فن صنعتی یا هواکش صنعتی یکی از مهمترین تجهیزات جابهجایی هوا در سیستمهای تهویه مطبوع و تهویه صنعتی است. این تجهیز با استفاده از پرههای خود به هوا انرژی داده و آن را در مسیر موردنظر به جریان درمیآورد. ظرفیت انواع فن صنعتی در سیستم آمریکایی بر حسب فوت مکعب بر دقیقه (CFM) و در سیستم بینالمللی بر حسب مترمکعب بر ساعت (m³/h) یا لیتر بر ثانیه (L/s) بیان میشود.
فن باید به گونهای انتخاب شود که بتواند حجم هوای موردنیاز را با فشار استاتیکی مناسب در سراسر سیستم توزیع کند. هرچه فشار کاری فن افزایش یابد، ظرفیت هوادهی آن کاهش پیدا میکند. در مقابل، با افزایش دبی هوا، فشار کاری کاهش یافته و توان موردنیاز الکتروموتور افزایش خواهد یافت.
فشار کاری فن از مجموع افت فشارهای ایجادشده در اجزای مختلف سیستم مانند دریچه ورودی، فیلترها، کویلها، هواشوی، کانالها و سایر تجهیزات تشکیل میشود. بنابراین هر عاملی که مقاومت مسیر عبور هوا را افزایش دهد، مانند کثیف شدن فیلتر یا کویل، باعث کاهش میزان هوادهی خواهد شد.
از سوی دیگر، کاهش بیش از حد فشار کاری میتواند موجب افزایش جریان هوا و در نتیجه وارد شدن اضافهبار به الکتروموتور شود. به همین دلیل انتخاب صحیح، نصب اصولی و تعمیرات و نگهداری فن صنعتی نقش مهمی در افزایش عمر تجهیزات و کاهش هزینههای بهرهبرداری دارد.
در برخی از فنها تجهیزات حفاظتی برای جلوگیری از اضافهبار در نظر گرفته میشود، اما همه مدلها به این قابلیت مجهز نیستند. اگر سیستم بدون فیلتر، با دریچههای باز یا بدون کنترل مناسب کار کند، ممکن است بار اضافی به موتور وارد شود. در چنین شرایطی لازم است دمای موتور بهصورت دورهای بررسی شود تا از گرم شدن بیش از حد آن جلوگیری گردد.
انواع هواکش صنعتی
به طور کلی، هواکشهای صنعتی در دو گروه اصلی تقسیمبندی میشوند:
- فنهای سانتریفیوژ (Centrifugal Fans)
- فنهای جریان محوری (Axial Flow Fans)
فنهای سانتریفیوژ (Centrifugal Fans)
فن سانتریفیوژ از یک پروانه مجهز به تعدادی پره تشکیل شده که داخل یک محفظه حلزونی قرار گرفته است. هوا در امتداد محور وارد فن شده و پس از برخورد با پرهها، در جهت عمود بر محور از آن خارج میشود. این دسته از فنها بر اساس شکل پرهها به سه گروه اصلی تقسیم میشوند.
فن فوروارد (Forward Curved Blades)
در این نوع فن، انحنای پرهها در جهت چرخش پروانه است. با افزایش دبی هوا تا حدود ۲۰ درصد ظرفیت، فشار استاتیکی کاهش مییابد و سپس تا حدود ۴۰ درصد ظرفیت افزایش پیدا میکند. پس از آن، با افزایش بیشتر دبی، فشار استاتیکی به سرعت افت خواهد کرد.
همزمان با افزایش دبی، توان مصرفی نیز بیشتر میشود؛ به همین دلیل کنترل هوادهی این فنها معمولاً با استفاده از دمپر انجام میشود.
فن بکوارد (Backward Curved Blades)
در فنهای بکوارد، انحنای پرهها برخلاف جهت چرخش پروانه است. در این مدل، فشار استاتیکی تا حدود ۲۰ درصد ظرفیت افزایش یافته و سپس با افزایش دبی کاهش پیدا میکند.
