Вентиляторы. Виды, характеристики, расчет вентиляторов

Совсем недавно и представить никто не мог, что достижения в науке так далеко достигнут пределов совершенства. Особенно это касается новинок в области бытовой техники. Ассортиментный ряд настолько велик, что потребителю не приходится довольствоваться чем-то обычным. Каждый старается выбрать самую современную модель техники, особенно если она имеет обновленный дизайн.

Общие сведения о вентиляторах

По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на два основных типа – радиальные (центробежные) и осевые. Существует также ряд модификаций радиальных вентиляторов — диагональные, диаметральные (тангенциальные), дисковые и другие. В системах вентиляции и теплоэнергетических установках чаще всего применяются радиальные, осевые и диаметральные вентиляторы.

Радиальный вентилятор конструктивно (рис. 1) представляет собой расположенное в спиральном корпусе 3 рабочее колесо 6, при вращении которого воздух, поступающий через входной патрубок 1, попадает в межлопаточные каналы колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается в спиральном корпусе и далее подается в выходной патрубок 2. При прохождении газа через рабочее колесо его давление и кинетическая энергия возрастают.

Общие сведения о вентиляторах

Рис. 1. Радиальный вентилятор: 1– входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – корпус; 4 – электродвигатель; 5 – станина; 6 – рабочее колесо

Существуют конструкции радиального вентилятора с левым и правым направлением вращения рабочего колеса. Привод рабочего колеса может осуществляться непосредственно от вала электродвигателя либо через клиноременную передачу.

Осевой вентилятор (рис. 2) представляет собой расположенное в цилиндрическом корпусе 2 лопаточное рабочее колесо 1, при вращении которого поступающий через входной патрубок воздух под действием лопаток перемещается между ними в осевом направлении. Давление и кинетическая энергия потока при этом увеличиваются.

Общие сведения о вентиляторах

Рис. 2. Осевой вентилятор: 1 – рабочее колесо; 2 – корпус; 3 — электродвигатель; 4 – станина 

В диаметральном вентиляторе (рис. 3) перемещение воздуха происходит в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса 2. Рабочее колесо барабанного типа с загнутыми вперед лопатками. Корпус вентилятора напоминает корпус радиального вентилятора.

Рис. 3. Диаметральный вентилятор: 1– входной патрубок; 2 – рабочее колесо; 3 — выходной диффузор

Общие сведения о вентиляторах

Материалы, инструменты для безлопастного вентилятора

Для сборки этого ультрасовременного бытового гаджета нам понадобятся следующие материалы:

  • Отрезки ПВХ труб диаметром 150, 125, 90 мм;
  • Быстросохнущий клей для пластмассы, типа суперклей;
  • Небольшой отрезок оргстекла или плексигласа синего цвета;
  • Серверный кулер YW880, ширина рамки-60 мм;
  • Краска аэрозольная белая, 1 баллон;
  • Отрезок мягкой металлической сетки с ячейками около 10 мм;
  • Плата реостатного контроля скорости, тумблер;
  • Припой, флюс, термокембрики, саморезы;
  • Отрезок светодиодной ленты, длина — около 50 см;
  • Блок питания (адаптер) на 12V/2 А;
  • Изолента.

Из инструментов нам понадобятся:

  • Торцовочная пила или болгарка (УШМ) для обрезки патрубков из ПВХ труб;
  • Лобзик для обрезки кривых линий;
  • Дрель или шуруповерт с фрезой-коронкой на 50-60 мм;
  • Набор сверл различного диаметра;
  • Паяльник, отвертка, ножницы, плоскогубцы, термоклеевой пистолет;
  • Малярный нож.

Характеристики вентиляторов

  • Полное давление, измеряется в паскалях.
  • Расход воздуха или производительность механизма, измеряется в кубических метрах в час.
  • Частота вращения рабочего колеса, измеряется в оборотах в минуту.
  • Мощность потребления, которая затрачивается на привод устройства, измеряется в киловаттах.
  • Звуковое давление или уровень шума, измеряется в децибелах. Данный показатель определяется со стороны, где всасывается воздух, и в тех местах, откуда поток попадет в помещение.
  • Коэффициент полезного действия. Показатель учитывает аэродинамические потери, потери в результате утечек через утолщения, потери мощности посредством трений в различных частях механизма.
Характеристики вентиляторов

Стоит — значит, дует

Вертикальные вентиляторы иногда ещё называют колонными. Поскольку они представляют собой столб с маленькими отверстиями, через которые, к слову, едва ли пролезет детский палец. Работают колонные вентиляторы по принципу роторных воздушных обогревателей. Устройство всасывает воздух, разгоняет его по корпусу и выдавливает. Считаются эффективнее осевых, поскольку имеют большую площадь обдува и меньшую температуру воздуха на выходе.

Принцип подбора мощности такой же, как у осевых вентиляторов. Способов установки несколько. Самый распространённый — вертикальный, когда столб ставится на пол. Проблемы те же: занимает место и может упасть. Впрочем, громоздкость часто маскируется привлекательным дизайном, который на ура вписывается во многие интерьеры. Есть варианты, которые кладутся на пол. Ими пораниться уже сложнее, но вот места они занимают больше. Наконец, лучший вариант — настенный. Однако придётся заморочиться с монтажом.

Технологии. Главное по теме

  • В Москве заработал робот-диагност Архимед. Он может измерить температуру и сатурацию

    20 января, 09:03

  • Google лжи. Почему не стоит обращать внимания на рекламу поисковика

    16 января, 21:40

  • Microsoft и Oracle разработают единый электронный паспорт вакцинации

    16 января, 16:27

Читайте также:  Вентиляция канализации в частном доме: схемы, нормы и требования

Еще

Колонные вентиляторы довольно шумные. Они громче осевых как минимум из-за того, что воздух под большим давлением проходит через меньшие отверстия. С типами управления всё то же самое: чем дороже, тем больше опций и удобнее интерфейс.

Стоит — значит, дует

Плюсы:

— безопасность;

— эффективность.

Минусы:

— шумность;

— дороговизна.

Цены: от 2500 рублей (механическое управление, поворотный корпус) до 18 000 рублей (эстетически приятный дизайн, высокая мощность, пульт ДУ, программируемое управление).

Конструктивные признаки

Вентилятор без лопастей состоит из двух основных частей:

  • основания;
  • кольцевого диффузора.
Конструктивные признаки

В основание прибора вмонтирована высокоскоростная турбина, оснащенная 40 Вт движком, с которым имеет общий вал. Турбина обеспечивает движение воздуха в приборе. Двигатель снабжен камерой Гемгольца для улавливания и рассеивания шума двигателя. Корпус основания аппарата имеет множество отверстий для засасывания воздуха.

Кольцевой диффузор вентилятора выполнен согласно законам аэродинамики. В кольце на внутренней его поверхности есть специальная прорезь, через которую происходит нагнетание воздуха в рабочую поверхность. Сечение кольца-диффузора представляет собой каплю. Такая форма аэродинамически идеальна с точки зрения минимализации сопротивления, вокруг нее не образуются зоны турбулентности.

Принцип действия

Работа настольного безлопастного вентилятора основана на принципе центробежной воздушной турбины. В процессе работы возникает мягкий воздушный поток, который комфортно охлаждает воздух в летний зной. Скорость и распределение потока не создают сквозняков. Воздух засасывается в устройство через узкие прорези при помощи безлопастной крыльчатки, насаженной на вал высокооборотного двигателя без редуктора. По конструкции крыльчатка напоминает газовую турбину.

Принцип действия

Для уменьшения шума всасываемый воздух проходит через камеру Гемгольца , которая за счет обратного резонанса поглощает шум. Далее воздух подается по трубке к кольцу со щелевым отверстием по периметру, которое в поперечном сечении напоминает самолетное крыло. На выходе воздух образует ламинарный поток, который благодаря аэродинамическому профилю щелевого отверстия вытекает с большой скоростью, вызывая падение давления в зоне скоростного воздушного потока.

По закону Бернулли перепад давления в зоне скоростного потока увлекает за собой окружающий воздух, почти в пятнадцать раз увеличивая движущуюся с большой скоростью массу. Воздействие безлопастного вентилятора на микроклимат в помещении можно многократно усилить, если резервуар в корпусе заполнить водой или перед вентилятором по направлению движения воздуха поставить простейший ультразвуковой увлажнитель. Температура воздуха понижается при этом на 3-5°C. Если требуется более интенсивное охлаждение, резервуар вместо воды можно заполнить:

Принцип действия
  • сухим льдом (t – 78,5°C);
  • смесью льда с солью (23,1% NaCl, 76,9% льда, t – 21,2°C);
  • смесью льда с хлоридом кальция (29,9% CaCl2, 70,1% льда, t – 55°С).

В следующем году фирма Exhale Fans начинает выпуск потолочной модели безлопастного вентилятора разработчика Ника Хайнера. Потолочное расположение вентилятора обеспечивает более правильное распределение прохладного воздуха вдоль стен нисходящими потоками. По сравнению с напольной моделью инновационный вентилятор исключает возникновение турбулентных потоков воздуха и сквозняков, а также не занимает лишнее место на полу.

Принцип действия

Дополнительные функции

При выборе напольного вентилятора вы столкнётесь с тем, что почти все модели снабжены различными дополнительными опциями. Они значительно облегчают управление и делают эксплуатацию климатического оборудования более комфортной.

Наиболее распространённые функции:

  1. Пульт дистанционного управления. С его помощью можно включать и выключать прибор, переключать режимы работы.
  2. ЖК дисплей. Дисплей с актуальной информацией упрощает управление и настройку работы.
  3. Таймер. Может настроить время работы вентилятора. Особенно актуально во время засыпания для автоматического отключения, чтобы не работал всю ночь.
  4. Управление через Wi-Fi и Bluetooth. При наличии данной опции управлять устройством можно с компьютера или смартфона.
  5. Ионизация. Насыщает воздух отрицательными ионами, воздух очищается от микробов, становится легче дышать.
  6. Увлажнение воздуха. При помощи встроенного ультразвукового испарителя повышает влажность в помещении.
  7. Датчик движения. Включает вентилятор, когда кто-то входит в комнату и выключает если помещение пустое.

Перед выбором напольного вентилятора нужно знать конкретные его характеристики. Ниже приведены рекомендации на основе которых вы можете выбрать параметры, подходящие для охлаждения именно вашего дома.

Характеристика, влияющая на площадь и интенсивность обдува, указывается для осевых устройств. Выбирайте вентилятор с лопастями диаметром от 10 до 16 сантиметров.

Мощность

Этот параметр напрямую зависит от размера охлаждаемого помещения. Для маленькой комнаты до 20 кв. м подойдёт вентилятор мощностью 40-60 Вт, для комнаты больше 20 кв. м нужна мощность от 60 до 140 Вт.

Воздушный удар

Эта характеристика не всегда указывается производителем, так как считают, что она неважна. Она зависит от диаметра лопастей и мощности, и влияет на скорость проветривания всего помещения.

Если указан воздушный удар 5 метров значит максимальное расстояние от вентилятора, на котором будет ощущаться его работа будет 5 метров.

Воздухообмен

Это производительность она варьируется от 100 до 3000 куб. м/час. С её помощью зная объём проветриваемой комнаты можно вычислить сколько смен воздуха может произойти.

Для разных помещений установлены различные нормы по количеству смен воздуха. Для расчёта необходимого воздухообмена нужно объём помещения умножить на норму количества смен воздуха за один час.

Читайте также:  Как подключить и установить кондиционер своими руками

Средние нормы:

  • спальня – 3;
  • жилое помещение – 3-6;
  • кухня – 15;
  • туалет – 6-10;
  • ванная комната – 7;
  • гараж – 8.

Площадь обдува

Эта характеристика также показывает производительность вентилятора. Максимальная до 50 кв. м. Но лучше ориентироваться на воздухообмен.

Угол наклона и поворота

Угол наклона отвечает за поворот рабочего механизма вверх-вниз и может достигать 180 градусов.

Угол поворота отвечает за поворот рабочего механизма по горизонтали и колеблется от 90 до 360 градусов.

Большинство вентиляторов имеют функцию автоповорота — головка с двигателем и лопастями автоматически поворачивается из стороны в сторону в горизонтальной плоскости, остужая различные части комнаты.

Уровень шума

Чем меньше шум, тем более комфортно работает вентилятор. Выбирайте напольный вентилятор с уровнем шума 25-30 децибел.

Особенно повышенной шумностью страдают дешёвые модели.

Режим обдува

От режима обдува зависит интенсивность потока воздуха и зависит от количества скоростей вращения. Их может быть от 2 до 8.

Блок управления

Управление напольным вентилятором может быть сенсорным или механическим (кнопочным). Наличие информационного дисплея упрощает эксплуатацию, показывая какой режим и функции включены в данный момент.

С его помощью можно осуществлять удалённое управление, что также упрощает его использование.

Таймер

Таймер может пригодиться только если вы ложитесь спать с включенным вентилятором и хотите, чтобы он сам выключился через какой-то промежуток времени.

В остальных случаях, когда вы находитесь в комнате таймер не нужен, нет смысла настраивать его, проще включить или выключить ручками.

Ионизатор

Ионизация воздуха дополнительная полезная функция. Ионизатор насыщает воздух отрицательными ионами и это благотворно сказывается на самочувствии человека.

Увлажнитель

Совмещение вентилятора и увлажнителя воздуха помогает поддерживать влажность в доме в необходимых нормах. Цена из-за этого значительно выше, так как в одном климатическом приборе объединены два.

Сертификат

Для подтверждения качества и соответствия нормам, предъявляемым к климатическому и электрооборудованию, проверяйте наличие сертификата.

Достоинства и недостатки

Вентилятор в системе воздуховодов

Центробежные приборы отличаются от аналогов высоким уровнем производительности, позволяющими им быстро и качественно охлаждать воздух в помещениях. Такие модели полностью безопасны и удобны за счет идущих вниз воздушных потоков, что делает их идеальным выбором для производственных нужд. Оптимальное соотношение цены и качества дает возможность использовать их и в быту, подобрав нужную модель под конкретный дизайн интерьера и индивидуальные потребности. В перечень основных плюсов центробежных устройств входят:

Достоинства и недостатки
  • компактные габариты;
  • малое количество пусковых токов;
  • возможность регулировать производительность;
  • защита от чрезмерных нагрузок.

У центробежных устройств практически нет минусов. Некоторые пользователи отмечают более высокий уровень шума центробежных вентиляторов, особенно канальных и кухонных, по сравнению с аналогичными приборами.

Назначение и типы вентиляторов

Сентябрь 6, 2014

7292 просмотров

Конструктивно вентилятор состоит из электродвигателя, к ротору которого крепятся определенной формы лопатки (лопасти). Они приводятся во вращение ротором и отбрасывают воздух при сталкивании с ними.

От скорости вращения, формы и размера лопаток зависит направление и мощность, с которыми отбрасывается воздух. В последнее время появились бытовые безлопастные вентиляторы, но об этом подробнее Вы узнаете в конце статьи.

