Kahte levinumat ventilaatoritüüpi, mida kasutatakse hoonete teeninduses kanalisüsteemides, nimetatakse üldiselt tsentrifugaal- ja aksiaalventilaatoriteks – nimetus tuleneb ventilaatori läbiva õhuvoolu suunast. Need kaks tüüpi jagunevad omakorda mitmeks alamtüübiks, mis on välja töötatud pakkuma teatud mahuvoolu/rõhu omadusi, aga ka muid tööomadusi (sh suurus, müra, vibratsioon, puhastatavus, hooldatavus ja vastupidavus).

---

Tabel 1: USA-s ja Euroopas avaldatud ventilaatorite maksimaalse efektiivsuse andmed >600 mm läbimõõduga ventilaatorite kohta

---

Mõned HVAC-s kasutatavad sagedamini esinevad ventilaatoritüübid on loetletud tabelis 1 koos soovituslike tipptõhusustega, mis on kogutud1 mitmete USA ja Euroopa tootjate avaldatud andmetest. Lisaks neile on viimastel aastatel populaarsust kogunud ka nn pistikventilaator (mis on tegelikult tsentrifugaalventilaatori variant).

---

Joonis 1: Üldised ventilaatorikõverad. Tegelikud ventilaatorid võivad neist lihtsustatud kõveratest oluliselt erineda.

---

Ventilaatori iseloomulikud kõverad on näidatud joonisel 1. Need on liialdatud, idealiseeritud kõverad ja tegelikud ventilaatorid võivad neist erineda; aga tõenäoliselt on neil sarnased omadused. See hõlmab ebastabiilsuse piirkondi, mis on tingitud kõikumisest, kus ventilaator võib samal rõhul kahe võimaliku voolukiiruse vahel vahelduda või ventilaatori seiskumise tagajärjel (vt Õhuvoolukasti seiskumine). Tootjad peaksid oma kirjanduses tuvastama ka eelistatud „ohutud” töövahemikud.

Tsentrifugaalventilaatorid

Tsentrifugaalventilaatorite puhul siseneb õhk tiivikusse piki selle telge ja seejärel väljub see tsentrifugaalliikumise abil tiivikust radiaalselt. Need ventilaatorid on võimelised tekitama nii kõrget rõhku kui ka suurt voolukiirust. Enamik traditsioonilisi tsentrifugaalventilaatoreid on ümbritsetud spiraaltüüpi korpusega (nagu joonisel 2), mis suunab liikuvat õhku ja muundab kineetilise energia tõhusalt staatiliseks rõhuks. Suurema õhuhulga liigutamiseks saab ventilaatori konstrueerida topeltlaiusega topeltsisselaskeavaga tiivikuga, mis võimaldab õhul siseneda korpuse mõlemalt küljelt.

---

Joonis 2: Tsentrifugaalventilaator spiraalkorpuses, tahapoole kaldu tiivikuga

---

Tiiviku moodustamiseks on mitut kuju, kusjuures peamised tüübid on ettepoole ja tahapoole kumerad labad – laba kuju määrab selle jõudluse, potentsiaalse efektiivsuse ja ventilaatori iseloomuliku kõvera kuju. Muud tegurid, mis ventilaatori efektiivsust mõjutavad, on tiiviku laius, sisselaskekoonuse ja pöörleva tiiviku vaheline ruum ning ventilaatorist õhu väljalaskeala (nn puhumisala).

Seda tüüpi ventilaatorit on traditsiooniliselt käitanud rihmaratta ja rihmaratta paigutusega mootor. Elektroonilise kiiruse juhtimise täiustumise ja elektrooniliselt kommuteeritavate („EC” või harjadeta) mootorite kättesaadavuse suurenemisega on aga otseülekanded üha sagedamini kasutusel. See mitte ainult ei kõrvalda rihmülekandele omast ebaefektiivsust (mis võib olla 2% kuni üle 10%, olenevalt hooldusest2), vaid vähendab tõenäoliselt ka vibratsiooni, vähendab hooldust (vähem laagreid ja puhastusvajadust) ning muudab seadme kompaktsemaks.

Tagurpidi kumerate tsentrifugaalventilaatoritega

Tagasipoole kumerate (või „kalduvate”) ventilaatorite iseloomulikeks tunnusteks on pöörlemissuunast eemale kalduvad labad. Nende efektiivsus võib ulatuda kuni 90%, kui kasutatakse aerodünaamilise profiiliga labasid, nagu on näidatud joonisel 3, või kolmemõõtmeliste sileda labaga, ning veidi vähem, kui kasutatakse siledaid kumeraid labasid, ja veelgi vähem, kui kasutatakse lihtsaid lamedaid tahapoole kaldu labasid. Õhk väljub tiiviku otstest suhteliselt väikese kiirusega, seega on hõõrdekaod korpuse sees väikesed ja õhu tekitatud müra on samuti madal. Need võivad töökõvera äärmustes seiskuda. Suhteliselt laiemad tiivikud tagavad suurima efektiivsuse ja nende puhul saab hõlpsasti kasutada tugevamaid aerodünaamilise profiiliga labasid. Õhukesed tiivikud näitavad aerodünaamilise profiili kasutamisest vähe kasu, seega kipuvad nad kasutama lamedaid plaatlabasid. Tagasipoole kumerate ventilaatorite puhul on eriti tähelepanuväärne nende võime tekitada kõrget rõhku koos madala müratasemega ning neil on mitteülekoormav võimsuskarakteristik – see tähendab, et kui süsteemi takistus väheneb ja voolukiirus suureneb, väheneb ka elektrimootori tarbitav võimsus. Tagurpidi kaardus labadega ventilaatorite konstruktsioon on tõenäoliselt vastupidavam ja üsna raskem kui vähem efektiivsetel ettepoole kaardus labadega ventilaatoritel. Õhu suhteliselt aeglane kiirus labade vahel võib põhjustada saasteainete (näiteks tolmu ja rasva) kogunemist.

---

Joonis 3: Tsentrifugaalventilaatori tiivikute illustratsioon

---

Ettepoole kaarduvad tsentrifugaalventilaatorid

Ettepoole kaardus ventilaatoritele on iseloomulik suur hulk ettepoole kaardus labasid. Kuna need tekitavad tavaliselt madalamat rõhku, on nad väiksemad, kergemad ja odavamad kui samaväärsed mootoriga tahapoole kaardus ventilaatorid. Nagu joonisel 3 ja joonisel 4 näidatud, on seda tüüpi ventilaatori tiivikul üle 20 laba, mis võivad olla sama lihtsad kui ühest metalllehest vormitud. Suuremate suuruste ja eraldi vormitud labade korral saavutatakse parem efektiivsus. Õhk väljub labade otstest suure tangentsiaalkiirusega ja see kineetiline energia tuleb korpuses staatiliseks rõhuks muuta – see vähendab efektiivsust. Neid kasutatakse tavaliselt väikese kuni keskmise õhumahu korral madalal rõhul (tavaliselt <1,5 kPa) ja nende efektiivsus on suhteliselt madal, alla 70%. Spiraalkorpus on parima efektiivsuse saavutamiseks eriti oluline, kuna õhk väljub labade otstest suure kiirusega ja seda kasutatakse kineetilise energia tõhusaks muundamiseks staatiliseks rõhuks. Need töötavad madalatel pöörlemiskiirustel ja seetõttu on mehaaniliselt tekitatud müratase tavaliselt madalam kui kiirematel tahapoole kaardus ventilaatoritel. Ventilaatoril on ülekoormusvõimsuse karakteristik, kui see töötab madala süsteemitakistuse korral.

---

Joonis 4: Ettepoole kaarduva teravikuga tsentrifugaalventilaator integreeritud mootoriga

---

Need ventilaatorid ei sobi näiteks kohtadesse, kus õhk on tugevalt tolmuga saastunud või sisaldab endas rasvapiisku.

---

Joonis 5: Näide otseajamiga kolbventilaatorist, millel on tahapoole kumerad labad

---

Radiaalsed labadega tsentrifugaalventilaatorid

Radiaalse labaga tsentrifugaalventilaatori eeliseks on võime liigutada saastunud õhuosakesi kõrgel rõhul (umbes 10 kPa), kuid suurel kiirusel töötades on see väga mürarikas ja ebaefektiivne (<60%) ning seetõttu ei tohiks seda kasutada üldiseks HVAC-ks. Sellel on ka ülekoormusvõimsuse omadus – süsteemi takistuse vähenemisel (võib-olla helitugevuse regulaatori avanemise tõttu) suureneb mootori võimsus ja olenevalt mootori suurusest võib see tekkida ka ülekoormuse tõttu.