توان مصرفی این فن تا حدود ۶۵ درصد ظرفیت افزایش یافته و پس از آن روند کاهشی پیدا میکند؛ به همین دلیل موتور معمولاً در معرض اضافهبار قرار نمیگیرد. همچنین این مدل در میان انواع فنهای سانتریفیوژ، صدای کمتری تولید میکند و راندمان بالاتری دارد.
فن شعاعی یا رادیال (Radial Fan)
در فن رادیال، پرهها بدون انحنا طراحی شدهاند. با افزایش میزان هوادهی، توان مصرفی نیز بهطور پیوسته افزایش پیدا میکند. در نتیجه، اگر فن در ظرفیتهای بسیار بالا کار کند، احتمال اضافهبار موتور وجود خواهد داشت که معمولاً با افزایش صدا نیز همراه است.
به طور کلی، فنهای رادیال از نظر ویژگیهای عملکردی بین دو نوع فوروارد و بکوارد قرار میگیرند و به همین دلیل در سیستمهای تهویه مطبوع کاربرد کمتری دارند.
فنهای جریان محوری (Axial Flow Fans)
در این گروه، جریان هوا در امتداد محور چرخش پروانه حرکت میکند. فنهای جریان محوری در چند نوع مختلف تولید میشوند که هرکدام کاربرد خاص خود را دارند.
فن پروانهای (Propeller Fan)
این نوع فن زمانی استفاده میشود که سیستم کانالکشی وجود نداشته باشد یا مقاومت مسیر جریان هوا بسیار کم باشد. معمولاً فشار استاتیکی این فنها از ۰٫۵ اینچ ستون آب بیشتر نیست و محل نصب آنها روی دیوار یا پنجره است.
پنکههای معمولی نیز در همین دسته قرار میگیرند. همچنین در بسیاری از سیستمهای حرارت مرکزی و موتورخانهها از این نوع فن برای تهویه استفاده میشود.
فن پره محوری (Vane Axial Fan)
این نوع فن در داخل یک استوانه یا کانال قرار میگیرد و علاوه بر پرههای متحرک، دارای پرههای هادی ثابت نیز است. این پرهها ممکن است در قسمت ورودی یا خروجی فن نصب شوند و وظیفه آنها هدایت صحیح جریان هوا و کاهش آشفتگی است.
اگر پرههای هادی در ورودی قرار بگیرند، هوا را به گونهای هدایت میکنند که با کمترین زاویه به پرههای متحرک برخورد کند. این موضوع باعث کاهش تلاطم جریان و افزایش راندمان فن میشود.
در صورتی که پرههای هادی در خروجی نصب شوند، چرخش اضافی هوا را از بین برده و انرژی تلفشده را به افزایش فشار استاتیکی تبدیل میکنند. به همین دلیل، راندمان این نوع فن نسبت به مدلهای فاقد پره هادی بیشتر است.
فن لولهای (Tube Axial Fan)
فن لولهای در واقع نوعی فن جریان محوری است که داخل یک لوله قرار میگیرد اما برخلاف مدل Vane Axial، فاقد پرههای هادی است. تیغههای این فن ممکن است بهصورت تخت یا دارای انحنا طراحی شوند و معمولاً برای جابهجایی حجم زیادی از هوا با افت فشار کم مورد استفاده قرار میگیرند.
کاربرد فنهای جریان محوری
در سیستمهایی که حجم هوای جابهجا شده زیاد است و میزان صدا اهمیت کمتری دارد، استفاده از فنهای جریان محوری گزینه مناسبی محسوب میشود. به همین دلیل این فنها در بسیاری از سیستمهای تهویه مطبوع، تهویه صنعتی و تجهیزات انتقال هوا به کار میروند.
کاربرد انواع فنهای سانتریفیوژ
فنهای سانتریفیوژ به دلیل عملکرد مناسب در فشارهای استاتیکی بالا، صدای کمتر و قابلیت کنترل بهتر جریان هوا، یکی از پرکاربردترین فنها در تأسیسات مکانیکی ساختمان هستند. این فنها میتوانند بهصورت اتصال مستقیم یا از طریق پولی و تسمه به الکتروموتور متصل شوند.
