Ffaniau ar gyfer systemau awyru dwythellau
Mae'r modiwl hwn yn edrych ar gefnogwyr allgyrchol ac echelinol a ddefnyddir ar gyfer systemau awyru dwythellau ac yn ystyried agweddau dethol, gan gynnwys eu nodweddion a'u priodoleddau gweithredol.
Cyfeirir at y ddau fath cyffredin o gefnogwr a ddefnyddir mewn gwasanaethau adeiladu ar gyfer systemau dwythellau yn gyffredinol fel gefnogwyr allgyrchol ac echelinol – mae'r enw'n deillio o gyfeiriad diffiniol llif yr aer trwy'r gefnogwr. Mae'r ddau fath hyn eu hunain wedi'u rhannu'n nifer o isdeipiau sydd wedi'u datblygu i ddarparu nodweddion llif cyfaint/pwysedd penodol, yn ogystal â phriodoleddau gweithredol eraill (gan gynnwys maint, sŵn, dirgryniad, glanweithdra, cynnal a chadw a chadernid).
Tabl 1: Data effeithlonrwydd brig cefnogwyr a gyhoeddwyd yn yr Unol Daleithiau ac Ewrop ar gyfer cefnogwyr >600mm mewn diamedr
Rhestrir rhai o'r mathau mwyaf cyffredin o gefnogwyr a ddefnyddir mewn HVAC yn Nhabl 1, ynghyd ag effeithlonrwydd brig dangosol a gasglwyd1 o ddata a gyhoeddwyd gan amrywiaeth o weithgynhyrchwyr yn yr Unol Daleithiau ac Ewrop. Yn ogystal â'r rhain, mae'r gefnogwr 'plwg' (sydd mewn gwirionedd yn amrywiad o'r gefnogwr allgyrchol) wedi gweld poblogrwydd cynyddol yn ystod y blynyddoedd diwethaf.
Ffigur 1: Cromliniau ffan generig. Gall ffaniau go iawn fod yn wahanol iawn i'r cromliniau symlach hyn.
Dangosir cromliniau nodweddiadol y ffan yn Ffigur 1. Mae'r rhain yn gromliniau gorliwiedig, delfrydol, a gall ffaniau go iawn fod yn wahanol i'r rhain; fodd bynnag, maent yn debygol o arddangos priodoleddau tebyg. Mae hyn yn cynnwys yr ardaloedd o ansefydlogrwydd sy'n ganlyniad i hela, lle gall y ffan newid rhwng dau gyfradd llif bosibl ar yr un pwysau neu o ganlyniad i'r ffan stopio (gweler Stopio blwch llif aer). Dylai gweithgynhyrchwyr hefyd nodi'r ystodau gweithio 'diogel' a ffefrir yn eu llenyddiaeth.
Cefnogwyr allgyrchol
Gyda ffannau allgyrchol, mae'r aer yn mynd i mewn i'r impeller ar hyd ei echelin, yna caiff ei ryddhau'n rheiddiol o'r impeller gyda'r symudiad allgyrchol. Mae'r ffannau hyn yn gallu cynhyrchu pwysau uchel a chyfraddau llif cyfaint uchel. Mae'r rhan fwyaf o ffannau allgyrchol traddodiadol wedi'u hamgáu mewn tai math sgrôl (fel yn Ffigur 2) sy'n gweithredu i gyfeirio'r aer sy'n symud ac yn trosi'r egni cinetig yn effeithlon i bwysau statig. I symud mwy o aer, gellir dylunio'r ffan gydag impeller 'mewnfa ddwbl lled dwbl', gan ganiatáu i aer fynd i mewn ar ddwy ochr y casin.
Ffigur 2: Ffan allgyrchol mewn casin sgrolio, gydag impeller sy'n gogwyddo'n ôl
Mae nifer o siapiau llafnau a all ffurfio'r impeller, gyda'r prif fathau yn rhai â chromlin ymlaen a chromlin yn ôl – bydd siâp y llafn yn pennu ei berfformiad, ei effeithlonrwydd posibl a siâp cromlin nodweddiadol y gefnogwr. Y ffactorau eraill a fydd yn effeithio ar effeithlonrwydd y gefnogwr yw lled olwyn yr impeller, y gofod clirio rhwng côn y fewnfa a'r impeller sy'n cylchdroi, a'r ardal a ddefnyddir i ollwng yr aer o'r gefnogwr (yr hyn a elwir yn 'ardal chwyth').
Yn draddodiadol, mae'r math hwn o gefnogwr wedi cael ei yrru gan fodur gyda threfniant gwregys a phwli. Fodd bynnag, gyda'r gwelliant mewn rheolyddion cyflymder electronig a'r cynnydd mewn argaeledd moduron cymudo electronig ('EC' neu ddi-frwsh), mae gyriannau uniongyrchol yn cael eu defnyddio'n amlach. Nid yn unig y mae hyn yn dileu'r aneffeithlonrwydd sy'n gynhenid mewn gyriant gwregys (a all fod yn unrhyw beth o 2% i fwy na 10%, yn dibynnu ar waith cynnal a chadw2) ond mae hefyd yn debygol o leihau dirgryniad, lleihau cynnal a chadw (llai o berynnau a gofynion glanhau) a gwneud y cynulliad yn fwy cryno.
Ffanau allgyrchol crwm yn ôl
Nodweddir ffaniau â chroeslin cefn (neu 'ogwydd') gan lafnau sy'n gogwyddo i ffwrdd o gyfeiriad y cylchdro. Gallant gyrraedd effeithlonrwydd o tua 90% wrth ddefnyddio llafnau aeroffoil, fel y dangosir yn Ffigur 3, neu gyda llafnau plaen wedi'u siapio mewn tri dimensiwn, ac ychydig yn llai wrth ddefnyddio llafnau crwm plaen, a llai eto wrth ddefnyddio llafnau plât gwastad syml â chroeslin cefn. Mae'r aer yn gadael blaenau'r impeller ar gyflymder cymharol isel, felly mae'r colledion ffrithiant o fewn y casin yn isel ac mae'r sŵn a gynhyrchir gan aer hefyd yn isel. Gallant stopio ar eithafion y gromlin weithredu. Bydd impellers cymharol ehangach yn darparu'r effeithlonrwydd mwyaf, a gallant ddefnyddio'r llafnau proffil aeroffoil mwy sylweddol yn rhwydd. Bydd impellers main yn dangos ychydig o fudd o ddefnyddio aeroffoils felly maent yn tueddu i ddefnyddio llafnau plât gwastad. Mae ffaniau â chroeslin cefn yn arbennig o nodedig am eu gallu i gynhyrchu pwysau uchel ynghyd â sŵn isel, ac mae ganddynt nodwedd pŵer nad yw'n gorlwytho - mae hyn yn golygu, wrth i'r gwrthiant leihau mewn system a'r gyfradd llif gynyddu, y bydd y pŵer a dynnir gan y modur trydanol yn lleihau. Mae'n debyg y bydd adeiladwaith ffaniau crwm yn ôl yn fwy cadarn ac yn drymach na'r ffan crwm ymlaen llai effeithlon. Gall cyflymder aer cymharol araf yr aer ar draws y llafnau ganiatáu i halogion (fel llwch a saim) gronni.
Ffigur 3: Darlun o impellerau ffan allgyrchol
Ffaniau allgyrchol crwm ymlaen
Nodweddir ffannau â chroesiad ymlaen gan nifer fawr o lafnau â chroesiad ymlaen. Gan eu bod fel arfer yn cynhyrchu pwysau is, maent yn llai, yn ysgafnach ac yn rhatach na'r ffan â chroesiad cefn pwerus cyfatebol. Fel y dangosir yn Ffigur 3 a Ffigur 4, bydd y math hwn o impeller ffan yn cynnwys dros 20 o lafnau a all fod mor syml â chael eu ffurfio o un ddalen fetel. Ceir effeithlonrwydd gwell mewn meintiau mwy gyda llafnau wedi'u ffurfio'n unigol. Mae'r aer yn gadael blaenau'r llafnau â chyflymder tangiadol uchel, a rhaid trosi'r egni cinetig hwn yn bwysau statig yn y casin - mae hyn yn lleihau'r effeithlonrwydd. Fe'u defnyddir fel arfer ar gyfer cyfrolau aer isel i ganolig ar bwysau isel (fel arfer <1.5kPa), ac mae ganddynt effeithlonrwydd cymharol isel o dan 70%. Mae'r casin sgrolio yn arbennig o bwysig i gyflawni'r effeithlonrwydd gorau, gan fod yr aer yn gadael blaen y llafnau ar gyflymder uchel ac yn cael ei ddefnyddio i drosi'r egni cinetig yn effeithiol yn bwysau statig. Maent yn rhedeg ar gyflymderau cylchdro isel ac, felly, mae lefelau sŵn a gynhyrchir yn fecanyddol yn tueddu i fod yn llai na ffannau â chroesiad cefn cyflymder uwch. Mae gan y ffan nodwedd pŵer gorlwytho wrth weithredu yn erbyn gwrthiannau system isel.
Ffigur 4: Ffan allgyrchol crwm ymlaen gyda modur integredig
Nid yw'r ffannau hyn yn addas lle, er enghraifft, mae'r aer wedi'i halogi'n drwm â llwch neu'n cario diferion saim wedi'u cludo.
Ffigur 5: Enghraifft o gefnogwr plwg sy'n cael ei yrru'n uniongyrchol gyda llafnau wedi'u crwm yn ôl
Ffanau allgyrchol llafn rheiddiol
Mae gan y ffan allgyrchol llafn rheiddiol y fantais o allu symud gronynnau aer halogedig ac ar bwysau uchel (tua 10kPa) ond, wrth redeg ar gyflymder uchel, mae'n swnllyd ac yn aneffeithlon iawn (<60%) ac felly ni ddylid ei ddefnyddio ar gyfer HVAC at ddibenion cyffredinol. Mae hefyd yn dioddef o nodwedd pŵer gorlwytho - wrth i wrthwynebiad y system gael ei leihau (efallai trwy agor dampers rheoli cyfaint), bydd pŵer y modur yn codi ac, yn dibynnu ar faint y modur, gall 'orlwytho' o bosibl.
Cefnogwyr plygio
Yn hytrach na chael eu gosod mewn casin sgrolio, gellir defnyddio'r impellers allgyrchol hyn a gynlluniwyd yn bwrpasol yn uniongyrchol yng nghasin yr uned trin aer (neu, yn wir, mewn unrhyw ddwythell neu blenwm), ac mae'n debygol y bydd eu cost gychwynnol yn is na ffannau allgyrchol wedi'u lleoli. Yn cael eu hadnabod fel ffannau allgyrchol 'plenwm', 'plwg' neu'n syml 'heb eu lleoli', gallant ddarparu rhai manteision gofod ond am gost colli effeithlonrwydd gweithredu (gyda'r effeithlonrwydd gorau yn debyg i'r hyn a geir ar gyfer ffannau allgyrchol wedi'u plygu ymlaen wedi'u lleoli). Bydd y ffannau'n tynnu aer i mewn trwy'r côn fewnfa (yn yr un modd â ffan wedi'i lleoli) ond yna'n rhyddhau'r aer yn rheiddiol o amgylch cylchedd allanol 360° cyfan yr impeller. Gallant ddarparu hyblygrwydd mawr o ran cysylltiadau allfa (o'r plenwm), sy'n golygu y gallai fod llai o angen am blygiadau cyfagos neu drawsnewidiadau miniog yn y dwythellau a fyddai eu hunain yn ychwanegu at y gostyngiad pwysau yn y system (ac, felly, pŵer ychwanegol o'r ffan). Gellir gwella effeithlonrwydd cyffredinol y system trwy ddefnyddio mynediadau ceg cloch i'r dwythellau sy'n gadael y plenwm. Un o fanteision y gefnogwr plwg yw ei berfformiad acwstig gwell, sy'n deillio'n bennaf o'r amsugno sain o fewn y plenum a'r diffyg llwybrau 'golwg uniongyrchol' o'r impeller i geg y dwythellau. Bydd yr effeithlonrwydd yn dibynnu'n fawr ar leoliad y gefnogwr o fewn y plenum a'r berthynas rhwng y gefnogwr a'i allfa - y plenum yn cael ei ddefnyddio i drosi'r egni cinetig yn yr awyr ac felly cynyddu'r pwysau statig. Bydd perfformiad gwahanol iawn a sefydlogrwydd gweithredu gwahanol yn dibynnu ar y math o impeller - defnyddiwyd impellers llif cymysg (sy'n darparu cyfuniad o lif rheiddiol ac echelinol) i oresgyn problemau llif sy'n deillio o'r patrwm llif aer rheiddiol cryf a grëwyd gan ddefnyddio impellers allgyrchol syml3.
Ar gyfer unedau llai, mae eu dyluniad cryno yn aml yn cael ei ategu trwy ddefnyddio moduron EC y gellir eu rheoli'n hawdd.
Cefnogwyr echelinol
Mewn ffannau llif echelinol, mae'r aer yn pasio trwy'r ffan yn unol â'r echelin cylchdro (fel y dangosir yn y ffan echelinol tiwb syml o Ffigur 6) - mae'r pwysau'n cael ei gynhyrchu gan godiad aerodynamig (tebyg i adain awyren). Gall y rhain fod yn gymharol gryno, cost isel ac ysgafn, yn arbennig o addas ar gyfer symud aer yn erbyn pwysau cymharol isel, felly fe'u defnyddir yn aml mewn systemau echdynnu lle mae'r gostyngiadau pwysau yn is na systemau cyflenwi - mae'r cyflenwad fel arfer yn cynnwys y gostyngiad pwysau o'r holl gydrannau aerdymheru yn yr uned trin aer. Pan fydd yr aer yn gadael ffan echelinol syml, bydd yn troelli oherwydd y cylchdro a roddir i'r aer wrth iddo basio trwy'r impeller - gellir gwella perfformiad y ffan yn sylweddol gan faniau canllaw i lawr yr afon i adfer y troell, fel yn y ffan echelinol fane a ddangosir yn Ffigur 7. Mae effeithlonrwydd ffan echelinol yn cael ei effeithio gan siâp y llafn, y pellter rhwng blaen y llafn a'r cas o'i gwmpas, ac adferiad y troell. Gellir newid traw'r llafn i amrywio allbwn y ffan yn effeithlon. Drwy wrthdroi cylchdro ffannau echelinol, gellir gwrthdroi'r llif aer hefyd – er y bydd y ffan wedi'i chynllunio i weithio i'r prif gyfeiriad.
Ffigur 6: Ffan llif echelinol tiwb
Mae gan y gromlin nodweddiadol ar gyfer ffannau echelinol ranbarth stondin a all eu gwneud yn anaddas ar gyfer systemau sydd ag ystod eang o amodau gweithredu, er bod ganddynt y fantais o nodwedd pŵer nad yw'n gorlwytho.
Ffigur 7: Ffan llif echelinol fane
Gall ffannau echelinol fane fod yr un mor effeithlon â ffannau allgyrchol â chroeslin gefn, ac maent yn gallu cynhyrchu llifau uchel ar bwysau rhesymol (fel arfer tua 2kPa), er eu bod yn debygol o greu mwy o sŵn.
Mae'r gefnogwr llif cymysg yn ddatblygiad o'r gefnogwr echelinol ac, fel y dangosir yn Ffigur 8, mae ganddo impeller siâp conigol lle mae aer yn cael ei dynnu'n rheiddiol trwy'r sianeli ehangu ac yna'n cael ei basio'n echelinol trwy'r faniau canllaw sythu. Gall y weithred gyfunol gynhyrchu pwysau llawer uwch nag sy'n bosibl gyda gefnogwyr llif echelinol eraill. Gall effeithlonrwydd a lefelau sŵn fod yn debyg i rai gefnogwr allgyrchol cromlin gefn.
Ffigur 8: Ffan fewnol llif cymysg
Gosod y gefnogwr
Gall yr ymdrechion i ddarparu datrysiad ffan effeithiol gael eu tanseilio'n ddifrifol gan y berthynas rhwng y ffan a'r llwybrau dwythellau lleol ar gyfer yr aer.
Amser postio: Ion-07-2022