Назначение вентиляторов

Циркуляцию воздуха в помещении обеспечивают 2 системы принудительной вентиляции. Не путайте ее с естественной в квартирах и домах, в составе которой нет вентиляторов.

Приточная вентиляция делает забор наружного свежего воздуха и доставляет ее по воздуховодам в помещение, а вытяжная- наоборот удаляет воздух с запахами и вредными веществами за пределы здания.

Кроме того вентиляторы широко применяются для обдува охлаждающих или нагревательных элементов в системах кондиционирования или обогрева воздуха.

В бытовой и компьютерной технике вентиляторы применяются для обдува радиаторов охлаждения на различных нагревающихся электронных компонентах.

Типы вентиляторов

По принципу работы и типу конструкции вентиляторы подразделяются на 4 группы:

  1. Осевые (аксиальные) вентиляторы, у которых лопасти или «лопатки» перемещают воздух вдоль своей оси вращения. Из-за простоты изготовления и конструкции осевые вентиляторы являются самыми распространенными, особенно в быту. Они применяются в качестве кулеров для охлаждения компьютерных и других электронных компонентов, в бытовых вентиляторах, а так же они используются в шахтных вентиляторах, дымоудаления и т. д. Благодаря низкому сопротивлению вентилятора движущемуся воздушному потоку  и малых потерях от трения воздуха об лопатки- КПД осевых вентиляторов значительно  выше, чем у радиальных.
  2. Центробежные (радиальные) вентиляторы широко применяются в промышленности, благодаря тому что они легко выдерживают перегрузки по расходу воздуха. Воздух засасывается через входное отверстие во внутрь ротора, где он приобретает вращательное движение и при помощи центробежной силы, создаваемой лопатками спиральной формы, воздух направляется в выходное отверстие спиралевидного кожуха, который внешне похож на улитку. У центробежных вентиляторов поток выходного воздуха всегда находится под прямым углом к входному потоку.
  3. Диагональные вентиляторы конструктивно совмещают в себе элементы первых двух видов. Входной воздушный поток движется в осевом направлении, аналогично как и у осевых вентиляторов, но затем лопастями крыльчатки он отклоняется на угол 45 градусов, благодаря этому поток воздуха дополнительно ускоряется центробежной силой, также как и у центробежных вентиляторов. Диагональные вентиляторы по сравнению с осевыми и центробежными выделяются компактностью и низким уровнем шумности, а кроме того их КПД достигает 80 %.
  4. Безлопастные вентиляторы для бытового применения появились в продаже только недавно. Сразу после их появления они продавались по цене в несколько сотен долларов, но сегодня производители предлагают их по цене от 2300 российских рублей. Только будьте внимательны и не купите подделку! В отличие от выше описанных типов вентиляторов, безлопастные работают принципиально совершенно по-другому. В основании устройства расположена турбина, которая подает поток воздуха через узкие щели в рамку овальной или круглой формы, в которой он благодаря применению технологии «воздушного множителя» усиливается в 15-20 раз. Через рамку и проходит основной поток воздуха, а кроме того благодаря аэродинамическому эффекту вовлекается дополнительно воздушные массы с внешней стороны рамки устройства. Скорость турбины регулируется, на выходе из щели скорость воздушного потока может достигать скорости  90 км/ч, который стремительно вовлекает в движение и окружающий воздух.
Читайте также:  Как установить навесные потолки своими руками? Этапы монтажа

Основным недостатком безлопастного вентилятора является высокий уровень шумности, но за то есть очень красивые модели с пультом ДУ, а эффективность (расход электроэнергии ниже на 20 % по сравнению с обычными моделями) и безопасность использования (отсутствие снаружи движущихся деталей) у безлопастных вентиляторов на самом высоком уровне.

Бытовые вентиляторы отличаются размерами, производительностью, исполнением и функциональностью.

По исполнению бывают: настольные, напольные, потолочные и канальные для установки в вентиляционную шахту или канал.

