Korzyści płynące z zastosowania wiatraków typu plug o łopatkach zakrzywionych w przód w systemach HVAC.

Dlaczego wentylatory typu plug o łukowatych łopatkach skierowanych do przodu idealnie wpasowują się w układ systemów HVAC

Wentylator typu plug z łopatkami zakrzywionymi w kierunku obrotu wykorzystuje wirnik odśrodkowy wyposażony w wiele płytkich łopatek zakrzywionych zgodnie z kierunkiem obrotu. Taki kształt umożliwia przesunięcie dużej objętości powietrza przy stosunkowo niskim ciśnieniu statycznym. W systemach HVAC odpowiada to wielu rzeczywistym warunkom eksploatacji. Jednostki obsługi powietrza, kolektory powietrza zwrotnego oraz systemy wywiewne często wymagają wysokiego przepływu przy umiarkowanym ciśnieniu. Wentylator typu plug z łopatkami zakrzywionymi w kierunku obrotu spełnia te wymagania bez konieczności stosowania dużego obudowy spiralnej. Wirnik umieszczony jest bezpośrednio w kanaле lub kolektorze. Eliminuje to potrzebę osobnego pomieszczenia wentylatorowego oraz długich przejść na wyjściu. Efektem jest kompaktowa konfiguracja, która dobrze wpasowuje się w ciasne pomieszczenia techniczne oraz projekty modernizacyjne. Kompromisem jest to, że wentylatory z łopatkami zakrzywionymi w kierunku obrotu są wrażliwe na zabrudzone powietrze i ostre zakręty na wejściu. Dobre filtrowanie oraz gładkie dopływy powietrza zapewniają stabilność ich pracy.

Jak charakterystyki przepływu powietrza i ciśnienia dopasowują się do obciążeń systemów HVAC

Systemy HVAC rzadko wymagają skrajnie wysokiego ciśnienia statycznego. Wymagają one niezawodnego przepływu powietrza przez filtry, wymienniki ciepła i przepustnice. Wentylator typu forward curved plug charakteryzuje się stromą krzywą ciśnienia, co oznacza, że niewielkie zmiany oporu systemu powodują większe zmiany przepływu. Takie zachowanie może być przydatne w systemach o stałej objętości przepływu. Oznacza to również, że wentylator należy dobrać możliwie blisko jego punktu maksymalnej sprawności. Przezbrojenie prowadzi do marnowania energii i zwiększenia poziomu hałasu. Niedobrojenie skutkuje niskim komfortem użytkowania. Poniższa tabela porównuje najczęściej stosowane typy wentylatorów w zastosowaniach HVAC. Podane wartości są typowe i mogą się różnić w zależności od producenta oraz modelu.

Porównanie wyjaśnia, dlaczego wentylatory typu forward curved plug pozostają powszechne w jednostkach pogrupowanych (AHU). Zapewniają one duży przepływ powietrza w małej przestrzeni. Po połączeniu z silnikiem EC mogą również regulować prędkość obrotową w celu dopasowania do obciążenia. Ta kombinacja zapewnia wydajność przy częściowym obciążeniu bez konieczności stosowania dużych gabarytów.

Kompaktowa konstrukcja i zalety instalacyjne

Przestrzeń jest cennym zasobem w nowoczesnych budynkach. Wiatrak osiowy z przód zakrzywionymi łopatkami można zamontować wewnątrz komory rozdzielczej lub krótkiego odcinka kanału. Nie ma obudowy spiralnej, którą trzeba by ominąć. Dostęp serwisowy można zapewnić przez panel lub drzwiczki. Montaż jest prostszy, ponieważ wiatrak staje się częścią toru przepływu powietrza. Przejścia kanałowe są krótsze, co zmniejsza straty ciśnienia i koszty materiałów. W projektach modernizacyjnych ma to jeszcze większe znaczenie. Istniejące pomieszczenia techniczne często nie pozwalają na umieszczenie nowego wiatraka wraz z obudową. Wiatrak typu plug można umieścić bezpośrednio w istniejącej komorze rozdzielczej i podłączyć do tego samego układu kanałów. Dzięki temu unika się robót rozbiórkowych i przestoju. Ograniczeniem jest wpływ warunków na wlocie. Ostry zakręt w pobliżu wlotu powoduje wir powietrza, hałas oraz obniżenie wydajności. Krótki odcinek prosty przed wiatrakiem zapewnia wysoką jakość przepływu powietrza.

