Jaka jest różnica między wentylatorami z łopatkami zakrzywionymi w przód a łopatkami zakrzywionymi w tył?

Kąt nachylenia łopatek wyjaśnia większość zagadnień

Wentylatory z łopatkami zakrzywionymi w przód i w tył to oba maszyny odśrodkowe. Powietrze wpływa do środka wirnika i opuszcza go w kierunku radialnym. Różnica pojawia się na końcówkach łopatek. Łopatki zakrzywione w przód są nachylone w kierunku obrotu. Łopatki zakrzywione w tył są nachylone przeciwnie do kierunku obrotu. To jedno geometryczne założenie wpływa na ciśnienie, przepływ, sprawność, poziom hałasu oraz sposób, w jaki wirnik radzi sobie z kurzem. Wirniki z łopatkami zakrzywionymi w przód zwykle mają wiele płytkich łopatek i pracują z niższą prędkością obrotową przy danym przepływie. Wirniki z łopatkami zakrzywionymi w tył mają mniej, ale głębsze łopatki i mogą obracać się szybciej bez utraty stabilności.

Jak wirniki z łopatkami zakrzywionymi w przód przemieszczają dużą ilość powietrza w małej objętości

Wirnik o łopatkach zakrzywionych do przodu, często nazywany klatką wiatraczka, składa się z wielu łopatek rozmieszczonych wokół małego średnicy. Może przetaczać dużą objętość powietrza przy niskim ciśnieniu statycznym. Dlatego jest powszechnie stosowany w wentylatorach grzejno-chłodzących, małych centralach wentylacyjnych oraz kompaktowych urządzeniach wentylacyjnych. Przestrzenie między łopatkami są wąskie, więc kurz i tłuszcz mogą się w nich gromadzić. Gdy wirnik zabrudzi się, zmienia się jego równowaga, a drgania rosną. Sprawność jest umiarkowana w porównaniu z konstrukcjami o łopatkach zakrzywionych do tyłu, zwłaszcza przy wyższych ciśnieniach. Krzywizna łopatek jest stroma, więc niewielkie zmiany ciśnienia mogą powodować duże zmiany przepływu.

Dlaczego wentylatory o łopatkach zakrzywionych do tyłu są lepsze w systemach kanałowych o wyższym ciśnieniu

Łopatki zakrzywione wstecz lepiej radzą sobie z ciśnieniem statycznym. Są częściowo samoczyszczące się, ponieważ cząstki mają tendencję do opuszczania powierzchni łopatki zamiast do niej przyklejać się. Mniejsza liczba łopatek oznacza szersze przekroje i mniejsze ryzyko zapychania się. Szczyt sprawności jest wyższy i szerszy, co ma znaczenie przy zanieczyszczeniu filtrów lub przesuwaniu się przepustnic. Te wirniki mogą pracować z wyższymi prędkościami na obwodzie, więc wirnik o mniejszym średnicy może zastąpić większy wirnik o łopatkach zakrzywionych w przód. Kompromisem jest wyższy koszt oraz wrażliwość na przepływ odchylający się od projektowego. Przy bardzo niskim ciśnieniu wirnik o łopatkach zakrzywionych w przód może być tańszym rozwiązaniem.

Hałas i drgania zachowują się inaczej w zależności od typu wirnika

Hałas to nie tylko liczba. Ma swoje cechy charakterystyczne. Wirniki zakrzywione do przodu często generują szeroki, wysokoczęstotliwościowy dźwięk, ponieważ wiele łopatek przechodzi obok krawędzi przewodu. Wirniki zakrzywione do tyłu mają zwykle niższy ton i bardziej gładki widmowy rozkład częstotliwości. Ta różnica ma znaczenie w szpitalach, biurach oraz systemach wentylacji mieszkalnej. Różnice występują również w przypadku drgań. Wirnik zakrzywiony do przodu z wieloma łopatkami może szybko stracić równowagę przy nierównomiernym osadzaniu się pyłu. Wirnik zakrzywiony do tyłu jest bardziej odporny, ale nadal może ulec rezonansowi, jeśli sposób montażu lub układ przewodów wentylacyjnych jest nieodpowiedni. Standardy AMCA 210 oraz ISO 5801 określają metody laboratoryjne pomiaru przepływu powietrza i ciśnienia, dlatego porównania należy przeprowadzać w identycznych warunkach. Wentylator, który dobrze wygląda na krzywej przepływu przy swobodnym przepływie, może zachowywać się inaczej przy ciśnieniu 600 Pa.

Modernizacja systemu wentylacji w szpitalu, która ujawniła lukę w zakresie ciśnienia

Podczas remontu izolatki szpitalnej w prowincji Jiangsu w 2022 roku istniejące jednostki wentylacyjne wyposażone były w wirniki odśrodkowe o łopatkach zakrzywionych do przodu. Po modernizacji systemu zapobiegania zakażeniom projekt wymagał dodatkowych stopni filtracji oraz dłuższych odcinków kanałów wentylacyjnych. Po zamontowaniu nowych filtrów HEPA ciśnienie statyczne wzrosło. Wirniki o łopatkach zakrzywionych do przodu przesunęły się w stronę stromszego fragmentu swojej charakterystyki i straciły wydajność przepływu powietrza. Zastąpienie ich bezszczotkowymi wentylatorami osiowymi z wirnikami odśrodkowymi o łopatkach zakrzywionych do tyłu przywróciło zaprojektowaną wydajność przepływu przy wyższym ciśnieniu. Wirniki zakrzywione do tyłu lepiej również radziły sobie z kurzem w sekcji filtra wstępnego. Ujawniła się jednak jedna ograniczająca cecha: wentylatory zakrzywione do tyłu wymagały innego sposobu mocowania silnika oraz większego spiralnego obudowy, co spowodowało konieczność modyfikacji szafy. Wniosek jest prosty: wybór między wirnikami zakrzywionymi do przodu a wirnikami zakrzywionymi do tyłu nie polega na tym, że któryś z nich jest lepszy we wszystkich zastosowaniach; chodzi raczej o dopasowanie wirnika do charakterystyki układu.

Dopasowanie wirnika do punktu pracy, a nie do nagłówka katalogowego

Wybór zaczyna się od krzywej charakterystyki układu. Wentylator o łopatkach zakrzywionych w przód może być dobrym rozwiązaniem w przypadku niskiego ciśnienia, wysokiego przepływu i ograniczonej przestrzeni. Wentylator o łopatkach zakrzywionych w tył jest często lepszym wyborem dla filtrów, wymienników ciepła, długich kanałów wentylacyjnych oraz systemów o zmiennej objętości przepływu powietrza. Silniki EC wprowadzają dodatkowy poziom zaawansowania, ponieważ prędkość można regulować w celu utrzymania stałego przepływu mimo zanieczyszczenia filtrów. Taka regulacja działa jedynie wtedy, gdy wirnik dysponuje wystarczającym zapasem ciśnienia. Kupujący powinni żądać rzeczywistej krzywej charakterystyki wentylatora, a nie pojedynczego punktu na wykresie. Fanova działa w dziedzinie projektowania i produkcji wentylatorów EC od 2003 roku, oferując kompetencje obejmujące wentylatory promieniowe, osiowe oraz spiralne. Różnica między wentylatorem o łopatkach zakrzywionych w przód a wentylatorem o łopatkach zakrzywionych w tył jest widoczna na rysunku technicznym. Skutki tej różnicy ujawniają się w przepływie powietrza, poziomie hałasu oraz konieczności konserwacji po uruchomieniu układu.