מאווררים למערכות אוורור תעלות
מודול זה בוחן מאווררים צנטריפוגליים וציריים המשמשים למערכות אוורור עם תעלות ולוקח בחשבון היבטים נבחרים, כולל המאפיינים והתכונות התפעוליות שלהם.
שני סוגי המאווררים הנפוצים המשמשים בשירותי בנייה למערכות תעלות מכונים באופן כללי מאווררים צנטריפוגליים וציריים - השם הנובע מהכיוון המגדיר של זרימת האוויר דרך המאוורר.שני הסוגים הללו מחולקים בעצמם למספר תת-סוגים שפותחו כדי לספק מאפיינים מסוימים של זרימת נפח/לחץ, כמו גם תכונות תפעוליות אחרות (כולל גודל, רעש, רטט, יכולת ניקוי, תחזוקה וחוסן).
טבלה 1: נתוני שיא יעילות המאווררים פורסמו בארה"ב ובאירופה עבור מאווררים בקוטר של יותר מ-600 מ"מ
חלק מהסוגים הנפוצים יותר של מאווררים המשמשים ב-HVAC מפורטים בטבלה 1, יחד עם יעילות שיא אינדיקטיבית שנאספו1 מנתונים שפורסמו על ידי מגוון יצרנים אמריקאים ואירופים.בנוסף לאלה, מאוורר ה"תקע" (שהוא למעשה גרסה של המאוורר הצנטריפוגלי) זכה לפופולריות גוברת בשנים האחרונות.
איור 1: עקומות מאוורר כלליות.מעריצים אמיתיים יכולים להיות שונים מאוד מהעקומות הפשוטות הללו
עקומות מאוורר אופייניות מוצגות באיור 1. אלו הן עקומות מוגזמות ואידיאליות, ומאווררים אמיתיים עשויים להיות שונים מאלה;עם זאת, הם צפויים להפגין תכונות דומות.זה כולל את אזורי חוסר היציבות הנובעים מציד, שבהם המאוורר יכול להתהפך בין שני קצבי זרימה אפשריים באותו לחץ או כתוצאה מעצירת המאוורר (ראה עצירת תיבת זרימת אוויר).על היצרנים גם לזהות טווחי עבודה 'בטוחים' מועדפים בספרות שלהם.
מאווררים צנטריפוגליים
עם מאווררים צנטריפוגליים, האוויר נכנס לאימפלר לאורך צירו, ואז הוא משוחרר בצורה רדיאלית מהאימפלר עם התנועה הצנטריפוגלית.מאווררים אלה מסוגלים לייצר גם לחצים גבוהים וגם קצבי זרימה גבוהים.רוב המאווררים הצנטריפוגליים המסורתיים סגורים במארז מסוג גלילה (כמו באיור 2) הפועל לכוון את האוויר הנע ולהמיר ביעילות את האנרגיה הקינטית ללחץ סטטי.כדי להזיז יותר אוויר, ניתן לעצב את המאוורר עם אימפלר 'כניסה כפולה ברוחב כפול', המאפשר כניסת אוויר משני צידי המעטפת.
איור 2: מאוורר צנטריפוגלי במארז גלילה, עם אימפלר נוטה לאחור
ישנן מספר צורות של להבים שיכולות להרכיב את האימפלר, כאשר הסוגים העיקריים הם מעוקלים קדימה ואחורה - צורת הלהב תקבע את ביצועיו, יעילותו הפוטנציאלית וצורת עקומת המאוורר האופיינית.הגורמים הנוספים שישפיעו על יעילות המאוורר הם רוחב גלגל האימפלר, מרווח המרווח בין חרוט הכניסה לאימפלר המסתובב, והאזור שבו השתמשו בהפרשת האוויר מהמאוורר (מה שנקרא 'אזור הפיצוץ'). .
סוג זה של מאוורר הונע באופן מסורתי על ידי מנוע עם סידור רצועה וגלגלת.עם זאת, עם השיפור בבקרות המהירות האלקטרוניות והזמינות המוגברת של מנועים מותאמים אלקטרונית ('EC' או ללא מברשות), כוננים ישירים הופכים בשימוש תכוף יותר.זה לא רק מסיר את חוסר היעילות הגלום בהנעת רצועה (שעשוי להיות בין 2% ליותר מ-10%, תלוי בתחזוקה2), אלא גם עשוי להפחית את הרטט, להפחית תחזוקה (פחות מיסבים ודרישות ניקוי) ולבצע את ההרכבה יותר קומפקטי.
