انتخاب فن برای هواساز

در سیستم های تهویه مطبوع، هواساز یکی از مهمترین اجزای آن می باشد. همان طور می دانیم یک هواساز از سکشن های مختلف، از قبیل فیلتر، کویل جعبه تقسیم کننده و مهمترین قسمت فن سکشن می باشد، تشکیل شده است. فن به عنوان قلب یک هواساز می باشد و اساس عملکرد هواساز که چرخش فن و گردش هوا می باشد، توسط فن صورت می گیرد. در میزان مصرف انرژی ساختمان، یکی از مهمترین قسمت ها فن می باشد. همان طور در شکل زیر نمایش می دهد یکی از بخش های مهم در انتقال انرژی هواساز ها می باشند.  بنابراین رعایت نکات استاندار در طراحی و انتخاب صحیح اجزای آن از قبیل فن ، مبدل های حرارتی یکی مهمترین فرایند های طراحی هواساز می باشد که در این مقاله به آن می پردازیم

هرم انتقال انرژی در ساختمان

همان طور که می دانیم هواساز ها را براساس ظرفیت هوادهی تقسیم بندی می کنند. در هواسازها واحد هوادهی براساس فوت مکعب بر دقیقه تقسیم بندی می کنند. که با حروف اختصاری CFM بیان می گردد. حال جهت تعیین این هوادهی هواساز باید فن آن را به صورت درست انتخاب گردد. جهت انتخاب صحیح فن برای هواساز باید ابتدا انواع فن ها شناخته و قوانین حاکم بر آن ها را بررسی کرده تا بتوان فن درست انتخاب گردد.

انواع فن هواساز

فن در سیستم تهویه مطبوع به دو دسته سانتی فیوژ و آکسیال تقسیم می شوند.

فن های آکسیال دارای ظرفیت هوادهی بالا و فشار استاتیک پایین می باشد و فن های سانتریفیوژ  دارای عملکرد برعکس آن می باشد. این فن ها دارای هوادهی پایین و میزان فشار استاتیک بالا می باشد. در هواسازها از فن های سانتریفیوژ برای هوادهی و چرخش هوا استفاده می گردد.

فشار استاتیک و هوادهی دو مولفه اصلی در انتخاب فن ها می باشد. در تمامی فن ها یک نمودار برحسب فشار و هوادهی که نشانگر خاصیت یک فن است نمایش داده می شود. برحسب آن انتخاب می گردد.

نمودار هوادهی و فشار

این نمودار، با آزمایش فن در آزمایشگاه و اندازه گیری فشار استاتیک و مقدار هوادهی در نقاط مختلف رسم می گردد. در هواسازها مقدار افت فشار را برحسب اینچ ستون آب معرفی می گردد و در نمودار ها نمایش داده می شود.

نمودار دبی و فشار فن

اولین قانون در فن ها، دور موتور فن می باشد. هرچه دور موتور بالاتر باشد میزان هوادهی و فشار بالاتر می رود.

هوادهی فن هواساز برحسب دور موتور

همچنین با افزایش دور فن مقدار فشار استاتیک و نیروی موتور مورد نیاز نیز مطابق با فرومول های بالا تغییر می کند. برای طراحی یک هواساز باید تمام اجزای آن با دقت طراحی و انتخاب گردد.

انواع فن های هواساز

در هواسازها معمولا از فن های سانتریفیوژ استفاده می گردد. این فن ها از یک محور گرداننده با تعدادی تیغه شعاعی که در داخل محفظه حلزونی محور قرار  گرفته اند، تشکیل شده است. هوا در جهت محور فن وارد می گردد و از جهت عمود  بر محور تیغه ها خارج می شود. این فن ها به دلیل کارکردکم صدا و کارایی عملیاتی کافی در فشارهای زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. این هواسازها به این گونه می باشند که در حالی ورودشان به هواساز با مقطع بزرگ می باشد، خروجی کانال آن ها با مقطه نسبتا کوچک اتصال می یابد. جریان هوا در این بادبزن ها برحسب مقتضیات توزیع هوا، به سادگی توسط وسایل کنترلی، قابل تنظیم است. این فن ها می توانند به طور مستقیم یا توسط پولی و تسمه به موتور اتصال یابند.     این فن ها بر حسب   انحنا تیغه به سه دسته زیر تقسیم می شوند.

فن های سانتریفیوژ forward : در این نوع فن ها انحنا تیغه در جهت چرخش محور می باشد. بطوریکه در منحنی  مشخصه این نوع فن در هواساز، فشار استاتیک فن با افزایش دبی هوای خروجی از هواساز  تا میزان 20 % ظرفیت فن، کاهش یافته است. بعد از آن با افزایش دبی تا میزان 40% ظرفیت فن افزایش می یابد، از این نقطه به بعد با افزایش دبی هوا، فشار استاتیک فن به شدت افت می کند. همچنین افزایش دبی هوای فن هواساز ، باعث نیاز به قدرت موتور خواهد گرفت. این افزایش یا کاهش می تواند توسط تغییر قطر پولی و یا تغییر در دمپر صورت گیرد.

فن فوروارد

همان طور که عنوان شد این فن ها در سرعت نسبتا پایین و حجم هوادهی بالا در فشار استاتیک پایین عمل می کند. حداکثر مقدار فشار استاتیک این فن ها در هواساز ها تا مقدار 5 اینچ ستون آب می باشد.

دامنه انتخابی این فن های forward هواساز دامنه انتخابی بین 30 درصد تا 80 درصد رنج انتخابی مطابق با نمودار  دبی و فشار استاتیک فن هواساز را دارد.

