Qual è la differenza tra ventilatori a pale curve in avanti e a pale curve all'indietro?

L'angolo delle pale racconta gran parte della storia

I ventilatori a pale anteriormente curve e quelli a pale posteriormente curve sono entrambi macchine centrifughe. L'aria entra attraverso l'occhio e fuoriesce radialmente. La differenza inizia alla punta delle pale. Le pale anteriormente curve sono inclinate nella direzione di rotazione. Le pale posteriormente curve sono inclinate nella direzione opposta. Questa singola scelta geometrica modifica pressione, portata, efficienza, rumore e il modo in cui la ruota gestisce la polvere. Le ruote con pale anteriormente curve presentano solitamente numerose pale poco profonde e ruotano a velocità più bassa per una data portata. Le ruote con pale posteriormente curve hanno meno pale, ma più profonde, e possono ruotare più velocemente senza perdere stabilità.

Come le ruote con pale anteriormente curve muovono una grande quantità d'aria in un ingombro ridotto

Un rotore a pale curvate in avanti, spesso chiamato 'gabbia dello scoiattolo', presenta numerose pale disposte intorno a un diametro ridotto. Può generare portate d'aria elevate a bassa pressione statica. Ciò lo rende comune nei fan coil, negli unità di trattamento aria di piccole dimensioni e nelle cassette di ventilazione compatte. I canali tra le pale sono stretti, quindi polvere e grasso possono accumularsi. Una volta che il rotore si sporca, il bilanciamento cambia e le vibrazioni aumentano. L'efficienza è modesta rispetto ai design a pale curvate all'indietro, specialmente a pressioni più elevate. La curvatura è accentuata, quindi piccole variazioni di pressione possono causare grandi variazioni di portata.

Perché i ventilatori a pale curvate all'indietro risultano vincenti nei sistemi canalizzati a pressione più elevata

Le pale curve all'indietro gestiscono meglio la pressione statica. Sono in parte autonettanti, poiché le particelle tendono a staccarsi dalla superficie della pala anziché aderirvi. Un numero minore di pale comporta passaggi più ampi e una minore probabilità di intasamento. Il picco di efficienza è più elevato e più ampio, il che è rilevante quando i filtri si intasano o i registri si muovono. Queste ruote possono funzionare a velocità periferiche più elevate, quindi un diametro minore può svolgere il compito di una ruota a pale curve in avanti di diametro maggiore. Il compromesso riguarda il costo e la sensibilità al flusso fuori progetto. A pressioni molto basse, una ruota a pale curve in avanti potrebbe essere la scelta più economica.

Rumore e vibrazioni si comportano in modo diverso con ciascun tipo di girante

Il rumore non è solo un numero: ha una sua caratteristica. Le giranti a pale curve in avanti generano spesso un suono ampio e ad alta frequenza perché molte pale passano davanti al taglio. Le giranti a pale curve all’indietro tendono a produrre un tono più basso e uno spettro più uniforme. Questa differenza è cruciale negli ospedali, negli uffici e nella ventilazione residenziale. Anche le vibrazioni differiscono. Una girante a pale curve in avanti con numerose pale può perdere rapidamente l’equilibrio se la polvere si accumula in modo non uniforme. Una girante a pale curve all’indietro è più tollerante, ma può comunque subire risonanza se il sistema di fissaggio o il canale è inadeguato. Lo standard AMCA 210 e la norma ISO 5801 definiscono metodi di laboratorio per i test di portata d’aria e pressione; pertanto, i confronti devono basarsi sulla stessa configurazione. Una ventola che appare performante nella curva a flusso libero potrebbe comportarsi in modo diverso a 600 Pa.

Un intervento di adeguamento delle UTA in un ospedale che ha messo in luce il divario di pressione

Durante un intervento di ristrutturazione del 2022 di una stanza di isolamento ospedaliero nello Jiangsu, le unità di trattamento aria esistenti utilizzavano ventilatori centrifughi a pale anteriori. Il progetto richiedeva un numero maggiore di stadi filtranti e condotti più lunghi dopo gli aggiornamenti per il controllo delle infezioni. Dopo l’installazione dei nuovi filtri HEPA, la pressione statica è aumentata. Le ruote a pale anteriori si sono spostate verso la parte più ripida della loro curva, perdendo portata d’aria. La sostituzione con ventilatori EC a flusso assiale a pale posteriori ha ripristinato la portata progettuale alla pressione più elevata. Inoltre, le ruote a pale posteriori hanno gestito meglio la polvere nella sezione del prefiltro. È emersa tuttavia una limitazione: i ventilatori a pale posteriori richiedevano un fissaggio del motore diverso e una voluta più grande, pertanto è stato necessario modificare il cabinet. La lezione è semplice: la scelta tra ruote a pale anteriori e ruote a pale posteriori non riguarda quale sia universalmente migliore, ma piuttosto l’adattamento della ruota alla curva del sistema.

Adattare la ruota al punto di lavoro, non a un titolo di catalogo

La selezione inizia con la curva del sistema. Una ventola a pale anteriori può essere una scelta adeguata per basse pressioni, alte portate e spazi ristretti. Una ventola a pale posteriori è spesso la scelta migliore per filtri, batterie, canali lunghi e sistemi a portata d’aria variabile. I motori EC aggiungono un ulteriore livello di complessità, poiché la velocità può essere controllata per mantenere costante la portata mentre i filtri si intasano. Questo controllo funziona soltanto se la girante dispone di sufficiente margine di pressione. Gli acquirenti dovrebbero richiedere una vera curva della ventola, non un singolo punto. Fanova opera nella progettazione e produzione di ventole EC dal 2003, con competenze che coprono ventole centrifughe, assiali e a spirale. La differenza tra ventole a pale anteriori e ventole a pale posteriori è facilmente visibile su un disegno tecnico. Le conseguenze si manifestano nella portata d’aria, nel rumore e nella manutenzione dopo l’avviamento del sistema.