При этом необходимо отметить, что есть общепринятые и понятные специалистам параметры для оценки вентиляторов, такие как безразмерные коэффициенты давления, производительности, мощности, КПД, которые получены с использованием теории подобия [1]. Исходя из общепринятых понятий, мы и изучим правомерность и полезность введения новых терминов и определений.

Условия применения канальных вентиляторов в подшивных потолках
изучим условия применения канальных вентиляторов в подшивных потолках. Поскольку канальные вентиляторы малых типоразмеров не являются промышленными технологическими вентиляторами, а в большинстве являются вентиляторамидоводчиками, то основная задача вентиляторов заключается в подаче определенного количества воздуха в заданной сети.

Перемещение воздуха в воздуховодах сопряжено с возникновением определенных аэродинамических потерь, которые преодолеваются за счет полного давления, создаваемого вентилятором.

Шум вентилятора связан известными степенными зависимостями с его производительностью и давлением [1].

Производительность вентилятора обычно задана и является неизменной величиной, которая определяется условиями воздухообмена.

Сопротивление сети является параметром, который зависит в основном от технического решения проектировщика и от того, как впоследствии выполнен монтаж сети. Так как сопротивление вентиляционных сетей прямо пропорционально квадрату средней скорости воздуха в воздуховодах, то выбор скорости воздуха является неким компромиссом м. необходимостью при минимальном сечении воздуховода получить максимальную производительность (меньшая металлоемкость, экономия места) и необходимостью минимизации потерь в воздуховодах, чтобы не увеличивать габариты, мощность и шум вентилятора. Поэтому для снижения потребляемой мощности, шума, а возможно, и габаритов требуемого канального вентилятора, необходимо предпринять все возможное для снижения сопротивления сети, например, использовать распределенные системы, минимально применять гибкие воздуховоды и т. д. [2].

есть многообразие канальных вентиляторов, которые имеют свои особенности и конструктивные отличия [2]. Среди них большую группу составляют канальные вентиляторы в прямоугольном корпусе, подразделяющиеся,, на вентиляторы, у которых ось вращения колеса совпадает с осью воздушного канала (например, прямоточные вентиляторы типа ВРПП («КлиматВентМаш»), УНИВЕНТЕ («ИННОВЕНТ»)), и на вентиляторы, ось которых перпендикулярна («положенные на бок рабочие колеса» типа RS и КТ (Systemair)).

Проанализируем по параметру «приведенное давление» данные табл. 3 из обсуждаемой статьи, в которой наличествует сравнение ряда канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами. Для более корректного анализа из таблицы нами были отобраны вентиляторы с близкими аэродинамическими параметрами.

Аэродинамические характеристики канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами размером 70x40 мм серий КТ, RS, ВРПП и с мощностью электродвигателя 0,75 кВт приведены на 1 (исключение составляет вентилятор серии КТ, у которого электродвигатель имеет мощность 1,63 кВт). Здесь и далее, на 2, на оси ординат приведено полное давление вентиляторов, что правомочно, т. к. полное давление вентиляторов серии КТ, RS и ВРПП мало отличается от статического. Параметры вентиляторов сведены в табл. Здесь и далее, на 2, в качестве примера дополнительно приведены характеристики вентилятора в квадратном корпусе УНИВЕНТ [3]. Сравнение канальных вентиляторов в прямоугольном корпусе с канальными вентиляторами в квадратном корпусе при прямоточной схеме и правильных соотношениях площадей поперечного сечения корпуса и колеса правомерно, поскольку наши исследования и публикации других авторов показали, что аэродинамические характеристики таких вентиляторов определяются в основном св рабочего колеса.

Как видно из 1, рассматриваемые вентиляторы в рабочей зоне имеют близкие характеристики, поэтому «приведенное давление» этих вентиляторов также одинаково. Но при этом вентилятор КТ имеет в два раза большую потребляемую мощность.

Не вдаваясь подробно в объяснение причин, следует сказать, что вентилятор с вперед загнутыми лопатками более чувствителен к условиям входа потока в колесо и загромождению проточной части электродвигателем, но одни из основных потерь связаны с переходом от спиральной части к полному выходному сечению вентилятора (потери на удар). Сравнивать же шумовые характеристики вентиляторов никак нельзя, т. к. они получены на различных режимах, как это видно из табл. 1, а для вентилятора ВРПП этот режим не определен. Если же подходить формально, как это делает автор обсуждаемой статьи, то вентилятор КТ имеет минимальный уровень шума, а вентилятор RS при производительности менее 0,5 от максимальной имеет также существенно выше «приведенное давление», чем остальные вентиляторы, в том числе и вентилятор ВРПП. режимы, близкие к режимам 0,3–0,4 от максимальной производительности, наиболее эффективны для вентиляторов типа КТ (вентиляторы с «положенными на бок рабочими колесами» с вперед загнутыми лопатками).

изучим вентиляторы больших типоразмеров, которые вряд ли можно использовать для подшивных потолков, но которые также упомянуты автором обсуждаемой статьи в табл. 3 («», 2004, № 5, с. 7 . Характеристики канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами размером 100x50 серий КТ, RS, ВРПП и с мощностью электродвигателя 3 кВт приведены на 2, а параметры вентиляторов сведены в табл. 2 (исключение составляет вентилятор КТ, у которого электродвигатель имеет несколько большую мощность — 3,8 кВт). Также для сравнения в табл. 2 и на 2 внесены данные аналогичного по параметрам канального вентилятора типа УНИВЕНТ.

Как видно из 2, вентиляторы имеют близкие характеристики, поэтому «приведенное давление» вентиляторов в прямоугольном корпусе также одинаково, но при этом  вентилятор серии КТ потребляет на 25 % большую мощность. Сравнивать же шумовые характеристики вентиляторов, как и в первом случае, никак нельзя, т. к. они сняты на различных режимах. Если же подходить формально, то вентилятор КТ из рассмотренных вентиляторов в прямоугольном корпусе также имеет минимальный уровень шума, а вентилятор RS — максимальное «приведенное давление» на режимах менее 0,5 от максимальной производительности, что совсем не согласуется с данными, приведенными в табл. 3 обсуждаемой статьи.

Что же касается значений «приведенного давления» 1 600 Па/м и выше, то эти значения, очевидно, относятся к вентиляторам ВРПП с синхронной частотой вращения 3 000 об/мин. Использовать эти вентиляторы в межпотолочном пространстве, несмотря на их приемлемые габариты, не рек. изза больших уровней шума. В качестве иллюстрации в табл. 3 приведены значения звуковой мощности вентиляторов ВРПП с «приведенным давлением» выше 1 600 Па/м.

Аналогичные рассуждения о преимуществе высокого значения «приведенного давления» автор статьи относит и к вентиляторам ВРПП с переходом (адаптером) для круглых воздуховодов. но в этом случае ситуация несколько сложнее. Аэродинамические характеристики вентиляторов ВРПП с адаптерами в каталоге [4] отсутствуют. В обсуждаемой аналитической статье на 16 и 17 («», 2004, № 5, с. 7 приведены аэродинамические характеристики вентиляторов ВРПП 40x20В и 100x50В с адаптерами для круглых воздуховодов. Автор, очевидно, предполагает, что они те же, что и у вентиляторов ВРПП без адаптеров. На этих рисунках приведены характеристики по полному давлению, причем все кривые при максимальной производительности имеют полное давление, равное нулю. В исходных же данных зарубежных сравниваемых вентиляторов полное давление при максимальной производительности не равно нулю, а равно динамическому давлению вентиляторов [5]. Вентиляторы ВРПП 40x20В и ВРПП 100x50А на режиме максимальной производительности должны иметь полное давление 160 и 65 Па соответственно, но никак не равное нулю!

Более наглядно это несоответствие можно показать на примере вентилятора ВРПП 7040Г (2,2 кВт, 2 915 об/мин) с переходником (адаптером) для воздуховода диаметром 355 мм. Если характеристики вентилятора с адаптером принимаются теми же, что и ВРПП без адаптера, то на режиме максимальной производительности 6 600 м3/ч v на выходе из переходника составляет 18,5 м/с, а динамическое давление вентилятора с переходником равно 205 Па. Из аэродинамических характеристик вентилятора, приведенных в каталоге [4], следует, что на этом режиме полное давление составляет 50 Па, следовательно, вентилятор имеет отрицательное статическое давление равное – 155 Па! Возможно, за адаптером установлен высокоэффективный диффузор, но об этом в каталоге [4] не сказано.