در میان انواع فنهای سانتریفیوژ، مدل دارای تیغه خم عقب (Backward Curved) راندمان بالاتری دارد. در مقابل، فن با تیغه خم جلو (Forward Curved) در فشارهای پایین، هوادهی بیشتری ایجاد میکند.
به طور کلی انتخاب نوع فن به شرایط پروژه بستگی دارد. اگر حجم هوادهی اهمیت بیشتری داشته باشد، فنهای فوروارد گزینه مناسبتری هستند؛ اما زمانی که سیستم کانالکشی دارای افت فشار قابل توجه باشد، معمولاً استفاده از فنهای بکوارد توصیه میشود.
از آنجا که تعداد پرههای فن فوروارد بیشتر است، تمیز کردن آن دشوارتر خواهد بود. بنابراین در محیطهایی که هوا حاوی گردوغبار، روغن یا ذرات معلق است، استفاده از فن بکوارد انتخاب مناسبتری خواهد بود.
همچنین فنهای رادیال به دلیل مقاومت مکانیکی بالا در برابر نیروی گریز از مرکز، در کاربردهایی که فشار کاری زیاد است، عملکرد مناسبی دارند.
- فن فوروارد: هوادهی زیاد، فشار پایین، مناسب سیستمهای تهویه مطبوع معمولی
- فن بکوارد: راندمان بالا، صدای کمتر، مناسب سیستمهای دارای افت فشار بیشتر
- فن رادیال: مقاومت مکانیکی زیاد، مناسب فشارهای بالا و شرایط صنعتی
- فن جریان محوری: حجم هوای زیاد، فشار پایین، مناسب تهویه عمومی و صنعتی
وسایل کنترل دبی حجمی فن
برای کنترل میزان هوادهی فن از روشهای مختلفی استفاده میشود. این تجهیزات میتوانند بهصورت دستی یا خودکار عمل کنند. متداولترین روشهای کنترل عبارتاند از:
- دمپر خروجی (Outlet Damper)
- پرههای هدایتکننده ورودی (Variable Inlet Vanes)
- درایو یا اینورتر کنترل دور (Variable Speed Drive)
از نظر هزینه بهرهبرداری، استفاده از اینورتر اقتصادیترین گزینه است، زیرا تنها به میزان موردنیاز انرژی مصرف میشود. در مقابل، دمپرها اگرچه هزینه اولیه کمتری دارند، اما مصرف انرژی بیشتری ایجاد میکنند. پرههای هدایتکننده نیز از نظر هزینه و عملکرد بین این دو روش قرار میگیرند.
در بسیاری از پروژههای جدید، بهویژه در سیستمهای مجهز به هواساز، فن کویل و تجهیزات تهویه هوای ساختمان، استفاده از کنترل دور الکترونیکی باعث کاهش مصرف انرژی، کاهش استهلاک تجهیزات و افزایش طول عمر فن میشود.
همچنین بازدید دورهای، تمیز کردن پرهها، بررسی وضعیت یاتاقانها و بالانس بودن پروانه، نقش مهمی در عملکرد صحیح فن دارد. در صورت مشاهده کاهش هوادهی یا افزایش غیرعادی صدا، بهتر است سیستم توسط کارشناسان تعمیر فن کویل، تعمیر هواساز یا تعمیر موتورخانه بررسی شود تا از آسیب به سایر تجهیزات جلوگیری شود.
در ساختمانهایی که تجهیزات سرمایشی و گرمایشی بهصورت یکپارچه کار میکنند، نگهداری صحیح فنها در کنار سرویس دورهای موتورخانه و کنترل عملکرد چیلر، تأثیر مستقیمی بر افزایش راندمان سیستم و کاهش هزینههای بهرهبرداری خواهد داشت.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
کارکرد هواکش های سانتریفیوژ برای رستورانتها و سالن های بزرگ تهیه غذا بیشتر نیاز هست.
هواکش صنعتی