Wybór silnika, sterowanie i zużycie energii

Nowoczesne wiatraki osiowe z przodowo zakrzywionymi łopatkami często wykorzystują silniki prądu stałego (EC). Te silniki mają wbudowaną elektronikę umożliwiającą precyzyjną kontrolę prędkości obrotowej. Akceptują sygnały analogowe lub cyfrowe od systemu zarządzania budynkiem. Umożliwia to łatwe zmniejszanie przepływu powietrza, gdy pomieszczenia są niezajęte. Departament Energii Stanów Zjednoczonych zauważył, że zużycie energii przez wiatraki może stanowić znaczną część całkowitego zużycia energii elektrycznej w budynku, dlatego kontrola pracy w częściowym obciążeniu ma kluczowe znaczenie. Wiatrak pracujący z obniżoną prędkością w okresach niskiego zapotrzebowania oszczędza energię. Sterowanie przy stałym ciśnieniu dobrze sprawdza się w systemach o zmiennej objętości powietrza. Sterowanie przy stałym przepływie nadaje się do odprowadzania powietrza z procesów technologicznych. Sterowanie oparte na temperaturze lub stężeniu CO2 jest powszechne w biurach komercyjnych. Ograniczeniem jest to, że silniki EC są wrażliwe na temperaturę i jakość zasilania elektrycznego. Prawidłowe chłodzenie oraz ochrona przed przepięciami są istotne. Tani sterownik może zniwelować korzyści wynikające z zastosowania wysokiej jakości silnika.

Rzeczywisty przypadek modernizacji w budynku komercyjnym

W budynku biurowym przeznaczonym do celów komercyjnych położonym w wschodnich Chinach konieczna była modernizacja systemu powietrza zwrotnego. Oryginalny projekt zakładał zastosowanie tradycyjnej wentylatorki odśrodkowej w osobnym pomieszczeniu wentylatorowym. Pomieszczenie to zajmowało przestrzeń przeznaczoną dla najemców, a długie odcinki kanałów powodowały utraty ciśnienia. Zespół projektowy zastąpił wentylator nowoczesnym wentylatorem plugowym z łopatkami zakrzywionymi w kierunku przepływu, zamontowanym bezpośrednio w przestrzeni powietrza zwrotnego. Nowe rozwiązanie umożliwiło przeznaczenie dawnego pomieszczenia wentylatorowego na cele magazynowe. Podczas uruchamiania systemu stwierdzono wyższy poziom hałasu niż przewidywano. Badania wykazały obecność kolanka pod kątem 90 stopni umieszczonego w odległości jednego średnicowego odcinka kanału od wlotu. Dodanie krótkiego odcinka prostego oraz kierownicy zakrętu obniżyło poziom hałasu do wartości dopuszczalnych. Wynika z tego, że wentylatory plugowe szczególnie wymagają starannego zaprojektowania wlotu. Normy AMCA dotyczące wydajności aerodynamicznej oraz wytyczne ASHRAE dotyczące projektowania kanałów podkreślają znaczenie warunków przepływu przed wlotem. Nawet kompaktowy wentylator wymaga czystej ścieżki przepływu powietrza.

Dobór odpowiedniego wentylatora przy wsparciu Fanova

Wybór wentylatora typu plug z przodowo zakrzywionymi łopatkami zaczyna się od przepływu powietrza, ciśnienia statycznego i dostępnej przestrzeni. Następnie należy sprawdzić warunki na wlocie, ograniczenia poziomu hałasu oraz wymagania dotyczące sterowania. Wentylator dobrany w pobliżu punktu najlepszej sprawności będzie pracował płynnie. Zbyt duży wentylator marnuje energię i może ulec przepływowi zwrotnemu (surge). Zbyt mały wentylator nie spełni wymagań dotyczących przepływu. Fanova, założona w 2003 roku, jest producentem wentylatorów EC specjalizującym się w badaniach, projektowaniu, dostosowywaniu i produkcji wentylatorów promieniowych EC, wentylatorów osiowych EC oraz wentylatorów spiralnych EC. Fanova obsługuje systemy oczyszczania powietrza i klimatyzacji (HVAC), urządzenia wentylacyjne, obiekty transportowe, infrastrukturę medyczną, sprzęt AGD oraz maszyny. Dla projektów wymagających kompaktowego wentylatora z elastycznymi możliwościami sterowania Fanova oferuje wsparcie techniczne oraz głębokie kompetencje produkcyjne. Optymalna konfiguracja systemu HVAC uwzględnia dopasowanie wentylatora do przestrzeni, trasy przepływu powietrza oraz charakterystyki obciążenia. Wentylator typu plug z przodowo zakrzywionymi łopatkami może zapewnić takie dopasowanie, gdy projekt uwzględnia warunki na wlocie oraz strategię sterowania.