Что такое центробежный вентилятор и как он работает?

Центробежный вентилятор всасывает воздух в осевом направлении (параллельно валу двигателя), ускоряет его в радиальном направлении наружу с помощью вращающегося рабочего колеса и выбрасывает под углом 90 градусов к входу. Всё это происходит внутри спиралеобразного корпуса, называемого спиральным корпусом. В отличие от осевого вентилятора, который проталкивает воздух прямо, как пропеллер, центробежный вентилятор создаёт давление за счёт преобразования кинетической энергии в статическое давление внутри расширяющегося спирального корпуса. Это делает его оптимальным выбором во всех случаях, когда воздух необходимо проталкивать через воздуховоды, фильтры или другие препятствия.

Три основных компонента просты. Эти рабочее колесо (единственная часть, которая действительно работает в эфире) состоит из лопастей, расположенных вокруг центральной оси. Эта корпус барабана окружает рабочее колесо и преобразует скорость в давление за счет расширения своего поперечного сечения. Это вход и выход направить поток воздуха в отверстие рабочего колеса и подать его в систему.

Если вы запомните из этого раздела только одно, пусть это будет следующее: форма лопастей рабочего колеса — самое важное конструктивное решение в центробежном вентиляторе. От неё зависят КПД, давление, уровень шума, срок службы, а также способность вентилятора выдерживать нагрузки, связанные с перемещаемым воздухом.

Краткий обзор четырёх основных типов центробежных вентиляторов

Прежде чем подробно рассмотреть каждый тип, приведем обзорную таблицу. Все четыре типа имеют одинаковую базовую конструкцию (рабочее колесо + спиральный корпус), однако геометрия лопастей определяет четыре различных профиля производительности.

Разница в эффективности между лучшими и худшими моделями составляет почти 30 процентных пунктов. Для двигателя, работающего 6 000 часов в год, это означает разницу в годовых затратах на электроэнергию в размере нескольких тысяч долларов. Выбор модели — это не только техническое, но и финансовое решение.

Центробежные вентиляторы с вперед наклоненными лопастями

Вентиляторы с вперед изогнутыми лопастями являются основными рабочими «лошадками» в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) для жилых помещений и небольших коммерческих объектов. Это вентиляторы с «беличьей клеткой», установленные в печах, фанкойлах и моноблочных кондиционерах. Они доминируют в этой сфере по одной причине: они обеспечивают максимальный расход воздуха при минимальных габаритах и работают бесшумно на низких оборотах.

Конструкция лопастей и эксплуатационные характеристики

Рабочее колесо с лопастями, изогнутыми вперед, имеет от 24 до 64 коротких и неглубоких лопастей, изогнутых в том же направлении, что и вращение. Такая геометрия позволяет каждой лопасти захватывать и выбрасывать небольшой объем воздуха при относительно низкой скорости на конце лопасти (обычно от 800 до 1 200 об/мин), обеспечивая высокий расход воздуха при низком статическом давлении. Компромиссом является КПД: при пиковом статическом КПД 60–65% вентиляторы с лопастями, изогнутыми вперед, преобразуют едва ли две трети своей мощности на валу в полезное движение воздуха.

Однако показатель эффективности — это не самое главное, что нужно знать о вентиляторах с изогнутыми вперед лопастями. Самое главное — это кривая мощности.

Вентиляторы с лопастями прямого профиля «перегружаются». Их тормозная мощность непрерывно растёт от положения «выключено» до положения «свободная подача». Если сопротивление системы падает ниже расчётного значения (отсоединился воздуховод, снят фильтр, заслонки остались открытыми), вентилятор ускоряется, пропускает больше воздуха и потребляет больше энергии. Двигатель (рассчитанный на расчетную рабочую точку, а не на максимальную нагрузку) может перегрузиться и сгореть. Это не теоретический крайний случай. Это наиболее распространенный тип отказов вентиляторов с лопастями, изогнутыми вперед, в реальных условиях эксплуатации.

Рабочие колеса с лопастями, загнутыми вперед, всегда требуют использования спирального корпуса. Сами лопасти преобразуют лишь незначительную часть кинетической энергии в статическое давление. Без расширяющейся спирали они представляют собой неэффективные лопатки.

Типичные области применения и случаи, когда их следует избегать

Вентиляторы с лопастями, изогнутыми вперед, идеально подходят для применения в системах с низким давлением, чистым воздухом и ограниченным пространством: в бытовых печах, моноблочных терминальных кондиционерах, фанкойлах, системах охлаждения электроники, а также в системах приточной и вытяжной вентиляции с низким давлением.