Pistikupesaga ventilaatorid

Spiraalkorpuse asemel saab neid spetsiaalselt projekteeritud tsentrifugaaltiivikuid kasutada otse õhukäitlusseadme korpuses (või tegelikult mis tahes kanalis või pleenumis) ning nende algne maksumus on tõenäoliselt madalam kui korpusega tsentrifugaalventilaatoritel. Tsentrifugaalventilaatorid, mida tuntakse ka kui „pleenum“, „pistik“ või lihtsalt „korpuseta“ tsentrifugaalventilaatorid, võivad pakkuda mõningaid ruumieeliseid, kuid kaotatud tööefektiivsuse hinnaga (parim efektiivsus on sarnane korpusega ettepoole kumerate tsentrifugaalventilaatorite omaga). Ventilaatorid imevad õhku sisse sisselaskekoonuse kaudu (samamoodi nagu korpusega ventilaator), kuid seejärel väljutavad õhu radiaalselt ümber tiiviku kogu 360° välisringi. Need võivad pakkuda suurt paindlikkust väljundühendustes (pleenumist), mis tähendab, et kanalites võib olla vähem vaja külgnevaid painutusi või teravaid üleminekuid, mis iseenesest suurendaksid süsteemi rõhulangu (ja seega ka täiendavat ventilaatori võimsust). Süsteemi üldist efektiivsust saab parandada, kasutades pleenumist väljuvates kanalites kellukujulisi sisselaskeavasid. Üks pistikventilaatori eeliseid on selle parem akustiline jõudlus, mis tuleneb suuresti heli neeldumisest pleenumis ja tiivikust õhukanali suudmesse suunduvate otseste vaadete puudumisest. Efektiivsus sõltub suuresti ventilaatori asukohast pleenumis ja ventilaatori suhtest väljalaskeavaga – pleenumit kasutatakse õhu kineetilise energia muundamiseks ja seega staatilise rõhu suurendamiseks. Märkimisväärselt erinev jõudlus ja töö stabiilsus sõltuvad tiiviku tüübist – segavoolutiivikuid (mis pakuvad radiaalse ja aksiaalse voolu kombinatsiooni) on kasutatud vooluprobleemide lahendamiseks, mis tulenevad lihtsate tsentrifugaaltiivikutega loodud tugevast radiaalsest õhuvoolumustrist.

Väiksemate seadmete puhul täiendatakse nende kompaktset disaini sageli hõlpsasti juhitavate EC-mootorite kasutamisega.

Aksiaalventilaatorid

Aksiaalventilaatorites läbib õhk ventilaatorit pöörlemisteljega paralleelselt (nagu on näidatud joonisel 6 kujutatud lihtsal torukujulisel aksiaalventilaatoril) – rõhk tekib aerodünaamilise tõstejõu abil (sarnaselt lennukitiivaga). Need võivad olla suhteliselt kompaktsed, odavad ja kerged, eriti sobivad õhu liigutamiseks suhteliselt madala rõhu korral, mistõttu neid kasutatakse sageli väljatõmbesüsteemides, kus rõhulangud on väiksemad kui sissepuhkesüsteemides – sissepuhe hõlmab tavaliselt kõigi õhukäitlusseadme kliimaseadmete rõhulangu. Kui õhk lahkub lihtsast aksiaalventilaatorist, keerleb see tiiviku läbimisel õhule avaldatava pöörlemise tõttu – ventilaatori jõudlust saab oluliselt parandada allavoolu suunatud juhtlabade abil, mis taastavad keerise, nagu joonisel 7 kujutatud labadega aksiaalventilaatori puhul. Aksiaalventilaatori efektiivsust mõjutavad laba kuju, laba otsa ja ümbritseva korpuse vaheline kaugus ning keerise taastamine. Laba sammu saab muuta, et ventilaatori väljundvõimsust tõhusalt varieerida. Aksiaalventilaatorite pöörlemissuuna muutmisega saab õhuvoolu samuti muuta – kuigi ventilaator on konstrueeritud töötama põhisuunas.

---

Joonis 6: Torukujuline aksiaalventilaator

---

Aksiaalventilaatorite karakteristiku kõveral on seiskumispiirkond, mis võib muuta need sobimatuks süsteemide jaoks, millel on väga erinevad töötingimused, kuigi nende eeliseks on mitteülekoormav võimsuskarakteristik.

---

Joonis 7: Labaline aksiaalventilaator

---

Aksiaalventilaatorid labadega võivad olla sama tõhusad kui tahapoole kaardus labadega tsentrifugaalventilaatorid ning suudavad mõistliku rõhu juures (tavaliselt umbes 2 kPa) toota suuri voolusid, kuigi need tekitavad tõenäoliselt rohkem müra.

Segavooluventilaator on aksiaalventilaatori edasiarendus ja nagu joonisel 8 näidatud, on sellel koonilise kujuga tiivik, kus õhk imetakse radiaalselt läbi paisuvate kanalite ja seejärel juhitakse aksiaalselt läbi sirgendavate juhtlabade. Kombineeritud toime võib tekitada palju kõrgema rõhu kui teised aksiaalvooluventilaatorid. Efektiivsus ja müratase võivad olla sarnased tahapoole kalduva tsentrifugaalventilaatori omadega.

---

Joonis 8: Segavooluga ridaventilaator

---

Ventilaatori paigaldamine

Tõhusa ventilatsioonilahenduse pakkumise püüdlusi võib tõsiselt kahjustada ventilaatori ja kohalike õhukanalite vaheline seos.

---

Postituse aeg: 07.01.2022