رنج انتخاب در فن فوروارد

در صورتی از ناحیه 30 درصد کمتر برویم، ممکن است فن در ناحیه بی ثباتی عملکرد داشته باشد و در صورتی که بعد از 80 درصد انتخاب کنیم از بازده فن و با سر و صدای زیاد کار می کند.

فن های backward : دومین دسته از فن های سانتریفیوژ برای هواساز ها می باشد. در این نوع فن ها انحنای تیغه در جهت  عقب یعنی خلاف جهت چرخش محور می باشد. با نگاهی به منحنی مشخصه این نوع باد فن هواساز در می یابیم که فشار استاتیک با افزایش دبی هوای خروجی از هواساز تا میزان 20 درصد ظرفیت فن افزایش یافته و سپس با افزایش دبی، نقصان می یابد. قدرت نیز با افزایش دبی به میزان 65 درصد افزوده شده، و  از آن به بعد رو به نقصان می رود. بنابراین موتور این فن های هواساز نباید تحت اضافه بار قرار گیرد.

فن های بکوارد

این فن ها در مقایسه با فن های forward، دارای تعداد کمتری تیغه بلور می باشند  اما سنگین تر می باشند. به همین خاطر برای کار در دورهای بالاتر طراحی شده اند. این فن ها برای هوادهی کمتر در فشار استاتیک بالا عملکرد دارند. فشار نرمال کاری آن بین 4 تا 10  اینچ ستون آب می باشد. سرعت کاری فن های back ward تقریبا دو برابر فن های forward می باشد.

رنج انتخاب فن بک وارد

بازه انتخابی این فن ها همانند شکل بالا بین40 درصد تا 85 درصد می باشد. در صورتی کمتر 40  در صد باشد در ناحیه ناکارمد و بی ثبات قرار می گیرد. و در صورتی که در بالاتر از 85 درصد قرار گیرد، دچار کارکرد با صدای بالا می گردد. البته بهترین ناحیه انتخابی بین 50 تا 65 درصد می باشد که دارای بالاترین فشار استاتیک می باشد.

فن های Airfoil این فن ها نیز ساختار آیرودینامیکی همانند فن های backward دارند. و تفاوت آن در تیغه فن می باشند که دارای پره هایی با دو ضخامت می باشند. این تغییر باعث افزایش کارآمدی و کاهش چشمگیر تولید صدا شده است.

فن هوساز ایرفویل

بازه انتخابی این فن ها در نمودار دبی، فشار استاتیک همانند نمودار زیر به صورت از بازه 50 درصد تا 85 درصد می باشد.

رنج انتخاب فن ایرفویل در هواساز ها

محاسبه مقاومت سیستم

حال بعد تعیین نمودن نمودار فن هواساز، باید نمودار سیستم را مشخص کنیم. اکنون باید با محاسبه افت کانال کشی، دمپرها، دریچه ها وکویل ها را مشخص کرده مقدار مجموع آن را محاسبه نمود. در این حالت مطابق شکل بالا با محاسبه طولانی ترین مسیر کانال کشی مقدار افت فشار بدست می آید. همچنین با تجمیع تمام هوادهی دریچه ها مقدار دبی کل هوا را بدست می آوریم. با قرار دادن این نقطه در نمودار دبی فشار فن  هواساز، مدل فن انتخاب گردید است و مقدار دقیق هوادهی مشخص می گردد.

تعیین نقطه عملکرد سیستم

همان که می دانیم بین فشار استاتیک هواساز و هوادهی رابطه زیر برقرار است.

طبق این رابطه نمودار مقاومت سیستم را رسم نموده و با نمودار عملکرد فن تقاطع می دهیم.

نمودار مقاومت سیستم

پس از بدست آوردن  نمودار سیستم، با ترسیم نمودار فن در دور های مختلف و مدل های مختلف فن هواساز، تقاطع دو نمودار مدل فن در دور مورد نظر را پیدا کرده و فن را برای هواساز انتخاب می کنیم.

تقاطع نمودار سیستم و نمودار فن

چگونگی انتخاب فن های هواساز

ابتدا در اولین قدم تعیین نوع فن با توجه به کاربری و فشار استاتیک مورد نیاز جهت تامین دبی هوای مورد نیاز می باشد در صورتی که فشار مورد نیاز کمتر از مقدار 4 اینچ ستون آب باشد، فن های forward بهتر و اقتصادی تر می باشد. در غیر این صورت باید از فن های backward استفاده گردد.

انتخاب کمپانی مناسب جهت خرید و انتخاب فن یکی از مهمترین ارکان کیفیت هواساز می باشد. شرکت nicotra و comefri دو کمپانی بزرگ تولید انواع فن های مورد استفاده در هواساز ها می باشد. که هر دو کمپانی دارای نرم افزارهای انتخاب فن می باشند. در این نرم افزارها مقدار هوای مورد نیاز و فشار استاتیک مورد نیاز را وارد کرده و همچنین دمای هوا و چگالی هوای مورد نظر در ارتفاع شهر مورد نظر باید در نظر گرفته شود. که طبق خروجی این نرم افزار نمودارهای فن های هواساز، مدل فن

، دور چرخش و قدرت موتور مورد نیاز را به کاربر عرضه می گردد. که مطابق با توصیه شرکت تولید کننده بهتر 20 درصد مقدار توان موتور را به عنوان ضریب اطمینان افزایش می دهیم. نمونه ای از انتخاب فن توسط نرم افزار شرکت comefri  آورده شده است.

نمونه ای از انتخاب فن های forward در نرم افزار

نمونه ای از انتخاب فن های backward در نرم افزار

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس

برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد