Wat is het verschil tussen voorwaarts en achterwaarts gebogen ventilatoren?

De bladhoek vertelt het grootste deel van het verhaal

Voorwaarts gebogen en achterwaarts gebogen ventilatoren zijn allebei centrifugaal machines. Lucht komt via het oog binnen en verlaat de ventilator radiaal. Het verschil begint bij de bladpunt. Voorwaarts gebogen bladen hellen in de richting van de rotatie. Achterwaarts gebogen bladen hellen juist tegen de rotatie in. Deze enkele geometrische keuze beïnvloedt druk, debiet, rendement, geluidsniveau en het stofgedrag van het wiel. Voorwaarts gebogen wielen hebben meestal veel ondiepe bladen en draaien langzamer voor een gegeven debiet. Achterwaarts gebogen wielen hebben minder, diepere bladen en kunnen sneller draaien zonder stabiliteitsverlies.

Hoe voorwaarts gebogen wielen veel lucht verplaatsen in een compact ontwerp

Een voorwaarts gebogen wiellader, vaak een ‘eekhoornkooi’ genoemd, heeft veel bladen rond een kleine diameter. Hij kan een grote luchtstroom verplaatsen bij lage statische druk. Daardoor wordt hij veel gebruikt in ventilatie-units met koelbatterijen, kleine luchtbehandelingsunits en compacte ventilatiekasten. De doorgangen tussen de bladen zijn smal, waardoor stof en vet zich kunnen ophopen. Zodra het wiel vuil is, verschuift de balans en neemt de trilling toe. Het rendement is bescheiden vergeleken met achterwaarts gebogen ontwerpen, vooral bij hogere druk. De curve is steil, dus kleine drukveranderingen kunnen grote debietveranderingen veroorzaken.

Waarom achterwaarts gebogen ventilatoren beter presteren in ducted-systemen met hogere druk

Achterwaarts gebogen bladen verwerken statische druk beter. Ze zijn in zekere mate zelfreinigend, omdat deeltjes de bladoppervlakten neigen te verlaten in plaats van eraan te blijven kleven. Minder bladen betekenen breder doorgang en minder kans op verstopping. De efficiëntiepiek is hoger en breder, wat belangrijk is wanneer filters vervuilen of kleppen bewegen. Deze wielen kunnen draaien met hogere uiteindsnelheden, dus een kleinere diameter kan dezelfde functie vervullen als een groter voorwaarts gebogen wiel. Het nadeel is de kosten en gevoeligheid voor stroming buiten het ontwerpgebied. Bij zeer lage druk kan een voorwaarts gebogen wiel de goedkoopste keuze zijn.

Geluid en trillingen gedragen zich bij elk wieltype anders

Geluid is niet alleen een cijfer. Het heeft een karakter. Voorwaarts gebogen wielen produceren vaak een breed, hoogfrequent geluid omdat veel wieken het afschermingspunt passeren. Achterwaarts gebogen wielen hebben meestal een diepere toon en een vlotter spectrum. Dat verschil is van belang in ziekenhuizen, kantoren en residentiële ventilatiesystemen. Ook trillingen verschillen. Een voorwaarts gebogen wiel met veel wieken kan snel uit balans raken als stof zich onevenmatig ophoopt. Een achterwaarts gebogen wiel is toleranter, maar kan nog steeds last krijgen van resonantie als de bevestiging of het kanaalsysteem ongeschikt is. AMCA-norm 210 en ISO 5801 bieden laboratoriummethodes voor luchtstroom- en druktests, dus vergelijkingen moeten gebruikmaken van dezelfde opstelling. Een ventilator die goed lijkt op een vrij-luchtkarakteristiek, kan zich anders gedragen bij 600 Pa.

Een renovatie van een ziekenhuisluchtbehandelingsinstallatie die het drukverschil blootlegde

Tijdens een verbouwing in 2022 van een isolatieafdeling van een ziekenhuis in Jiangsu werden de bestaande luchtbehandelingsunits uitgerust met centrifugale ventilatoren met voorwaartse kromming. Het ontwerp vereiste meer filtertrappen en langere kanalen na de verbeteringen op het gebied van infectiebestrijding. Nadat de nieuwe HEPA-filters waren geïnstalleerd, steeg de statische druk. De wielen met voorwaartse kromming kwamen terecht op het steilere gedeelte van hun karakteristiek en verloren luchtstroom. Door ze te vervangen door EC-plugventilatoren met achterwaartse kromming werd de ontworpen luchtstroom bij de hogere druk hersteld. De wielen met achterwaartse kromming presteerden ook beter bij stofafzetting in het voorfiltergedeelte. Er trad echter één beperking op: de ventilatoren met achterwaartse kromming vereisten een andere motorbevestiging en een grotere spiraal, waardoor de behuizing moest worden aangepast. De les is eenvoudig: keuzes tussen wielen met voorwaartse en achterwaartse kromming gaan niet over het feit dat de ene overal beter is dan de andere, maar over het aanpassen van het wiel aan de systeemkarakteristiek.

Aanpassen van het wiel aan het werkpunt, niet aan een cataloguskop

De selectie begint met de systeemcurve. Een voorwaarts gebogen ventilator kan een goede keuze zijn voor lage druk, hoge luchtstroom en beperkte ruimte. Een achterwaarts gebogen ventilator is vaak de betere keuze voor filters, warmtewisselaars, lange kanalen en variabele-luchtstroomtoepassingen. EC-motoren voegen een extra laag toe, omdat de snelheid kan worden aangestuurd om de luchtstroom constant te houden terwijl de filters vervuilen. Deze regeling werkt alleen als het wiel voldoende drukreserve heeft. Kopers moeten om een echte ventilatorcurve vragen, niet om één enkel meetpunt. Fanova is sinds 2003 actief in het ontwerp en de productie van EC-ventilatoren, met expertise op het gebied van centrifugaal-, axiaal- en voluteventilatoren. Het verschil tussen voorwaarts en achterwaarts gebogen ventilatoren is duidelijk zichtbaar op een tekening. De gevolgen worden pas merkbaar in de luchtstroom, het geluidsniveau en het onderhoud nadat het systeem in bedrijf is genomen.