Viftur fyrir loftræstikerfi með loftstokkum
Þessi eining fjallar um miðflúgunar- og ásviftur sem notaðar eru í loftræstikerfi með loftstokkum og tekur tillit til valinna þátta, þar á meðal eiginleika þeirra og rekstrareiginleika.
Tvær algengar gerðir vifta sem notaðar eru í byggingarþjónustu fyrir loftstokkakerfi eru almennt kallaðar miðflótta- og ásviftur – nafnið er dregið af þeirri stefnu sem loftflæði í gegnum viftuna skilgreinir. Þessar tvær gerðir eru sjálfar skipt í nokkrar undirgerðir sem hafa verið þróaðar til að veita sérstök rúmmálsflæðis-/þrýstingseiginleika, sem og aðra rekstrareiginleika (þar á meðal stærð, hávaða, titring, þrif, viðhald og endingu).
Tafla 1: Birt gögn um hámarksnýtni vifta í Bandaríkjunum og Evrópu fyrir viftur >600 mm í þvermál
Nokkrar af algengustu gerðum vifta sem notaðar eru í hitunar-, loftræsti- og kælikerfi eru taldar upp í töflu 1, ásamt leiðbeinandi hámarksnýtni sem safnað hefur verið1 úr gögnum sem birt hafa verið af ýmsum framleiðendum í Bandaríkjunum og Evrópu. Auk þessara hefur „tengi“-viftan (sem er í raun afbrigði af miðflúgsviftu) notið vaxandi vinsælda á undanförnum árum.
Mynd 1: Almennir viftukúrfar. Raunverulegir viftur geta verið mjög frábrugðnar þessum einfölduðu kúrfum.
Einkennandi viftukúrfur eru sýndar á mynd 1. Þetta eru ýktar, hugsjónakenndar kúrfur og raunverulegir viftur geta vel verið frábrugðnar þessum; þó eru þær líklegar til að sýna svipaða eiginleika. Þetta felur í sér óstöðugleikasvæði sem stafa af sveiflum, þar sem viftan getur skipt á milli tveggja mögulegra rennslishraða við sama þrýsting eða vegna þess að viftan stöðvast (sjá Stöðvun loftflæðiskassa). Framleiðendur ættu einnig að tilgreina æskileg „örugg“ vinnusvið í ritum sínum.
Miðflóttaviftur
Í miðflúgvaviftum fer loftið inn í hjólið eftir ás þess og er síðan blásið út radíal frá hjólinu með miðflúgvahreyfingunni. Þessir viftur geta framleitt bæði mikinn þrýsting og mikið rennsli. Flestir hefðbundnir miðflúgvaviftar eru í skrúfuhúsi (eins og á mynd 2) sem stýrir loftinu á hreyfingu og breytir hreyfiorkunni á skilvirkan hátt í kyrrstöðuþrýsting. Til að færa meira loft er hægt að hanna viftuna með „tvöföldu inntakshjóli“ sem gerir lofti kleift að komast inn á báðum hliðum hússins.
Mynd 2: Miðflóttavifta í skrúfuhúsi, með afturhallandi hjóli
Það eru nokkrar gerðir af blöðum sem geta myndað hjólið, þar sem helstu gerðirnar eru framsveigð og aftursveigð – lögun blaðsins ræður afköstum þess, mögulegri skilvirkni og lögun einkennandi viftukúrfu. Aðrir þættir sem hafa áhrif á skilvirkni viftunnar eru breidd hjólsins, bilið milli inntakskeglunnar og snúningshjólsins og svæðið sem notað er til að blása loftinu úr viftunni (svokölluð „blástursflötur“).
Þessi tegund viftu hefur hefðbundið verið knúin áfram af mótor með belti og trissu. Hins vegar, með framförum í rafeindastýringu og aukinni framboði á rafeindastýrðum („EC“ eða burstalausum) mótorum, eru beinir drifvélar að verða algengari. Þetta fjarlægir ekki aðeins óhagkvæmni sem felst í beltadrifum (sem getur verið allt frá 2% upp í meira en 10%, allt eftir viðhaldi2) heldur er einnig líklegt að það minnki titring, minnkar viðhald (færri legur og þrifþörf) og gerir samsetninguna þéttari.