Центробежные вентиляторы с обратно изогнутыми лопастями и профильными лопастями

Если вентиляторы с лопастями, загнутыми вперед, — это компактные экономичные автомобили в сфере циркуляции воздуха, то вентиляторы с лопастями, загнутыми назад, — это дизельные машины для дальних перегонов: они больше, изначально стоят дороже, но их эксплуатация обходится значительно дешевле, и вероятность того, что они «оставят вас на обочине», гораздо ниже.

От обратно наклонного профиля до аэродинамического профиля: спектр эффективности

Серия с обратно изогнутыми лопастями включает три подтипа, каждый из которых представляет собой новый этап совершенствования аэродинамических характеристик:

Плоские лопасти с обратным наклоном являются самыми простыми: это плоские пластины, отклоненные в сторону, противоположную направлению вращения; их легко изготавливать и ремонтировать, при этом они обладают достаточно высокой эффективностью. Изогнутые лопасти с обратным наклоном имеют аэродинамический профиль, что позволяет повысить эффективность на 5–7 пунктов. Лопасти с аэродинамическим профилем (с полым, крылообразным поперечным сечением) обеспечивают наивысшую эффективность, достижимую в любом центробежном вентиляторе, с пиковым значением общей эффективности свыше 90%, однако их тонкие стенки не выдерживают эрозии, коррозии или ударов.

Все три модели обладают ключевым техническим преимуществом, характерным для этой серии: кривая мощности без перегрузки. Мощность по тормозной нагрузке достигает пика вблизи точки максимальной эффективности, а затем снижается при более высоких расходах. Это означает, что двигатель никогда не будет перегружен, независимо от того, в какой точке кривой вентилятора работает система. Это встроенный запас прочности, который исключает риск перегорания двигателя, присущий конструкциям с прямыми лопастями и радиальным вентиляторам. Билл Кори в своем авторитетном справочнике Вентиляторы и вентиляция, указывает на отсутствие перегрузки как на единственный наиболее весомый аргумент в пользу выбора вентиляторов с загнутыми назад лопастями в системах с переменным или неопределенным сопротивлением.

Основные области промышленного применения

Вентиляторы с обратноизогнутыми лопастями и профильными лопастями преобладают в тех областях применения, где эффективность, надежность и низкий уровень шума являются обязательными требованиями:

• Крупные коммерческие системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) и вентиляционно-кондиционерные установки (ВКУ): Кривая защиты от перегрузки обеспечивает защиту от переменного сопротивления в системах VAV, возникающего при открытии и закрытии клеммных коробок в течение дня.
• Охлаждение центров обработки данных: Вентиляторы с аэродинамическим профилем обеспечивают высокие расходы воздуха и давление, необходимые для организации системы «горячий проход/холодный проход», с минимальными энергопотерями. Это важно, поскольку на охлаждение может приходиться 30–40% от общего энергопотребления центра обработки данных.
• Чистые помещения и лаборатории: Плавный и стабильный воздушный поток, создаваемый профилем Airfoil, а также способность фильтров HEPA/ULPA выдерживать перепад давления.
• Принудительная подача воздуха для горения: Вентиляторы с загнутыми назад лопастями обеспечивают стабильность давления, необходимую для подачи воздуха в горелку.
• Охлаждение промышленных процессов: Системы с широкими воздуховодами, в которых требуется статическое давление от умеренного до высокого.

Примечательная тенденция: стандарт ASHRAE 90.1-2019 теперь предъявляет требование, чтобы индекс энергоэффективности вентилятора (FEI) составлял ≥ 1,0 для большинства коммерческих и промышленных вентиляторов (в соответствии со стандартом AMCA 208). Вентиляторы с лопастями прямого закручивания, имеющие КПД 60–65%, с трудом достигают показателя FEI ≥ 1,0 в большинстве рабочих точек. Это изменение нормативных требований ускоряет продолжающийся переход отрасли ОВКВ от вентиляторов с лопастями прямого закручивания к вентиляторам с лопастями обратного закручивания в новом оборудовании. Специалисты, занимающиеся подбором оборудования, должны учитывать этот фактор при принятии долгосрочных решений о закупках.

