Sự khác biệt giữa quạt cong về phía trước và quạt cong về phía sau là gì?

Góc lưỡi cánh quạt tiết lộ phần lớn câu chuyện

Cả quạt cong về phía trước và quạt cong về phía sau đều là các máy ly tâm. Không khí đi vào tâm và thoát ra theo hướng bán kính. Sự khác biệt bắt đầu từ đầu lưỡi cánh. Lưỡi cánh cong về phía trước nghiêng theo hướng quay. Lưỡi cánh cong về phía sau nghiêng ngược lại với hướng quay. Chỉ một lựa chọn hình học duy nhất này làm thay đổi áp suất, lưu lượng, hiệu suất, độ ồn và khả năng xử lý bụi của bánh xe. Bánh xe cong về phía trước thường có nhiều lưỡi cánh nông và vận hành ở tốc độ thấp hơn để đạt cùng một lưu lượng. Bánh xe cong về phía sau có ít lưỡi cánh hơn nhưng sâu hơn và có thể quay nhanh hơn mà không mất ổn định.

Cách bánh xe cong về phía trước di chuyển lượng lớn không khí trong kích thước nhỏ

Một bánh xe công tác cong về phía trước, thường được gọi là bánh xe lồng sóc, có nhiều cánh quạt bố trí xung quanh đường kính nhỏ. Loại này có thể tạo ra lưu lượng khí lớn ở áp suất tĩnh thấp. Do đó, nó thường được dùng trong các bộ phận trượt khí (fan coil), thiết bị xử lý không khí cỡ nhỏ và các hộp thông gió nhỏ gọn. Các khe giữa các cánh quạt khá hẹp, nên bụi và dầu mỡ dễ tích tụ. Khi bánh xe bám bẩn, sự cân bằng bị lệch và độ rung tăng lên. Hiệu suất của loại này khiêm tốn hơn so với các thiết kế cong về phía sau, đặc biệt ở áp suất cao hơn. Độ cong của cánh khá dốc, nên những thay đổi nhỏ về áp suất có thể gây ra biến động lớn về lưu lượng.

Tại sao quạt cong về phía sau chiếm ưu thế trong các hệ thống ống dẫn có áp suất cao hơn

Các cánh quạt cong về phía sau xử lý áp suất tĩnh tốt hơn. Chúng có khả năng tự làm sạch ở một mức độ nhất định vì các hạt có xu hướng rời khỏi bề mặt cánh thay vì bám dính. Số lượng cánh ít hơn dẫn đến các khe thông rộng hơn và giảm nguy cơ tắc nghẽn. Đỉnh hiệu suất cao hơn và rộng hơn, điều này đặc biệt quan trọng khi bộ lọc bị bẩn hoặc các van điều tiết chuyển động. Các bánh xe này có thể quay với tốc độ đầu cánh cao hơn, do đó một đường kính nhỏ hơn có thể thực hiện công việc của một bánh xe cong về phía trước có đường kính lớn hơn. Đổi lại, chi phí cao hơn và độ nhạy cao hơn đối với dòng chảy lệch khỏi chế độ thiết kế. Ở áp suất rất thấp, bánh xe cong về phía trước có thể là lựa chọn rẻ hơn.

Độ ồn và độ rung có hành vi khác nhau tùy theo từng loại bánh xe quạt

Độ ồn không chỉ là một con số. Nó mang đặc tính riêng. Bánh xe cong về phía trước thường tạo ra âm thanh rộng dải và tần số cao vì nhiều cánh quạt đi ngang qua mép cắt. Bánh xe cong về phía sau thường có âm trầm hơn và phổ tần mượt mà hơn. Sự khác biệt này rất quan trọng trong các bệnh viện, văn phòng và hệ thống thông gió dân dụng. Độ rung cũng khác nhau. Một bánh xe cong về phía trước với nhiều cánh dễ mất cân bằng nhanh khi bụi bám không đều. Bánh xe cong về phía sau dung nạp tốt hơn, nhưng vẫn có thể gặp hiện tượng cộng hưởng nếu cách lắp đặt hoặc hệ thống ống dẫn không phù hợp. Tiêu chuẩn AMCA 210 và ISO 5801 quy định các phương pháp thử nghiệm lưu lượng khí và áp suất trong phòng thí nghiệm, do đó các phép so sánh cần sử dụng cùng một cấu hình thử nghiệm. Một quạt có biểu đồ lưu lượng khí ở điều kiện không tải (free air curve) trông ấn tượng có thể hoạt động hoàn toàn khác khi làm việc ở áp suất 600 Pa.

Dự án cải tạo hệ thống xử lý không khí (AHU) tại một bệnh viện đã phơi bày khoảng chênh lệch áp suất

Trong một đợt cải tạo năm 2022 cho phòng cách ly bệnh viện tại Giang Tô, các thiết bị xử lý không khí hiện hữu sử dụng quạt ly tâm cánh cong hướng về phía trước. Thiết kế yêu cầu thêm nhiều cấp lọc và đường ống dẫn dài hơn sau khi nâng cấp kiểm soát nhiễm khuẩn. Sau khi lắp đặt bộ lọc HEPA mới, áp suất tĩnh tăng lên. Các bánh xe cánh cong hướng về phía trước dịch chuyển vào phần dốc đứng của đường đặc tính và làm giảm lưu lượng khí. Việc thay thế chúng bằng quạt cắm EC cánh cong hướng về phía sau đã khôi phục lại lưu lượng thiết kế ở áp suất cao hơn. Các bánh xe cánh cong hướng về phía sau cũng xử lý bụi hiệu quả hơn ở phần lọc sơ bộ. Một hạn chế đã xuất hiện: các quạt cánh cong hướng về phía sau đòi hỏi cách gắn động cơ khác và vỏ xoắn lớn hơn, do đó buồng thiết bị phải được điều chỉnh. Bài học rất đơn giản: việc lựa chọn giữa bánh xe cánh cong hướng về phía trước và bánh xe cánh cong hướng về phía sau không phải là để xác định cái nào tốt hơn trong mọi trường hợp, mà là để phù hợp bánh xe với đường đặc tính hệ thống.

Phù hợp bánh xe với điểm làm việc, chứ không phải với tiêu đề trong danh mục

Việc lựa chọn bắt đầu từ đường cong hệ thống. Quạt cong về phía trước có thể là lựa chọn phù hợp cho áp suất thấp, lưu lượng cao và không gian chật hẹp. Quạt cong về phía sau thường là lựa chọn tốt hơn cho bộ lọc, cuộn ống, ống dẫn dài và hệ thống điều khiển lưu lượng không khí biến thiên. Động cơ EC thêm một yếu tố khác vì tốc độ có thể được điều khiển nhằm duy trì lưu lượng khi bộ lọc bị bám bụi. Việc điều khiển này chỉ hiệu quả nếu bánh xe quạt có đủ dự trữ cột áp. Người mua nên yêu cầu đường cong quạt thực tế, chứ không phải chỉ một điểm duy nhất. Fanova đã hoạt động trong lĩnh vực thiết kế và sản xuất quạt EC từ năm 2003, với năng lực bao quát các loại quạt ly tâm, quạt trục và quạt xoáy. Sự khác biệt giữa quạt cong về phía trước và quạt cong về phía sau dễ nhận thấy trên bản vẽ. Hậu quả của sự khác biệt này thể hiện rõ qua lưu lượng không khí, độ ồn và yêu cầu bảo trì sau khi hệ thống vận hành.