Afturábaksveigðir miðflóttaviftar
Aftursveigðir (eða „hallaðir“) viftur einkennast af blöðum sem halla frá snúningsáttinni. Þær geta náð allt að 90% skilvirkni þegar notaðir eru vængjablöð, eins og sýnt er á mynd 3, eða með sléttum blöðum sem eru þrívíddarlaga, og aðeins minni þegar notaðir eru sléttir, bognir blöð, og aftur minni þegar notaðir eru einföld, flatir, afturhallaðir blöð. Loftið fer frá oddum hjólsins með tiltölulega litlum hraða, þannig að núningstap innan hlífarinnar er lítið og loftmyndaður hávaði er einnig lítill. Þær geta stöðvast í enda rekstrarferilsins. Tiltölulega breiðari hjól munu veita mesta skilvirkni og geta auðveldlega notað stærri vængjablöð. Mjóir hjól munu sýna lítinn ávinning af notkun vængjablaða svo þeir hafa tilhneigingu til að nota flatar plötur. Aftursveigðir viftur eru sérstaklega þekktar fyrir getu sína til að framleiða mikinn þrýsting ásamt litlum hávaða og hafa afl sem veldur ekki ofhleðslu - þetta þýðir að þegar viðnám minnkar í kerfi og rennslishraðinn eykst mun aflið sem rafmótorinn dregur minnka. Viftur með afturábaksveigðum aðferðum eru líklega sterkari og nokkuð þyngri en viftur með minna skilvirkum framábaksveigðum aðferðum. Tiltölulega hægur lofthraði yfir blöðin getur leitt til uppsöfnunar mengunarefna (eins og ryks og fitu).
Mynd 3: Mynd af hjólum miðflóttaviftu
Framsveigðir miðflóttaaflsviftar
Framsveigðir viftur einkennast af fjölda framsveigðra blaða. Þar sem þeir framleiða yfirleitt lægri þrýsting eru þeir minni, léttari og ódýrari en sambærilegir, aftursveigðir viftur. Eins og sést á mynd 3 og mynd 4 inniheldur þessi tegund viftuhjóls yfir 20 blöð sem geta verið eins einföld og að vera mynduð úr einni málmplötu. Betri skilvirkni fæst í stærri stærðum með einstökum mynduðum blöðum. Loftið fer frá blaðoddunum með miklum snertihraða og þessari hreyfiorku verður að breyta í kyrrstöðuþrýsting í hlífinni - þetta dregur úr skilvirkninni. Þeir eru venjulega notaðir fyrir lítið til meðalstórt loftmagn við lágan þrýsting (venjulega <1,5 kPa) og hafa tiltölulega lága skilvirkni undir 70%. Skrúfuhlífin er sérstaklega mikilvæg til að ná sem bestum skilvirkni, þar sem loftið fer frá blaðoddunum með miklum hraða og er notað til að breyta hreyfiorkunni í kyrrstöðuþrýsting á áhrifaríkan hátt. Þeir ganga við lágan snúningshraða og því er vélrænt myndað hávaðastig tilhneigingu til að vera minna en aftursveigðir viftur með meiri hraða. Viftan hefur ofhleðsluafl þegar hún starfar við lága kerfisviðnám.
Mynd 4: Framsveigður miðflóttavifta með innbyggðum mótor
Þessir viftur henta ekki þar sem, til dæmis, loftið er mjög mengað af ryki eða ber með sér fitudropa.
Mynd 5: Dæmi um beinan viftu með afturábakssveigðum blöðum
Geislablöð miðflótta vifta
Viftu með geislablöðum hefur þann kost að geta flutt mengaðar loftagnir við mikinn þrýsting (upp að 10 kPa) en þegar hún gengur á miklum hraða er hún mjög hávær og óhagkvæm (<60%) og ætti því ekki að nota hana í almennum hitunar-, loftræsti- og kælikerfi. Hún þjáist einnig af ofhleðsluafli - þegar viðnám kerfisins minnkar (hugsanlega vegna opnunar á rúmmálsstýringum) mun mótoraflið aukast og, eftir stærð mótorsins, hugsanlega „ofhlaðast“.
Tengdu viftur
Í stað þess að vera festir í skrúfuhylki er hægt að nota þessi sérhönnuðu miðflóttahreyfla beint í hylki loftræstikerfisins (eða reyndar í hvaða loftstokki eða kælihólfi sem er) og upphafskostnaður þeirra er líklega lægri en fyrir innbyggða miðflóttahreyfla. Þessir miðflóttahreyflar, sem eru þekktir sem „klemmu-“, „tappa-“ eða einfaldlega „óinnbyggðir“, geta veitt nokkra rýmisforskot en á kostnað taps á rekstrarhagkvæmni (þar sem besta hagkvæmnin er svipuð og fyrir innbyggða, framsveigða miðflóttahreyflahreyfla). Vifturnar munu draga loft inn um inntakskegluna (á sama hátt og innbyggður vifta) en síðan blása loftinu út í geisla umhverfis allan 360° ytri ummál hjólsins. Þeir geta veitt mikinn sveigjanleika í úttakstengingum (frá kælihólfinu), sem þýðir að það gæti verið minni þörf fyrir aðliggjandi beygjur eða skarpar skiptingar í loftstokkunum sem myndu sjálfar auka þrýstingsfall kerfisins (og þar með aukaafl viftunnar). Heildarhagkvæmni kerfisins má bæta með því að nota kúluop á loftstokkana sem fara út úr kælihólfinu. Einn af kostum við tengiviftu er bætt hljóðeinangrun, að miklu leyti vegna hljóðgleypni í hólfinu og skorts á „beinum sjónleiðum“ frá hjólinu inn í op loftstokksins. Skilvirknin fer mjög eftir staðsetningu viftunnar í hólfinu og tengslum hennar við útrás hennar – hólfið er notað til að umbreyta hreyfiorku í loftinu og þannig auka stöðuþrýstinginn. Mjög mismunandi afköst og mismunandi stöðugleiki í rekstri fer eftir gerð hjóls – blandaðir flæðishjólar (sem bjóða upp á blöndu af radíal- og ásflæði) hafa verið notaðir til að vinna bug á flæðisvandamálum sem stafa af sterku radíalloftflæðismynstri sem myndast með einföldum miðflúgshjólum3.
Fyrir smærri einingar er samþjöppuð hönnun þeirra oft bætt við með því að nota auðstýranlegar rafeindasnúrumótorar.
Axial viftur
Í ásflæðisviftum fer loftið í gegnum viftuna í takt við snúningsásinn (eins og sýnt er á einföldu rörlaga ásflæðisviftunni á mynd 6) – þrýstingurinn er framkallaður með loftfræðilegri lyftingu (svipað og flugvélavængur). Þessar viftur geta verið tiltölulega nettar, ódýrar og léttar, sérstaklega hentugar til að færa loft við tiltölulega lágan þrýsting, þannig að þær eru oft notaðar í útblásturskerfum þar sem þrýstingsfallið er lægra en í aðrennsliskerfum – aðrennslið inniheldur venjulega þrýstingsfall allra loftkælingaríhluta í loftræstikerfinu. Þegar loftið fer úr einföldum ásflæðisviftu mun það snúast vegna snúnings sem loftið fær þegar það fer í gegnum hjólið – afköst viftunnar geta batnað verulega með því að nota leiðarblöðkur til að endurheimta snúninginn, eins og í ásflæðisviftunni sem sýnd er á mynd 7. Skilvirkni ásflæðisviftu er háð lögun blaðsins, fjarlægðinni milli oddi blaðsins og nærliggjandi húss og endurheimt snúnings. Hægt er að breyta halla blaðsins til að breyta afköstum viftunnar á skilvirkan hátt. Með því að snúa snúningi ásvifta við er einnig hægt að snúa loftstreyminu við – þó að viftan verði hönnuð til að vinna í aðaláttina.
Mynd 6: Rörvifta með ásflæði
Einkenniskúrfan fyrir ásviftur hefur stöðvunarsvæði sem getur gert þær óhentugar fyrir kerfi með mjög mismunandi rekstrarskilyrði, þó að þær hafi þann kost að vera ekki ofhlaðnar.
Mynd 7: Vifta með ásflæðisblöðku
Viftur með blöðku geta verið jafn skilvirkar og afturábakssveigðar miðflúgsflóttaaflsviftur og geta framleitt mikið flæði við sanngjarnan þrýsting (venjulega um 2 kPa), þó að þær séu líklegri til að framleiða meiri hávaða.
Blönduð flæðisvifta er þróun á ásflæðisviftu og, eins og sést á mynd 8, hefur hún keilulaga hjól þar sem loft er dregið radíallega í gegnum útvíkkandi rásirnar og síðan leitt áslægt í gegnum réttingarleiðarblöðurnar. Sameinuð virkni getur framkallað mun hærri þrýsting en mögulegt er með öðrum ásflæðisviftum. Nýtni og hávaðastig geta verið svipuð og hjá afturábakssveifðum miðflóttaviftu.
Mynd 8: Innbyggður vifta með blönduðu flæði
Uppsetning viftunnar
Tilraunir til að bjóða upp á skilvirka viftulausn geta verið verulega grafnar undan af tengslum viftunnar og loftrása á staðnum.
Birtingartími: 7. janúar 2022