Centrifugaalventilator: specificaties van het apparaat en werkingsprincipe

Met de ontwikkeling van de industriële sector vereisten veele technologise prosesen geforceerde luchtoevoer. Ook de huisoudelijke sector blef nigt erater. Voor somige soorten communicaie is een reglmatige toevoer van verse luch vereist.

Een elegante oplossing voor dit probleem is de centrifugaalventilator, die autonoom de benodigde hoeveelheid lucht kan aanzuigen. Maar hoe is hij opgebouwd en hoe werkt hij? Deze vragen zullen we in ons artikel in detail bespreken.

We bekijken de constructiekenmerken van het apparaat, de mogelijkheden, het toepassingsgebied, de beste fabrikanten wiens producten op de markt zijn. Ook geven we aanbevelingen voor het kiezen van een geschikt ventilatormodel.

De essentie van het aanzuigen en verdunnen van lucht door de ventilator

De ventilator is een mechanische constructie die de stroom van een gas-luchtmengsel kan verwerken door de specifieke energie ervan te verhogen voor verdere verplaatsing.

Een dergelijke architectuur van het aggregaat biedt de mogelijkheid om een effect van aanzuiging of verdunning van het werkende gas in de ruimte te creëren door respectievelijk de druk te verhogen of te verlagen (energieomzettingsmechanisme).

Onder gasdruk verstaat men een oneindig proces van chaotische beweging van gasmoleculen die tegen de wanden van een gesloten ruimte botsen en daardoor druk uitoefenen.

Hoe hoger de snelheid van deze moleculen, hoe meer botsingen en hoe hoger de druk. Gasdruk is een van de belangrijkste kenmerken van een gas.

Aan de andere kant heeft elk gas nog twee parameters: volume en temperatuur. Volume is de hoeveelheid ruimte die het gas heeft gevuld. De temperatuur van het gas is een thermodynamische eigenschap die de snelheid van moleculen en de door hen gegenereerde druk met elkaar verbindt.

Op deze “drie pijlers” is de moleculair-kinetische theorie gebaseerd, die de basis vormt voor de beschrijving van alle processen die verband houden met de verwerking van gassen en gasmengsels.

Het proces van het onder druk brengen is het gedwongen concentreren van moleculen in een afgesloten ruimte boven een bepaalde norm. De algemeen aanvaarde luchtdruk aan het aardoppervlak bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 100 kPa (10⁵ kilopascal) of 760 mm Hg (millimeter kwik).

Naarmate de hoogte boven het aardoppervlak toeneemt, wordt de druk lager en wordt de lucht ijler.

Atmosferische druk is het gewicht van de luchtkolom ten opzichte van het oppervlak waarop deze zich bevindt. Niet de massa, maar het gewicht P=mg. Het wordt gemeten met een barometer; de andere druksoorten worden bepaald met een manometer.

Verdunning is het omgekeerde proces van onder druk brengen, waarbij moleculen het gesloten systeem verlaten. Het volume blijft hetzelfde, maar het aantal moleculen neemt af, waardoor ook de druk afneemt.

Het effect van het onder druk brengen is noodzakelijk voor de gedwongen verplaatsing van lucht. Een andere mogelijkheid is het verplaatsen van lucht via het verdunningseffect: om het drukbalans in het hele systeem te herstellen, verplaatsen moleculen zich van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie.

Op deze manier vindt de verplaatsing van gasmoleculen plaats.

Om de luchtstroomsnelheid buiten of binnen een gebouw te bepalen, wordt vaak een speciaal instrument gebruikt: een anemometer. Een onmisbaar apparaat voor het ontwerpen van ventilatiesystemen.

Er bestaan zeer verschillende configuraties van ventilatiesystemen, maar ze kunnen grofweg worden ingedeeld in een aantal klassen op basis van bepaalde parameters:

1. Op basis van toepassing. Er wordt onderscheid gemaakt tussen algemene en speciale ventilatoren. Ventilatoren worden gebruikt voor het normale verplaatsen van gas. Speciale ventilatoren worden gebruikt voor pneumatisch transport, het transporteren van agressieve en explosieve gasmengsels.
2. Op basis van snelheid. Er zijn modellen met een lage, gemiddelde en hoge specifieke rotatiesnelheid van het schoepenwiel.
3. Op basis van drukbereik. Er zijn systemen bekend die lage (tot 1 kPa), middelhoge (1–3 kPa) en hoge (meer dan 3 kPa) druk genereren.

Sommige industriële en huishoudelijke processen waarbij luchtblazers worden gebruikt, vinden plaats in extreme omgevingsomstandigheden, waardoor er overeenkomstige eisen aan de apparatuur worden gesteld.

Zo kan men spreken van stofbestendige, vochtbestendige, hittebestendige, corrosiebestendige, vonkbestendige aggregaten en rookafzuigapparaten, en gewone ventilatoren.

Informatie over de soorten ventilatoren wordt in detail besproken in een ander ons artikel.

Constructie van de centrifugaalventilator

Het centrifugale constructiesysteem is een drukgenererend mechanisme met radiale architectuur dat in staat is om druk van elk bereik te genereren.

Bestemd voor het transporteren van mono- en meeratomige gassen, inclusief chemisch “agressieve” verbindingen.

De constructie is “bekleed” met een metalen/plastic behuizing, die de beschermkap wordt genoemd. De omhulling beschermt de interne kamer tegen stof, vocht en andere stoffen die de werking van het apparaat negatief kunnen beïnvloeden.

Een kwalitatief ventilatieproduct heeft altijd een bepaalde beschermingsklasse. De beschermingsgraad van de omhulling (Ingress Protection) is een uniforme internationale kwaliteitsnorm voor het product, die het beschermingsniveau van de apparatuur tegen omgevingsinvloeden bepaalt.

Een radiale ventilator ontwikkelt aanzienlijk meer druk dan een axiale variant. Dit komt doordat de lucht die in de trommel komt een hoeveelheid energie krijgt die wordt gevormd bij de overgang van de inlaat naar de uitlaat van het systeem.

Het mechanisme wordt aangedreven door een elektromotor of een verbrandingsmotor (kenmerkend voor industriële ventilatoren). De meest gangbare methode is een elektromotor die de as met de waaier laat draaien.

Er zijn verschillende manieren bekend om de rotatiebeweging van de motor naar de waaier over te brengen:

• elastische koppeling;
• V-snaar overbrenging;
• traploze overbrenging (hydraulische of inductieve slipkoppeling).

Gezien het bestaan van een groot aantal fabrikanten die unieke systemen met zeer uiteenlopende dynamische parameters creëren, hebben consumenten een vrij uitgebreid assortiment ventilatoren tot hun beschikking.

In de behuizing bevinden zich twee hoofdleidingkanalen: een inlaat en een uitlaat. Het gasmengsel gaat het eerste kanaal binnen, verplaatst zich naar de kamer, wordt daar behandeld en verlaat vervolgens via het andere kanaal.

Dankzij de intensieve inspanningen van ontwikkelaars hebben we een breed scala aan toepassingen voor dergelijke machines, waaronder:

• ventilatie- en verwarmingssystemen in particuliere en meergezinswoningen;
• toevoer en zuivering van lucht voor niet-residentiële gebouwen;
• filtratiesystemen in de landbouw;
• uitvoering van technologische processen in de lichte en zware industrie van diverse aard.

Er zijn ook toepassingen van luchtblazers in brandblussystemen en voor ultrasnelle luchtvervanging in afgesloten ruimtes.

Dergelijke ventilatoren werken met hogetemperatuurgasmengsels, wat fabrikanten verplicht om in de technische documentatie informatie op te nemen over de conformiteit van hun apparatuur met internationale normen.

De beproefde en eenvoudige constructie van het centrifugale mechanisme heeft een aantal duidelijke voordelen:

• hoge betrouwbaarheid en ongeëvenaarde prestaties;
• eenvoud en toegankelijkheid van het onderhoud van de apparatuur;
• veiligheid van integratie en bediening van de units;
• minimale kosten voor energie en reparatie in geval van uitval.

Bovendien onderscheiden luchtblazers zich door een vrij lage geluidsdrempel, waardoor ze in huishoudelijke omstandigheden kunnen worden gebruikt. Centrifugaalventilatoren hebben ook een uitzonderlijk lange levensduur vanwege het ontbreken van direct contact tussen de bewegende delen in de werkkamer.

Kenmerken van de werkcyclus van het apparaat

Laten we het algemene werkingsprincipe van een centrifugaal luchtblazer met radiale constructie bekijken. Merk op dat specialisten twee hoofdconstructies van ventilatoren onderscheiden: met axiale en radiale plaatsing van de inlaatopening waar de luchtstroom wordt aangezogen.

Dit heeft voornamelijk invloed op de manier waarop de ventilator in het systeem wordt gemonteerd en heeft vrijwel geen invloed op de totale prestaties.

Een ventilator van het radiale type kan werken met zowel normale lucht die uit de ruimte wordt aangezogen, als met stromingslucht die door de luchtleiding gaat (effect van balans van gebieden met verschillende druk).

Een axiale inlaatopening is kenmerkend voor persluchtblazers voor algemeen gebruik. Een radiale plaatsing van de inlaat is kenmerkend voor luchtblazers voor hoofdleidinggebruik.

In de eerste fase van de werkcyclus van de ventilator wordt de luchtstroom naar het oppervlak van de snel roterende waaier verplaatst. De schoepen van het ventilatorwiel verdelen de lucht in kleine volumes, die naar binnen in de werkkamer worden verplaatst.

Hier vindt ophoping van de luchtmassa plaats, dat wil zeggen directe compressie van de luchtmassa tot een klein volume.

De constructie van de behuizing van het apparaat heeft zijn eigen kenmerken.

Er zijn twee meest voorkomende behuisingsvormen bekend:

• rond;
• spiraalvormig.

De ronde behuisingsvorm is kenmerkend voor ventilatoren die in korte tijd een enorme hoeveelheid lucht verplaatsen. De spiraalvorm is eigen aan ventilatoren die bovendien de lucht samendrukken en een midden- en hoge druk genereren.

In de tweede fase wordt lucht in de werkkamer geperst. Zoals bekend neemt bij een constant volume met de toename van de totale massa van de gasmoleculen het aantal botsingen van moleculen toe, en dus ook hun snelheid. Bijgevolg neemt de gasdruk ook toe.

Vorm en aantal schoepen zijn van groot belang. Alle varianten van waaiers worden zonder uitzondering getest in windtunnels om de optimale bedrijfsomstandigheden te bepalen.

In de laatste fase wordt het samengeperste gas vanuit de werkkamer naar de uitlaatopening afgevoerd. Vervolgens gaat de lucht over in het centrale luchtkanaal en wordt in de aangegeven richting verplaatst.

Het verdunningsproces vindt precies omgekeerd plaats. Lucht wordt uit een luchtleiding of een gesloten ruimte gehaald waar een verdund gebied moet worden gecreëerd, en wordt afgevoerd naar de omgeving of een andere beperkte ruimte.

Specificaties van de centrifugaalventilator

Compressorsystemen worden gekenmerkt door een reeks constructieve en dynamische verschillen waarmee rekening moet worden gehouden bij de selectie en integratie ervan in het ventilatiesysteem.

Tot de specificatie behoren:

• de constructie van de ventilator zelf;
• type motor;
• besturingsmodule;
• de plaatsing van de waaier en de overbrenging van de rotatiebeweging van de motor;
• de hoek van de inlaat- en uitlaatpijp;
• het materiaal waarvan de onderdelen van het product zijn gemaakt, de afmetingen en het gewicht.

Specialisten letten ook op de conformiteit van de producten met internationale normen: ISO/IEC- en GOST-normen, IP-classificaties, ATEX-richtlijnen enz.

Tot de dynamische kenmerken behoren de technische prestatieparameters van de ventilator: gegenereerde druk en drukverschilcoëfficiënt, snelheid en maximale stroomtemperatuur, asrotatiefrequentie en geluidsdrukniveau, rendement en motorvermogen.

De opgezogen druk – de maximale waarde die de ventilator kan creëren tijdens nominale werking.

P_v = P_sv + P_dv,

Waar: P_v – totale druk, P_sv – statische druk, P_dv – dynamische druk.

Drukverhouding – het verschil tussen de inlaat- en gegenereerde druk (bar).

Volumetrische luchtstroom – de hoeveelheid gasmengsel die per tijdseenheid wordt verplaatst (capaciteit). Meestal berekend in m³/u voor binnenlandse fabrikanten, l/min voor buitenlandse.

Rotatiesnelheid – het aantal volledige omwentelingen van het ventilatorwiel per tijdseenheid. Wordt berekend in omw/s of Hz. Bedenk dat het belastingsniveau van de ventilator niet meer dan 75% van het maximum mag bedragen.

Bij langdurig gebruik in overbelastingsmodus met een hoge rotatiesnelheid raakt de ventilator oververhit en kan snel defect raken. Maar dit proces kan worden gecontroleerd door het naar eigen inzicht te beheren. Hiervoor wordt een toerentalregelaar van de ventilator gebruikt.

Geluidsdruk – het geluidsniveau door draaiende onderdelen en wrijving van lucht tegen metaal. Wordt gemeten op een afstand van 3 meter van de bron wanneer deze in maximale belasting werkt. Het geluid moet worden overwogen bij de keuze van een continu werkende ventilator.

De meeste apparatuur is uitgerust met geluids- en achtergrondgeluiddempers. Normen voor geluid: niet meer dan 50 dBA voor huishoudelijke ruimtes en niet meer dan 75 dBA voor industriële ruimtes.

Een van de apparaten met een minimaal geluidsniveau is de bladloze ventilator.

Het rendement van de ventilator is het product van de drie onderstaande coëfficiënten:

• verliezen in de luchtstroom;
• lekkage door openingen in de constructie;
• mechanisch rendement van het product.

Voor centrifugaalventilatoren ligt het totale rendement tussen 0,7 en 0,85, voor axiale (kanaal)ventilatoren niet meer dan 0,95. Bij het kiezen van een radiale ventilator moet rekening worden gehouden met een veiligheidsfactor van de elektromotor van 1,2. Dat wil zeggen, het motorvermogen 20% hoger kiezen dan noodzakelijk.

Het vermogen van de ventilatormotor wordt bepaald met de formule:

N = (Q*P)/(102*3600*η),

Waar: Q – capaciteit (volumestroom van lucht), P – gegenereerde druk.

Selectie van de ventilator volgens de vereisten

Het proces van het selecteren van ventilatieapparatuur voor een industrieel object (werkplaats, loods) is een vrij interessant en ingewikkeld proces dat door een specialist moet worden uitgevoerd. De kenmerken van ventilatie van productieruimtes worden hier in detail besproken.

Voor gewone appartementen en particuliere huizen bestaan er al kant-en-klare oplossingen. In het algemene geval (voor een 2-3 kamerappartement) hebben we de volgente architectuur van het ventilatiesystem:

• in de woonkamers worden ventilatoren gemonted, waarvan het antal afhangt van de grootte van de kamers en het antal bewoners;
• In de keuken en het toilet worden afzuigdiffusoren geïntegreerd en worden luchtkanalen aangelegd naar de luchtbehandelingskast.

Een centrifugaalventilator bevat een regeleenheid, een filtersysteem voor luchtzuivering, een elektromotor en de radiale ventilator zelf.

Voor het bovengenoemde ventilatiesysteem zijn wandventilatoren van de serie TsF van Vents geschikt met een capaciteit tot 120 m³/uur.

De huidige markt voor ventilatieapparatuur wordt vertegenwoordigd door een breed scala aan buitenlandse fabrikanten: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.

Producten van deze bedrijven zijn een uitstekende oplossing voor ventilatietaken van elke omvang.

De binnenlandse merken Vents, Elkom, Domovent en Veza doen niet onder voor hen wat betreft productiekwaliteit en betrouwbaarheid van de apparatuur. Als u twijfelt aan de nauwkeurigheid van de uitgevoerde berekeningen of de keuze van een specifiek model, adviseren wij u contact op te nemen met de klantenservice van een van deze bedrijven.

Als u eigenaar bent van een woonhuis met 1-2 verdiepingen, een bedrijfs- of commercieel gebouw van vergelijkbare oppervlakte (restaurant, magazijn, kantine, café, kantoor), moet u bij de keuze van apparatuur rekening houden met de ruimte-inhoud, de luchtverversingsfactor, de lengte en doorsnede van de hoofdleidingen.

Met taken op het gebied van ventilatie en rookafvoer kunnen meervoudige zone-luchtblazers of dakventilatoren van de serie KROM van Veza, ventilatoren van de serie VN van Vents en andere gemakkelijk omgaan.

Let u zeker op de extra functionaliteiten van centrifugaalventilatoren en de mogelijkheid tot integratie in diverse airconditioningsystemen.

Zo kunnen radiale luchtblazers worden uitgerust met hulpcomponenten:

• instelbare timers en intervalsschakelaars, fotosensoren en vochtigheidsdetectoren;
• snelheidsregelaars en statusindicatoren;
• sensoren voor overbelasting van de elektromotor en spanningsuitval;
• trillingsdempers met veren of rubberen trillingsisolatoren.

Als de ventilator in een appartement of huis is geplaatst, kan deze worden afgedekt met een verwijderbaar decoratief voorpaneel van aluminium of kunststof, rekening houdend met het interieur van de ruimte.

Voor veel gebruikers is het geluidsniveau een belangrijk criterium bij het kiezen van een ventilator. Zoekt u een stille ventilator voor de badkamer? Wij raden u aan de ranglijst van stille ventilatoren te bekijken.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

In de volgende video vertellen specialisten van het bedrijf Elkom op een begrijpelijke manier over centrifugaalventilatoren:

Hieronder ziet u een uitstekend voorbeeld van de installatie van een huishoudelijke ventilator in de badkamer:

Nog een voorbeeld van de installatie van een laagvermogen huishoudelijke ventilator in een appartement:

De klassieke centrifugaal ventilator is het resultaat van jarenlange ervaring op het gebied van ontwerp en productie van ventilatieapparatuur. Het is niet alleen een uitstekende oplossing voor de industrie, maar ook een optimaal luchttransportinstrument voor woon- en kantoorruimtes.

Overweegt u de aanschaf van een centrifugaal ventilator? Of heeft u een inconsistentie opgemerkt in het besproken materiaal? Stel uw vragen en verduidelijk de technische aspecten in het commentaarblok.

Of heeft u misschien al zo'n ventilator in uw badkamer geïnstalleerd? Bent u tevreden over de werking ervan? Heeft u het juiste vermogen voor uw ruimte gekozen? Stuur een foto van uw ventilator en laat uw opmerkingen achter.