Когда вентиляторы с обратно изогнутыми лопастями — не лучший выбор

Несмотря на преимущество в эффективности, вентиляторы с загнутыми назад лопастями имеют очевидные ограничения:

1. Запыленные или липкие воздушные потоки. Хотя лопасти с обратной кривизной менее подвержены забиванию, чем лопасти с прямой кривизной, вогнутая форма лопастей с обратной кривизной со временем всё же приводит к накоплению твердых частиц на нерабочей поверхности. Центробежная сила отбрасывает частицы наружу; в случае лопасти с обратной кривизной «наружу» означает вглубь вогнутой поверхности лопасти. Поучительным является опыт цементного завода: в системе пылеудаления, модернизированной с использованием вентиляторов с лопастями, загнутыми назад, за шесть месяцев произошло три выхода подшипников из строя из-за постепенного накопления пыли и дисбаланса. Проблема была решена только после перехода на вентиляторы с радиальными лопастями.
2. Коррозионные или абразивные среды. В частности, лопасти рабочего колеса имеют тонкие стенки (обычно 2–4 мм для рабочих колес среднего размера), которые не выдерживают эрозионного воздействия абразивных частиц, содержащихся в воздухе. Даже стандартные лопасти с обратно изогнутыми профилями при работе в абразивных условиях подвергаются образованию язв и истончению.
3. Ограничения по площади. При заданных значениях расхода воздуха и давления вентиляторы с обратно изогнутыми лопастями имеют больший диаметр и более массивную конструкцию, чем их аналоги с прямо изогнутыми лопастями. В условиях ограниченного пространства внутри компактного оборудования это иногда исключает возможность их использования, независимо от их КПД.

Центробежные вентиляторы с радиальными лопастями

Вентиляторы с радиальными лопастями — это настоящие «тяжеловесы». Их выбирают не потому, что так хочется, а потому, что ничто другое не выдержит таких условий эксплуатации. Их прямые лопасти, похожие на весла и расходящиеся перпендикулярно от втулки, делают их механически самой простой и наиболее устойчивой к жестким условиям эксплуатации конструкцией центробежных вентиляторов.

Радиальные рабочие колеса бывают трех типов. Радиальный с кожухом Вентиляторы имеют заднюю пластину и наружное ободовое кольцо, охватывающее обе стороны лопасти; это самые прочные и эффективные модели из семейства радиальных вентиляторов, которые применяются для работы с загрязнённым воздухом под высоким давлением. Открытая задняя панель Шлифовальные круги имеют только заднюю опорную пластину, благодаря чему рабочие поверхности режущих элементов остаются открытыми со стороны входа, что позволяет использовать их для удаления материала. Открытые лопастные колеса не имеют ни задней пластины, ни обода (только лопасти на втулке) и применяются в самых тяжелых условиях транспортировки грузов, где в любом месте, где может скопиться мусор, он рано или поздно и скопится.

Их отличительной особенностью является самоочищающаяся геометрия. Прямые лопасти не имеют вогнутых поверхностей, на которых мог бы скапливаться мусор. Благодаря большому зазору между рабочим колесом и корпусом радиальные вентиляторы способны пропускать взвешенные в воздухе твердые частицы (древесную щепу, металлолом, волокнистые материалы), которые за считанные часы вывели бы из строя любое рабочее колесо с изогнутыми лопастями. Кроме того, они выдерживают более высокие температуры (до 150 °C и выше при использовании соответствующих материалов) и могут быть оснащены твердосплавным покрытием, специальным напылением или футеровкой для работы в коррозионных и абразивных средах.

Ценой такой прочности является низкий КПД (60–70% в статическом режиме) и высокий уровень шума. Радиальные вентиляторы работают громко. Частоты, связанные с прохождением воздуха через лопасти, выражены ярко, а геометрия прямых лопастей создает больше турбулентности, чем альтернативные варианты с аэродинамическим профилем. В помещениях, где находятся люди, обычно требуются шумоглушители или звукоизолирующие кожухи, что увеличивает стоимость и занимаемую площадь.

Радиальные вентиляторы являются стандартным (зачастую единственным) выбором для:

• Системы пылеудаления и рукавные фильтры: Вентилятор «грязной» стороны в любой промышленной системе пылеудаления.
• Пневматическая транспортировка: Транспортировка древесной щепы, пластиковых гранул, зерна или металлолома по трубопроводам.
• Вентиляция горнодобывающих предприятий: Абразивная пыль, высокая влажность и круглосуточная эксплуатация.
• Выхлопные газы при высоких температурах: Продукты сгорания, отработанные газы печи, рециркуляция газов печи.
• Нефтехимическая промышленность и опасные условия эксплуатации: Искробезопасная конструкция (в соответствии со стандартом AMCA 99, типы A/B/C).

Одна из ловушек, на которую следует обратить внимание: радиальные вентиляторы, как и вентиляторы с лопастями, изогнутыми вперед, имеют кривую перегрузки по мощности. Однако в отличие от вентиляторов с лопастями, изогнутыми вперед, максимальный расход мощности у радиального вентилятора приходится на момент отключения. При расчете мощности двигателя необходимо учитывать пусковой ток, а не только рабочую точку.

Три варианта конструкции радиальных рабочих колес

• Радиальный с кожухом: Задняя пластина + внешнее кольцо, охватывающее обе стороны лопасти. Самый прочный и эффективный радиальный тип (идеально подходит для загрязнённого воздуха под высоким давлением).
• Открытая задняя панель: Только задний щиток, рабочие поверхности лопастей открыты со стороны входа. Мусор свободно отбрасывается во время работы (идеально подходит для задач, связанных с удалением материала).
• Открытое лопастное колесо: Только лопасти, без опорной пластины и обода. Максимальная устойчивость к попаданию посторонних предметов для работы в самых тяжелых условиях (идеально подходит для транспортировки тяжелых грузов).

Как выбрать подходящий тип центробежного вентилятора

Теперь вы знаете, в чём превосходит каждый тип, а в чём уступает. Задача состоит в том, чтобы применить эти знания к вашему конкретному случаю. Эта трехэтапная схема выбора работает по принципу воронки: на каждом этапе количество вариантов сокращается, пока у вас не останется единственный правильный выбор или, в крайнем случае, короткий список для дальнейшего анализа.

Представьте себе, что это диагностический тест из трёх вопросов. Ответьте на каждый из них честно, по порядку, и тип вентилятора в основном определится сам собой.

Шаг 1: Качество воздуха — единственный фактор, определяющий принятие решения

Качество воздуха — это тот фактор, который может перевесить все остальные критерии выбора. Если здесь допустить ошибку, никакая оптимизация эффективности и никакая экономия средств не будут иметь значения. Вентилятор выйдет из строя — возможно, очень быстро и, возможно, с опасными последствиями.

Дерево решений:

• Чистый воздух (системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в офисах, центры обработки данных, лаборатории, чистые помещения, приточный воздух с фильтрацией): Все четыре типа являются технически осуществимыми. Перейдите к шагу 2.
• Слабозагрязнённый воздух (при содержании твердых частиц менее 50 мг/м³, сухих, неабразивных и некоррозионных): Вентиляторы с лопастями, загнутыми вперед, не подходят. Вентиляторы с лопастями, загнутыми назад, могут подойти при соблюдении регулярного графика очистки. Радиальные вентиляторы — наиболее безопасный выбор. Перейдите к шагу 2, учитывая это ограничение.
• Сильно загрязнённый воздух (пыльные, абразивные, коррозионные, липкие, высокотемпературные или влажные): На этом остановимся. Вам нужен радиальный вентилятор. Остается только один вопрос: какой радиальный подтип выбрать (с кожухом, с открытой задней пластиной или с открытым лопастным колесом) — в зависимости от того, какое количество твердых частиц переносит воздушный поток и оправдывает ли риск накопления мусора выбор наиболее открытой конфигурации.

Это не просто теоретическое различие. В одном из задокументированных случаев на цементном заводе неисправный вентилятор пылесборника заменили на агрегат с лопастями, загнутыми назад, в результате чего за шесть месяцев пришлось трижды менять подшипники из-за постепенного накопления пыли на вогнутых поверхностях лопастей. Переход на вентилятор с радиальными лопастями полностью устранил эту проблему, и агрегат проработал непрерывно более двух лет без внеплановых простоев.

Инженерам, которые определили тип вентилятора, но хотели бы получить второе мнение по поводу своего выбора или нуждаются в подтверждении того, относятся ли их конкретные условия эксплуатации к категории «легкого» или «сильного» загрязнения, производители, располагающие командами технической поддержки по различным категориям вентиляторов, могут предоставить рекомендации с учетом конкретных условий эксплуатации. Например, компания ACDCECFAN предлагает каталоги центробежных вентиляторов, включающие радиальные модели на переменном и постоянном токе, а также осевые вентиляторы с электродвигателями постоянного тока (EC), а их услуга по индивидуальной адаптации к проекту включает анализ требований и помощь в подборе вентиляторов для неоднозначных пограничных случаев (просмотреть каталог центробежных вентиляторов ACDCECFAN).

Шаг 2: Соответствие требованиям к давлению и расходу воздуха

С учетом ограничений по качеству воздуха возникает следующий вопрос: какой объем воздуха необходимо переместить и с каким сопротивлением?

Зависимость «давление-расход» четко соотносится с типами вентиляторов:

Сопоставление кривых системы позволяет преобразовать эти диапазоны в точный выбор. Каждая система воздуховодов имеет кривую сопротивления: перепад давления увеличивается примерно пропорционально квадрату расхода воздуха. Каждый вентилятор имеет кривую производительности: способность создавать давление уменьшается по мере увеличения расхода воздуха. Точка пересечения этих двух кривых и является рабочей точкой. Правильно подобранный вентилятор работает в пределах ±10% от своей точки максимальной эффективности (BEP) в этой точке пересечения. Работа слишком далеко слева (близко к отключению) вызывает гидравлические удары и вибрацию. Работа слишком далеко справа (близко к режиму свободной подачи) приводит к потере энергии, а в случае перегрузочных типов вентиляторов создает риск для двигателя.

Именно здесь законы о болельщиках стали незаменимыми инженерными инструментами. В них описывается, как характеристики вентилятора изменяются в зависимости от скорости (N = частота вращения):

• Расход воздуха (Q) ∝ N: при удвоении скорости расход воздуха удваивается
• Статическое давление (P) ∝ N²: при удвоении скорости давление увеличивается в четыре раза
• Мощность (Вт) ∝ N³: при удвоении скорости мощность увеличивается в восемь раз

Зависимость между скоростью и мощностью, подчиняющаяся кубическому закону, объясняет, почему даже небольшая регулировка числа оборотов в минуту (RPM) оказывает значительное влияние на энергопотребление. При снижении скорости на 10% обеспечивается примерно 90% воздушного потока, но потребляется всего 73% мощности. Это означает экономию энергии в размере 27% при снижении производительности на 10%. Именно поэтому приводы с регулируемой скоростью на вентиляторах с обратно изогнутыми лопастями являются одними из самых рентабельных инвестиций в энергосбережение в сфере промышленных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Шаг 3: Ограничения, связанные с уровнем шума, пространством и бюджетом

К этому моменту у вас уже есть короткий список технически осуществимых типов вентиляторов. Окончательное решение, как правило, зависит от практических ограничений:

Шум: Вентиляторы с аэродинамическими лопастями являются самыми бесшумными среди центробежных вентиляторов в расчете на единицу выполненной работы. Их аэродинамические профили лопастей сводят к минимуму турбулентность и шум, возникающий при прохождении воздуха между лопастями. Вентиляторы с обратно изогнутыми лопастями занимают второе место по уровню шума. Вентиляторы с прямо изогнутыми лопастями работают тихо на низких оборотах, но становятся шумными при повышении давления. Радиальные вентиляторы всегда являются самыми шумными; следует предусмотреть в бюджете средства на установку глушителей или звукоизолирующих кожухов, если они будут устанавливаться в помещениях, где находятся люди, или рядом с ними.

Один нюанс: звуковое давление, взвешенное по шкале А (дБ(А)), является стандартным показателем, однако оно недооценивает низкочастотный шум. Звуки, возникающие при прохождении воздуха через лопасти радиальных и лопастных вентиляторов с загнутыми вперед лопастями, могут субъективно восприниматься как раздражающие, даже если показатели дБ(А) кажутся приемлемыми. В публикации AMCA № 303 изложена методика испытаний для оценки шума вентиляторов.

Пространство: Вентиляторы с лопастями, загнутыми вперед, выигрывают в компактности: их широкие и неглубокие рабочие колеса обеспечивают наибольшее соотношение расхода воздуха к объёму. Вентиляторы с лопастями, загнутыми назад, требуют наибольшего пространства для выполнения заданной задачи. Радиальные вентиляторы занимают промежуточное положение, но требуют дополнительного свободного пространства для установки шумоглушителей, фильтров и обеспечения доступа.

Бюджет: Здесь следует быть осторожным при сравнении цен покупки. