انواع فن در سیستم های تهویه مطبوع

یکی از اجزای کلیدی هر سیستم تهویه مطبوع انواع فن است. بطور کلی پروانه های فن به دو دسته اکسیال و سانتریفیوژ تقسیم می شوند.

رایج ترین فن های تهویه مطبوع محوری(axial)، گریز از مرکز منحنی رو به جلو (forward-curved centrifugal) و مایل به عقب(backward-inclined) هستند و هر کدام منحصراً برای اهداف خاصی طراحی شده و مناسب هستند.

درک تفاوت های هر فن در بهره وری انرژی، کاهش هزینه و همچنین کاهش صدای فن بسیار حائز اهمیت است.

“فن اشتباه برای پروژه می تواند منجر به کاهش عملکرد کلی  سیستم گردد و همچنین افزایش هزینه برای سیستم را در بر داشته باشد“

فن های تهویه مطبوع محوری(Axial Fans)

انواع فن در سیستم تهویه مطبوع: فن های محوری که شامل پروانه، لوله محوری و شکل محوری پره هستند جریان هوا را در امتداد محور فن حرکت می دهند. این فن ها مانند یک پروانه هواپیما عمل می کنند. تیغه ها یک بالابر آیرودینامیکی ایجاد می کنند که هوا را تحت فشار قرار می دهد.

مشابه فن پروانه، یک فن محوری شامل یک ونتوری است که پروانه فن را احاطه کرده است و برای کاهش نشت هوا طراحی شده است.

Venturi، کانال یا مجرایی برای جریان سیال هست که در گلوگاه کمترین سطح مقطع رو داشته است و سپس مجددا افزایش پیدا میکند. فن های محوری، قیمت نسبتا پایینی دارند، فضای کمی را اشغال می کنند و سبک هستند. از این نوع فن ها جهت کاربردهای صنعتی استفاده بسزایی می شود. همچنین با عایق بندی مجرا ها می توان نویز را نیز کاهش داد.

در مواردی که نیاز به فشارهای استاتیکی پایین (کمتر از 100 پاسکال) می باشد، استفاده از فن های آکسیال یا محوری توصیه می گردد. این هواکش ها عموماً از متریال پلاستیک یا فلز تولید می شوند.

اگزاست فن های محوری نسبت به اگزاست فن های سانتریفیوژ توانایی جابه جایی حجم هوای بیشتری را دارند و همچنین صدای بیشتری نیز دارند.

نکته ی قابل توجه؛ برای فشارهای استاتیکی بالا، می بایست از اگزاست فن سانتریفیوژ استفاده کرد.

فن دیواری

ساده‌ترین وپرکاربرد ترین نوع فن محوری می‌باشد که شامل یک پروانه ی دارای ۳ الی 8 پره، الکتروموتور و یک قاب و تور محافظ می‌باشد.

فن‌های دیواری برای حجم زیاد هوا و فشار استاتیک کم استفاده می‌شوند و برای غلبه بر سیستم‌هایی با افت فشارهای بیش از 150 پاسکال توصیه نمی‌شوند.

کاربرد آن‌ها برای سیستم‌های کوچک و ساده از نظر تهویه که فاقد کانال کشی یا دارای کانال‌های کمی‌ باشند محدود می‌گردد.

فن کانالی

انواع فن در سیستم تهویه مطبوع؛ فن کانالی تقریبا مشابه با فن‌ پروانه‌ای می باشد. الکتروموتور و پروانه های فن درون محفظه‌ای به شکل استوانه قرار می‌گیرند و پروانه ی آن نیز دارای 4 الی 9 پره با طراحی آیرودینامیکی یا مسطح است. کانال یا استوانه ای که پروانه داخل آن نصب می گردد کارایی هواکش را افزایش می‌دهد و طوری طراحی شده است که با نوک پره‌ها فاصله کمی داشته باشد. اتصال الکتروموتور در این نوع فن‌ها می‌تواند به صورت کوبل مستقیم یا تسمه پولی باشد.

 فن لوله محوری

فن لوله محوری (جت فن) تقریبا مانند فن‌های کانالی بوده اما با این تفاوت که قبل از فن پره‌های راهنما اضافه می‌شوند و همچنین تعداد تیغه یا پره‌های پروانه افزایش می‌یابد. پره‌های راهنما جریان هوا را مستقیم می‌کنند و بازدهی هواکش و قابلیت‌های مربوط به فشار استاتیک را افزایش می دهند. این پره‌ها موجب می‌شوند این فن، پربازده‌ترین فن محوری باشد. این فن ها معمولاً در کانال‌ها به جای فن های سانتریفیوز یا گریز از مرکز به کار می‌روند خصوصاً هنگامیکه محدودیت فضا وجود داشته باشد. لازم به ذکر است که فن های پره محوری صدای بسیار زیادی را نیز تولید می‌کنند.

فن اکسیال پره ملخی AXIAL PROPELLER

این نوع اگزاست فن جریان های گازی زیاد و با فشار پایین تولید کرده و نسبتاً بازده پایینی دارد.

فن تیوپ آکسیال TUBE AXIAL

این نوع اگزاست فن فشار بالاتری نسبت به اگزاست فن پره ملخی تولید می کند و از آن بازدهی بیشتر دارد، خروجی جریان اگزاست فن غیر یکنواخت بوده و چرخش زیادی در آن دیده می شود.

فن وین آکسیال VANE AXIAL

اگزاست فن وین اکسیال در واقع یک اگزاست فن تیوب اکسیال است که توسط تیغه هایی درخروجی، جریان گاز را تقویت کرده و انرژی جنبشی جریان را به فشار ثابت تبدیل می کند همچنین در این اگزاست فن تهویه به شکل جریان هوای یکنواخت می باشد.

فن های گریز از مرکز(Centrifugal Fans)

انواع فن در سیستم تهویه مطبوع؛ فن های گریز از مرکز که بر اساس شکل تیغه های شعاعی، منحنی رو به جلو یا عقب متغیر طبقه بندی می شوند، سرعت جریان هوا را با پروانه چرخشی افزایش می دهند. سرعت هوا با رسیدن به انتهای تیغه ها افزایش می یابد و سپس به فشار تبدیل می شود.

این فن ها قادر به تولید فشارهای بالا نیز هستند، که این امر آن ها را برای شرایط سخت کاری، مانند سیستم هایی با دمای بالا یا جریان هوای مرطوب یا کثیف مناسب می کند. گرداب های نوک یا جریان نشتی نوک که توسط اختلاف فشار در قسمت ایرفویل ایجاد می شود می تواند برای این فن های اساسی مشکل ساز باشد.

فن های تهویه مطبوع گریز از مرکز منحنی رو به جلو (forward-curved centrifugal)

فن های گریز از مرکز منحنی جلو، آنها بیشتر از فن های محوری سر و صدا دارند و برای اجرا نیاز به قدرت بیشتری دارند. آنها با دوام هستند و به راحتی تمیز و نگهداری می شوند و مشکلات کمتری در برابر مقاومت دارند.

 فن های تهویه مطبوع گریز از مرکز مایل به عقب(backward-inclined)

فن های گریز از مرکز منحنی عقب تیغه هایی هستند که غیر معمول هستند، که می توانند خمیده یا مستقیم باشند. این فن ها را برای حجم زیاد جریان هوا و مقاومت متغیر عالی می کند. آنها اغلب برای اهداف صنعتی استفاده می شوند.

این نوع اگزاست فن ها دارای راندمان بالایی بوده و به علت تامین افت فشار استاتیک تا محدوده قابل توجه ای نسبت به هواکش های اکسیال برتری و ارجعیت دارند.

انواع فن سانتریفیوژ یا گریز از مرکز :

اگزاست فن سانتریفیوژ با پروانه ایرفویل

(Airfoil)فن سانتریفیوژ با پروانه ایرفویل به دلیل ایجاد جریان هوای یکنواخت تر، بهترین راندمان و کمترین صدا را در بین انواع مختلف فن ها دارند. بازده آن­ها تا 90 درصد رسیده است. به علت مقاومت ساختاری بالا که آن ها را قادر می سازد در سرعتهای بالا بچرخند، فشار استاتیکی در حدود ۷۵۰۰ پاسکال تولید می­ کنند. فن های سانتریفیوژ با پروانه ایرفویل برای عملکرد در هوا و گازهای تمیز در تهویه عمومی استفاده می شوند، فاقد دامنه از کار افتادگی در منحنی عملکردشان بوده و میتوان آن ها را برای سیستم هایی که مقاومت آنها تغییر می­کنند استفاده کرد. اگرچه هزینه ساخت این نوع فن به دلیل شکل خاص پروانه کمی بیشترانواع پروانه های سانتریفیوز است.

اگزاست فن ­سانتریفیوژ با پروانه بک وارد(Backward-curved)

فن سانتریفیوژ به معنی پره های منحنی رو به عقب مشابه فن های با پروانه ایرفویل بوده ولی راندمان آنها کمی پایین تر و در حدود ۸۵ درصد است. این فن ها می توانند گازهایی که دارای ذرات هستند را انتقال دهند. مزیت فن های سانتریفوژ با پروانه بکوارد این است که در صورت قرار دادن فشارهای استاتیک بالاتر در مقابل این فن ها، صرف نظر از مقدار جریان هوا ، به موتور این فن ها فشار وارد نمی شود و به اصطلاح این فن ها بدون اضافه بارند.

اگزاست فن سانتریفیوژ با پروانه مایل به عقب(Backward-inclined)

فن سانتریفیوژ با پروانه مایل به عقب از لحاظ ساخت ساده هستند و مقاومت مکانیکی ضعیف تری در مقایسه با پروانه های انحنا به عقب دارند. راندمان فن سانتریفیوژ با پروانه مایل به عقب در حدود ۷۸ درصد است و مانند فن­ های سانتریفیوژ با پروانه بکوارد بدون اضافه بار هستند.

اگزاست فن سانتریفوژ با پروانه شعاعی در راس(Radial-tip)

فن سانتریفوژ با پروانه شعاعی در راس فشار استاتیک بالایی تولید می کنند و حجم هوای کمتری را نسبت به فن های دیگر انتقال می دهند.

این فن­ها در اندازه های بزرگ برای عمل تخلیه هوا، در کاربردهای صنعتی مرتبط با گازهای داغ و در ترکیب با فیلترهای تصفیه هوا استفاده می­شوند.

شکل این پروانه ها باعث می شود پروانه خود به خود تمیز شود و از تجمع مواد روی پروانه که باعث از بین رفتن بالانس پروانه می شود جلوگیری می کند، این ویژگی در انتقال هوای غبار آلود و مواد گرانولی دارای اهمیت می باشد. حداکثر بازده این فن ها در حدود ۷۰ درصد است.

اگزاست فن سانتریفیوژ با پروانه فوروارد(Forward-curved)

انواع فن در سیستم تهویه مطبوع : فن سانتریفیوژ با پروانه فوروارد که انحنا رو به جلو دارند در مقایسه با پروانه های انحنا رو به عقب در فن سانتریفیوژ با پروانه بکوارد فشار بیشتری تولید کرده و راندمان پایین تری دارند.

این فن ها اغلب برای تهویه، سیرکولاسیون کوره ها و دیگر تجهیزات که در آنها سرعت کم برای جلوگیری از لرزش مطلوب است در اندازه های کوچک و متوسط ساخته می شوند. اگزاست فن های سانتریفیوژ با پروانه فوروارد را معمولا در هوا یا گاز تمیز استفاده می نمایند. علت آن این است که در غیر اینصورت این نوع از پروانه ها بعد از مدتی آلوده شده و ممکن است پروانه از حالت بالانس خارج گردد. حداکثر بازده این فن ها در ۶۵ درصد است .

اگزاست فن سانتریفیوژ با پروانه رادیال(Radial blade)

فن سانتریفیوژ با پروانه رادیال ها اغلب برای فشارهای بالا و حجم هوای نسبتا کم استفاده می شود. این فن ها می توانند در سرعت های بالا بچرخند و فشار استاتیک بالایی را تولید کنند. حداکثر بازده فن های سانتریفیوژ با پروانه رادیال در حدود ۶۰ درصد است.

جمع بندی

اشاره به این نکته حائز اهمیت است که انتخاب فن مناسب برای سیستم HVAC برای کارایی و عملکرد آن ضروری است.

برای مثال؛ فن های محوری در مقایسه با فن های گریز از مرکز با اندازه یکسان، از هزینه اولیه کمتری برخوردار هستند. اما باعث عملکرد ضعیف سیستم شده و هزینه های تعمیرات و نگهداری را افزایش می دهند.

از طرفی ممکن هست استفاده از یک فن گریز از مرکز در یک برج خنک کننده که در آن نیازی نیست، باعث ایجاد سر و صدای غیر ضروری و افزایش هزینه شود.

تقسیم بندی فن های آکسیال یا محوری چیست؟

• فن دیواری
• فن کانالی
•  فن لوله محوری
• فن اکسیال پره ملخی AXIAL PROPELLER
• فن تیوپ آکسیال TUBE AXIAL
• فن وین آکسیال VANE AXIAL
• فن های گریز از مرکز(Centrifugal Fans)

ویدیو آموزشی “انواع فن در سیستم تهویه مطبوع”