Далее, чтобы в воздуховоде диаметром 355 мм v потока была не более 5,5 м/с, вентилятор должен работать на режимах левее производительности 1 960 м3/ч, т. е. на режимах, составляющих менее 0,3 его максимальной производительности. В этой зоне вентилятор с назад загнутыми лопатками работает в срывном режиме и должен быть заменен на вентилятор другого типоразмера, причем его установленная мощность будет 1,1 кВт, т. е. в 2 раза меньше исходной.

Давление вентилятора ВРПП 7040 Г при производительности 1 960 м3/ч равно 990 Па, а «приведенное давление» соответственно равно: 990/0,355 = 2 780 (в табл. 6 рассматриваемой статьи указано 3 42 . Что означает такое высокое давление? Это значит, что при скорости в воздуховоде 5,5 м/с вентилятор может преодолеть сопротивление прямого оцинкованного воздуховода длиной примерно 1 200 м (коэффициент трения l = 0,0 или короткого воздуховода примерно с 40 поворотами. При этом звуковая мощность вентилятора будет несколько более значений 90–93–77 дБА (вход/ выход/корпус), приведенных для режима максимальной эффективности. Это потребует соответствующих глушителей на входе и выходе и корпуса с шумопоглощающим материалом и приведет к увеличению размеров вентилятора. Если же этот вентилятор использовать с меньшим адаптером, то цифры будут так же более впечатляющими.

используемый в аналитической статье параметр «приведенное давление» (также и «энерговооруженность») имеет малое отношение к оптимальному выбору вентиляторов, т. к. не учитывает множественных факторов. Обычная практика, принятая в аэродинамике вентиляторов, предусматривает сравнение вентилятора по таким безразмерным параметрам, как коэффициенты производительности, давления и мощности, которые не зависят от частоты вращения и диаметра колеса и получены с использованием теории подобия [1].

Известно, что при равных диаметре рабочего колеса и частоте вращения вентиляторы с колесами с вперед загнутыми лопатками, независимо от формы корпуса, будут иметь большее давление и соответственно «приведенное давление», т. к. безразмерный k полного давления таких колес в 1,5–2 раза выше, чем у колес с назад загнутыми лопатками.

Вентиляторы серии КТ относятся именно к такому классу вентиляторов, и, как видно из табл. 1 и 2, при меньшей частоте вращения имеют те же или даже более высокие значения давления и, соответственно, «приведенного давления». Очевидно, что переход на большую частоту вращения приведет к увеличению «приведенного давления», но платой за это будет большая потребляемая мощность и существенное увеличение шума.

Примером тому служит вентилятор с вперед загнутыми лопатками и прямоугольным корпусом ВРПД [4], который по какимто причинам не попал в табл. 3 рассматриваемой статьи, хотя имеет «приведенное давление» существенно больше, чем вентиляторы ВРПП с прямоугольным корпусом.

Сравнение вентиляторов ВРПП и ВРПД с близкими по размеру корпусами и с одинаковой частотой вращения приведено в табл. Здесь же приведены производительность и давление вентиляторов, соответствующие скорости потока в канале, равной 3,5 м/с.

Если сравнивать вентиляторы по предлагаемому параметру «приведенное давление», то вентилятор ВРПД явно предпочтительней, и при этом вентилятор ВРПД имеет на 40 % выше максимальную производительность. Но платой за это является превышение мощности электродвигателя более чем в 3 раза. Сравнить же шум вентиляторов никак нельзя, т. к., возможно, в каталоге [4] допущена ошибка.

Судя по приведенным аэродинамическим характеристикам вентилятора ВРПД [4], он является близким аналогом радиального вентилятора ВР300454 (Ц1446 . Звуковая мощность на выходе из вентилятора ВР 300454 (с электродвигателем 7,5 кВтx1 430 об/мин) равна 96 дБА [6], в то время как у вентилятора ВРПП (с электродвигателем 11x1 460 об/мин) только 91 дБА.

От канальных вентиляторов (доводчиков) в пределах заданных габаритов и мощности требуется иметь как можно большую производительность при давлении, не превышающем 15–20 единиц динамического давления, посчитанного по скорости воздуха в воздуховоде. Для потребителя вентиляционного оборудования важно иметь большой набор аэродинамических характеристик в одном габарите вентилятора и, в дополнение к этому, иметь принцип. возможность частотного регулирования вентиляторов, что было учтено при создании канальных вентиляторов серии УНИВЕНТ, которые являются дальнейшей разработкой вентиляторов ВК11 (патент на вентиляторы ВК получен в 1999 году).

Не вдаваясь в детали, можно отметить, что аэродинамические характеристики прямоточных канальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками и прямоугольным в поперечном сечении корпусом (а в частности, и квадратным) не существенно меняются с изменением формы корпуса при соблюдении определенных пропорций площадей поперечного сечения корпуса и рабочего колеса. Аэродинамические характеристики вентилятора определяются в основном геометрией рабочего колеса.

Авторы настоящей статьи отдают предпочтение канальным вентиляторам с квадратным корпусом, поскольку в таких вентиляторах конструктивно весьма просто организовать выход потока практически в любом направлении (прямо, вверх, вниз, вправо, влево), и и в нескольких направлениях одновременно (например, прямо и вверх или вправо и влево и т. д.), что представляет проблему для большинства канальных вентиляторов, в том числе и в прямоугольном корпусе. Это позволяет значительно экономить место при определенных компоновках вентиляционных систем. Кроме этого квадратный корпус позволяет весьма просто решить задачу шумопоглощения.

В обсуждаемой аналитической статье автор рассмотрел также применение обычных двигателей серии АИР вместо двигателей с внешним ротором. В вентиляторах серии УНИВЕНТ также используются электродвигатели серии АИР, а не электродвигатели с внешним ротором, поскольку в прямоточном вентиляторе (ось вращения колеса совпадает с осью воздуховода) продольный размер двигателя не влияет на аэродинамические характеристики вентилятора и условия применения вентилятора в вентсистемах. но стоит отметить следующее. Электродвигатели с внешним ротором применительно к вентиляторам имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам следует отнести: снижение габаритов вентилятора, простое регулирование частоты вращения и т. д., а к недостаткам — ухудшение аэродинамических характеристик изза загромождения проточной части колеса, увеличенное скольжение при увеличении нагрузки, низкие значения КПД и перегрев (кстати, по этой причине двигатели с внешним ротором выпускаются с встроенным термозащитным реле). Электродвигатели серии АИР не имеют указанных выше недостатков, а их базовой минус — дорогое регулирование, причем габариты имеют второстепенное значение. Важно в каждом конкретном случае применения электродвигателя в вентиляторе грамотно оценивать его достоинства и недостатки. Например, в прямоточных канальных вентиляторах, встраиваемых в воздуховоды, продольный габарит вентилятора не имеет большого значения, а выигрыш в потребляемой мощности при применении электродвигателя типа АИР может быть большой. С другой стороны, некоторые отечественные производители свели на нет достоинства малых поперечных размеров канальных вентиляторов с «положенными на бок рабочими колесами» (например, серии ВРПВН и ВРПНН [4]), заменив в них двигатели с внешним ротором на обычные двигатели серии АИР. было потеряно главное достоинство таких вентиляторов — малая высота корпуса и принцип. возможность устанавливать его в узкие пространства.

Выводы
Введенная автором терминология и принципы оценки вентиляторов не совсем корректны. но базовой вывод о правомерности использования канальных вентиляторов с обычными асинхронными двигателями наравне или на замену вентиляторов с двигателем с внешним ротором абсолютно правилен.

При выборе вентилятора для системы необходимо рассматривать его с разных сторон и выбирать вентилятор из конкретных требований к данной системе: габариты, производительность, сопротивление сети, установочная мощность, шум и т. д. В помещения (в частности, в подшивной потолок), где постоянно находятся люди, вентиляторы можно ставить только в крайнем случае, предварительно проверив их по реальным уровням создаваемого шума и приняв все возможные меры для его снижения.

Литература
Соломахова Т. С. Центробежные вентиляторы. М.: Машиностроение, 1975.

Караджи В. Г., Московко Ю. Г. Некоторые особенности эффективного использования вентиляционноотопительного оборудования // ООО «ИННОВЕНТ», 2004.

Каталог вентиляционного оборудования ООО «ИННОВЕНТ», 2004.

Каталог вентиляционного оборудования ООО «КлиматВентМаш», 2004.

Каталог вентиляционного оборудования Systemair, 2003.

Каталог вентиляционного оборудования ОАО «МОВЕН», 2004.