I. Zmiana prędkości obrotowej wentylatora
Zmianę wydajności przy zmianie obrotów z „n1” na „n2” oblicza się zgodnie z teorią podobieństwa wentylatorów, z której wynika, że zmiana wydajności wentylatora jest proporcjonalna do zmiany prędkości obrotowej:
Do pełnej analizy problemu konieczna jest znajomość zmiany innych parametrów.
I tak:
• zmiana spiętrzenia wentylatora jest proporcjonalna do kwadratu zmiany prędkości
obrotowej
• zapotrzebowanie mocy na wale wentylatora zmienia się proporcjonalnie do
sześcianu zmiany prędkości obrotowej
Jak łatwo policzyć z tych zależności, gdy zachodzi konieczność zwiększenia wydajności wentylatora np. o 25%, to należy zwiększyć jego obroty w tym samym stopniu, a wtedy zapotrzebowanie mocy wzrośnie prawie dwukrotnie [t.j. (1,25)³ ≈ 2]. W tym przypadku niezbędna jest weryfikacja charakterystyki wentylatora przy zwiększonej liczbie obrotów z punktu widzenia wymagań producenta. Jeśli zwiększona liczba obrotów mieści się w zakresie zalecanym przez producenta, to należy zastosować silnik elektryczny o większej mocy. Jednak czasami występują trudności montażowe ze względu na zwiększone gabaryty nowego silnika elektrycznego.
W wielu przypadkach trudności z uzyskaniem większej przestrzeni uniemożliwiają również zastosowanie nowego, większego wentylatora ( z silnikiem o większej mocy!) .
Wówczas jedynym rozwiązaniem jest zastosowanie dodatkowego wentylatora, co należy przeprowadzić po zapoznaniu się z uwarunkowaniami, decydującymi o powodzeniu takiego zabiegu. Podstawą wyboru właściwego wariantu współpracy dwóch wentylatorów jest dokładne określenie efektu tej współpracy, a to jest często podstawową trudnością. Panuje bowiem powszechne przekonanie, że w celu zwiększenia wydajności wentylatora, przy zachowaniu wymaganego spiętrzenia, należy stosować równoległe połączenie wentylatorów. Z kolei, gdy dąży się do zwiększenia spiętrzenia, przy zachowaniu wymaganej wydajności, stosuje się wentylatory połączone szeregowo. Nic bardziej błędnego, co potwierdzają przykłady połączeń przedstawione na poniższych rysunkach. Na rys. 1 (a, b, c) przedstawiono różne przypadki współpracy szeregowej dwóch wentylatorów (A i B), zaś na rys. 2 (a, b, c) – współpracy równoległej. W obu systemach zakładamy, że do zainstalowanego już wentylatora B dołączamy dodatkowy wentylator A. Zamieszczony na tych rysunkach schemat połączeń informuje jednocześnie o wielkości i parametrach pracy obu wentylatorów – jednakowe kółka oznaczają, że wentylatory A i B są identyczne (posiadają takie same charakterystyki), zaś kółka różnej wielkości symbolizują wentylatory o różnych charakterystykach (mniejsze kółko oznacza wentylator o niższych parametrach).
II. Współpraca równoległa wentylatorów
Wypadkowa charakterystyka pracy dwóch wentylatorów współpracujących równolegle powstaje z dodawania wartości wydajności poszczególnych wentylatorów 1 i 2 przy takich samych wartościach całkowitego spiętrzenia Δpi(rys. 1a.). Poprawną współpracę równoległą w przypadku dwóch identycznych wentylatorów przedstawiono na rys. 1a, natomiast dwóch różnych wentylatorów – na rys. 1b. Złą i nie zalecaną współpracę równoległą dwóch różnych wentylatorów pokazano na rys. 1c. Jeżeli krzywa charakterystyki instalacji wentylacyjnej przecina krzywą charakterystyki pracy dwóch wentylatorów poniżej krzywej charakterystyki pracy wentylatora B, to sam wentylator B dostarcza więcej powietrza niż dwa wentylatory A i B współpracujące równolegle.
Rys 1.a, b, c Współpraca równoległa wentylatorów promieniowych w instalacji wentylacyjnej
III. Współpraca szeregowa wentylatorów
Należy przypomnieć, że wypadkowa charakterystyka dwóch wentylatorów współpracujących szeregowo powstaje z dodawania spiętrzeń poszczególnych wentylatorów Δp1 i Δp2 przy tych samych wartościach strumieni powietrza i (rys. 2a). Współpracę szeregową dwóch identycznych wentylatorów przedstawiono na rys. 2a, a dwóch różnych wentylatorów – na rys. 2b. Są to przykłady prawidłowej współpracy – dzięki dodatkowemu wentylatorowi osiągnięto zamierzony cel, a mianowicie zwiększenie ilości przetłaczanego powietrza. Natomiast złą współpracę szeregową dwóch różnych wentylatorów przedstawiono na rys. 2c. Jeżeli krzywa charakterystyki instalacji przecina krzywą zbiorczej charakterystyki dwóch wentylatorów poniżej punktu pracy wentylatora B, to w takim przypadku wentylator B przetłacza więcej powietrza, niż dwa wentylatory A i B pracujące szeregowo - i taka współpraca nie ma sensu.
Rys 2.a, b, c Współpraca szeregowa wentylatorów promieniowych w instalacji wentylacyjnej
Podsumowanie
Podstawowy wniosek, który wynika z tej analizy jest oczywisty - poprawna współpraca wentylatorów, zarówno równoległa jak i szeregowa, prowadzi w każdym przypadku do zwiększenia zarówno spiętrzenia jak i wydajności wentylatorów. Przeczy to przytoczonym wcześniej, a panującym powszechnie przekonaniom o uzyskaniu istotnego wzrostu wartości tylko jednego, określonego parametru. Każdy rodzaj współpracy dwóch wentylatorów umożliwia uzyskanie szerokich, choć wartościowo różnych efektów – zależy to od przebiegu zarówno charakterystyk współpracujących wentylatorów, jak i charakterystyki sieci przewodów.
Dlatego w praktyce inżynierskiej przed podjęciem ostatecznej decyzji o wyborze planowanej metody zwiększenia ilości powietrza przepływającego w instalacji wentylacyjnej o znanej charakterystyce i ewentualnego określenia rodzaju współpracy wentylatorów, dla spełnienia zwiększonych wymagań należy:
- uzyskać od producenta charakterystyki wybranych wentylatorów i przygotować je w tej samej skali rysunkowej,
- opracować wykreślnie charakterystyki wypadkowe dwóch wentylatorów współpracujących zarówno równolegle jak i szeregowo – w obu wypadkach na tle charakterystyki instalacji wentylacyjnej,
- przeprowadzić kompleksową analizę ekonomiczno-techniczną.
To kryterium decyduje bowiem ostatecznie o poprawności przyjętego rozwiązania wybranego spośród wariantów możliwych z punktu widzenia technicznego.
Literatura:
[1] American Conference of Governmental Industrial Higienist: Industrial Ventilation (A manual of Recommended Practice) Common Industrial Ventilation, New York, 1988. 20-th Edition.
[2] Szymański T.; Wasiluk W.: „Systemy wentylacji przemysłowej” wyd. P.G. Gdańsk, 2000
Referat z IV Konferencji Technicznej "Klimatyzacja i Wentylacja XXI wieku" Gdańsk 24-25.01.2002 r.
Komentarze (0)