Подробнее о том, как выбрать вентилятор для бытовых нужд Вы узнаете из нашей следующей статьи.

Вентиляторы со встроенной системой охлаждения

Вентиляторы с функцией охлаждения воздуха не занимают больше места. От обычных лопастных моделей их отличает только бак для воды. Его размеры колеблются от 10 л до 50 л. В процессе работы вентилятора выделяется холодный туманообразующий пар, который попадает в поток воздуха.

Перед покупкой такого типа устройства всегда проверяйте его на уровень шума, поскольку в дешевых моделях, создание пара, равно как и работа лопастей, могут создавать довольно громкие звуки. Для общественных заведений этот показатель не так важен, но при использовании в быту, повышенный уровень шума принесет дискомфорт.

Делаем безлопастной вентилятор с нуля своими руками

В этом уроке мы сделаем безлопастной вентилятор, используя трубки из ПВХ, пластиковый контейнер и лист стекловолокна.

За данный проект отдельное спасибо ребятам с канала DYI King на , которые вдохновились созданием безопасного вентилятора. Но самое приятное в этом безлопастном вентиляторе то, что, в отличие от большинства самодельных вентиляторов, проект не  требует использовать 3D-печать, а итоговая стоимость может составить менее 10 долларов США.

Шаг 1. Инструменты и материалы

Нет необходимости в 3D-принтере, как это используется в большинстве проектов самодельных вентиляторов. Более того, мы использовали торцовочную пилу, чтобы сделать большую часть надрезов, поскольку она сделала работу более точной и легкой, когда ту же работу можно выполнить с помощью ручной пилы и некоторого терпения, но тогда будут нужны дорогие инструменты, чтобы сделать аккуратный безлопастный вентилятор.

Шаг 2. Рабочий принцип

Принцип работы безлопастного вентилятора

В отличие от названия устройства, представляющего собой вентилятор без лопастей, у этой штуки на самом деле достаточно высокоскоростная лопасть внутри основного корпуса. Принцип действия такого вентилятора вы можете увидеть на рисунке выше.

Делаем безлопастной вентилятор с нуля своими руками

Кроме того, вентилятор без лопастей обеспечивает закрытое управление лопастями, а затем поток воздуха направляется через закрытое канальное тело, повторяя структуру обычного корпуса вентилятора с отсутствием лопастей. Этот дизайн предлагает отличный уровень защиты для детей.

Шаг 11. Воздухозаборник

Пара воздухозаборников выполнена чуть ниже серверного вентилятора с обеих сторон базовой трубы, т.е. трубы основания. Эти впускные отверстия позволяют воздуху всасываться внутрь основания.

Чтобы кто-то случайно не поранил пальцы, вставив их в основание вентилятора, приклеиваем металлическую сетку на обоих отверстиях. Сетка сначала окрашивается в черный матовый цвет, а затем приклеивается внутри основания с помощью горячего клея.

Шаг 13. Основание

В конце используя горячий клей приклеиваем схему на основание. После вырезаем лист стекловолокна и прикручиваем его к основанию вентилятора, используя два деревянных куска, склеенных внутри основания.

Чтобы вентилятор не двигался во время работы, мы приклеиваем четыре резиновые прокладки/ножки к основанию. Вентилятор готов к работе.

Характеристики вентиляторов

  • Полное давление, измеряется в паскалях.
  • Расход воздуха или производительность механизма, измеряется в кубических метрах в час.
  • Частота вращения рабочего колеса, измеряется в оборотах в минуту.
  • Мощность потребления, которая затрачивается на привод устройства, измеряется в киловаттах.
  • Звуковое давление или уровень шума, измеряется в децибелах. Данный показатель определяется со стороны, где всасывается воздух, и в тех местах, откуда поток попадет в помещение.
  • Коэффициент полезного действия. Показатель учитывает аэродинамические потери, потери в результате утечек через утолщения, потери мощности посредством трений в различных частях механизма.