة توافق العجلة مع منحنى النظام.

توافق العجلة مع نقطة التشغيل المطلوبة، وليس مع عنوان بروشور تجاري

يبدأ الاختيار بالمنحنى النظامي. وقد يكون المروحة ذات الانحناء الأمامي مناسبةً جيدًا للضغوط المنخفضة، والتدفقات العالية، والمساحات الضيقة. أما المروحة ذات الانحناء الخلفي فهي غالبًا الخيار الأفضل لمرشحات الهواء، وملفات التبريد، والقنوات الطويلة، وأنظمة تدفق الهواء المتغير. وتُضيف المحركات الإلكترونية (EC) بعدًا إضافيًا، لأن سرعتها يمكن التحكم بها للحفاظ على ثبات التدفق مع انسداد المرشحات. لكن هذا التحكم لا ينجح إلا إذا توفر لدى الدوّار هامش كافٍ من الرأس الضغطي. وعلى المشترين أن يطلبوا منحنى مروحة فعليًّا، وليس نقطة واحدة فقط. وتعمل شركة فانوفا في تصميم وتصنيع المراوح الإلكترونية منذ عام ٢٠٠٣، ولديها خبرة واسعة في المراوح الطرد المركزي، والمراوح المحورية، والمراوح الحلزونية. ويمكن تمييز الفرق بين المروحة ذات الانحناء الأمامي والمروحة ذات الانحناء الخلفي بسهولة على الرسومات التوضيحية. أما النتائج المترتبة على هذا الفرق فتظهر في تدفق الهواء، ومستوى الضوضاء، ومتطلبات الصيانة بعد تشغيل النظام.