מאווררים צנטריפוגליים מעוקלים לאחור
מאווררים מעוקלים לאחור (או 'נטויים') מאופיינים בלהבים הנוטים הרחק מכיוון הסיבוב.הם יכולים להגיע ליעילות של לכיוון של 90% בעת שימוש בלהבי תעופה, כפי שמוצג באיור 3, או עם להבים רגילים המעוצבים בתלת מימד, ומעט פחות בעת שימוש בלהבים מעוקלים רגילים, ושוב פחות כאשר משתמשים בלהבים פשוטים עם צלחות שטוחות לאחור.האוויר עוזב את קצות האימפלר במהירות נמוכה יחסית, כך שהפסדי החיכוך בתוך המעטפת נמוכים וגם הרעש הנוצר באוויר נמוך.הם עלולים להיעצר בקצוות של עקומת הפעולה.אימפלרים רחבים יותר יחסית יספקו את היעילות הגבוהה ביותר, ויכולים להפעיל בקלות את הלהבים בעלי פרופילים בעלי פרופיל גבוה יותר.אימפלרים דקים יראו תועלת מועטה משימוש במטוסים, ולכן נוטים להשתמש בלהבי צלחת שטוחים.מאווררים מעוקלים לאחור ידועים במיוחד ביכולתם לייצר לחצים גבוהים בשילוב עם רעש נמוך, והם בעלי מאפיין כוח ללא עומס יתר - המשמעות היא שככל שההתנגדות תקטן במערכת וקצב הזרימה יגדל, הכוח הנמשך מהמנוע החשמלי יקטן .הבנייה של מאווררים מעוקלים לאחור צפויה להיות חזקה יותר וכבדה יותר מהמאוורר המעוקל הפחות יעיל קדימה.מהירות האוויר האיטית יחסית של האוויר על פני הלהבים יכולה לאפשר הצטברות של מזהמים (כגון אבק ושומן).
איור 3: איור של אימפלרים של מאוורר צנטריפוגלי
מאווררים צנטריפוגליים מעוקלים קדימה
מאווררים מעוקלים קדימה מאופיינים במספר רב של להבים מעוקלים קדימה.מכיוון שהם בדרך כלל מייצרים לחצים נמוכים יותר, הם קטנים יותר, קלים יותר וזולים יותר מהמאוורר המעוגל האחורי המקביל.כפי שמוצג באיור 3 ובאיור 4, סוג זה של אימפלר מאוורר יכלול 20 להבים פלוס שיכולים להיות פשוטים כמו יצירת יריעת מתכת אחת.יעילות משופרת מתקבלת בגדלים גדולים יותר עם להבים מעוצבים בודדים.האוויר עוזב את קצות הלהב במהירות משיקית גבוהה, ויש להמיר את האנרגיה הקינטית הזו ללחץ סטטי במארז - זה פוגם ביעילות.הם משמשים בדרך כלל עבור נפחי אוויר נמוכים עד בינוניים בלחץ נמוך (בדרך כלל <1.5kPa), ויש להם יעילות נמוכה יחסית של מתחת ל-70%.מעטפת הגלילה חשובה במיוחד להשגת היעילות הטובה ביותר, מכיוון שהאוויר עוזב את קצה הלהבים במהירות גבוהה ומשמש להמרה יעילה של האנרגיה הקינטית ללחץ סטטי.הם פועלים במהירויות סיבוב נמוכות, ולפיכך, רמות רעש שנוצרות מכניות נוטות להיות פחות ממאווררים מעוקלים במהירות גבוהה יותר.למאוורר מאפיין כוח עומס יתר כאשר הוא פועל כנגד התנגדויות מערכת נמוכות.
איור 4: מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה עם מנוע אינטגרלי
מאווררים אלו אינם מתאימים כאשר, למשל, האוויר מזוהם מאוד באבק או נושא טיפות שומן נגררות.
איור 5: דוגמה למאוורר תקע מונע ישיר עם להבים מעוקלים לאחור
מאווררים צנטריפוגליים בעלי להב רדיאלי
למאוורר הצנטריפוגלי בעל להב רדיאלי יש יתרון בכך שהוא מסוגל להזיז חלקיקי אוויר מזוהמים ובלחצים גבוהים (בסדר גודל של 10kPa), אבל, פועל במהירויות גבוהות, הוא מאוד רועש ולא יעיל (<60%) ולכן לא אמור להיות משמש עבור HVAC למטרות כלליות.הוא גם סובל ממאפיין כוח עומס יתר - ככל שהתנגדות המערכת מצטמצמת (אולי על ידי פתיחת בולמים של בקרת עוצמת הקול), הספק המנוע יעלה, ובהתאם לגודל המנוע, עלול להיות "עומס יתר".
תקע מאווררים
במקום להיות מותקן במארז גלילה, ניתן להשתמש באימפלרים צנטריפוגליים המיועדים למטרות אלה ישירות במארז של יחידת טיפול האוויר (או, למעשה, בכל תעלה או מליאה), והעלות הראשונית שלהם צפויה להיות נמוכה מ- הכיל מאווררים צנטריפוגליים.מאווררים צנטריפוגליים, הידועים כ'מליאה', 'תקע' או פשוט 'לא מאוכסנים', יכולים לספק כמה יתרונות שטח אך במחיר של אובדן יעילות תפעול (כאשר היעילות הטובה ביותר היא דומה לזו של מאווררים צנטריפוגליים מעוקלים קדימה).המאווררים ימשכו אוויר פנימה דרך חרוט הכניסה (באותו אופן כמו מאוורר בבית) אך לאחר מכן יוציאו את האוויר בצורה רדיאלית סביב כל ההיקף החיצוני של האימפלר ב-360°.הם יכולים לספק גמישות רבה של חיבורי שקעים (מהמליאה), כלומר, ייתכן שיהיה צורך פחות בכיפופים סמוכים או במעברים חדים בתעלות שבעצמם יוסיפו לירידת הלחץ של המערכת (ומכאן, כוח מאוורר נוסף).יעילות המערכת הכוללת עשויה להשתפר על ידי שימוש בכניסות פעמון לצינורות היוצאים מהמליאה.אחד היתרונות של מאוורר התקע הוא הביצועים האקוסטיים המשופרים שלו, הנובעים במידה רבה מספיגת הקול בתוך המליאה והיעדר נתיבי ראייה ישירים מהאימפלר אל פתח התעלות.היעילות תהיה תלויה מאוד במיקום המאוורר בתוך המליאה וביחס המאוורר ליציאתו - המליאה משמשת להמרת האנרגיה הקינטית באוויר וכך להגביר את הלחץ הסטטי.ביצועים שונים באופן מהותי ויציבויות פעולה שונות יהיו תלויים בסוג האימפלר - אימפלרים של זרימה מעורבת (המספקים שילוב של זרימה רדיאלית וצירית) שימשו כדי להתגבר על בעיות זרימה הנובעות מדפוס זרימת אוויר רדיאלי חזק שנוצר באמצעות אימפלרים צנטריפוגליים פשוטים3.
עבור יחידות קטנות יותר, העיצוב הקומפקטי שלהן משלים לעתים קרובות באמצעות שימוש במנועי EC הניתנים לשליטה בקלות.
מאווררים צירים
במאווררי זרימה צירית, האוויר עובר דרך המאוורר בקנה אחד עם ציר הסיבוב (כפי שמוצג במאוורר הצירי הפשוט של הצינור של איור 6) - הלחץ מיוצר על ידי הרמה אווירודינמית (בדומה לכנף מטוס).אלה יכולים להיות קומפקטיים יחסית, בעלות נמוכה וקל משקל, מתאימים במיוחד להזזת אוויר בלחצים נמוכים יחסית, ולכן משמשים לעתים קרובות במערכות מיצוי שבהן ירידת הלחץ נמוכה יותר ממערכות אספקה - האספקה כוללת בדרך כלל את ירידת הלחץ של כל מיזוג האוויר. רכיבים ביחידת טיפול האוויר.כשהאוויר עוזב מאוורר צירי פשוט, הוא יתערבל בגלל הסיבוב הניתן לאוויר כשהוא עובר דרך האימפלר - ביצועי המאוורר עשויים להשתפר באופן משמעותי על ידי שבשבת מובילה במורד הזרם כדי לשחזר את המערבולת, כמו בשבשבת. מאוורר צירי המוצג באיור 7. היעילות של מאוורר צירי מושפעת מצורת הלהב, המרחק בין קצה הלהב למארז שמסביב, והתאוששות המערבולת.ניתן לשנות את גובה הלהב כדי לשנות ביעילות את תפוקת המאוורר.על ידי היפוך הסיבוב של מאווררים צירים, ניתן גם להפוך את זרימת האוויר - אם כי המאוורר יתוכנן לעבוד בכיוון העיקרי.
איור 6: מאוורר זרימה צירית של צינור
לעקומה האופיינית למאווררים צירים יש אזור עמידה שעלול להפוך אותם לבלתי מתאימים למערכות עם מגוון רחב של תנאי הפעלה, אם כי יש להן היתרון של מאפיין כוח ללא עומס יתר.
איור 7: מאוורר זרימה צירית של שבשבת
מאווררים ציריים שבשבת יכולים להיות יעילים כמו מאווררים צנטריפוגליים מעוקלים לאחור, והם מסוגלים לייצר זרימות גבוהות בלחצים סבירים (בדרך כלל סביב 2kPa), אם כי הם עשויים ליצור יותר רעש.
מאוורר הזרימה המעורבת הוא פיתוח של המאוורר הצירי, וכמתואר באיור 8, יש לו אימפלר בצורת חרוט שבו האוויר נמשך באופן רדיאלי דרך התעלות המתרחבות ולאחר מכן מועבר בציר דרך שבבי ההדרכה המתיישרים.הפעולה המשולבת יכולה לייצר לחץ גבוה בהרבה ממה שאפשר עם מאווררי זרימה צירית אחרים.היעילות ורמות הרעש יכולות להיות דומות לאלו של מאוורר צנטריפוגלי עם עקומה לאחור.
איור 8: מאוורר מוטבע בזרימה מעורבת
התקנת המאוורר
המאמצים לספק פתרון מאוורר יעיל עלולים להתערער קשות על ידי היחסים בין המאוורר למסלולי הצינור המקומיים לאוויר.
זמן פרסום: ינואר-07-2022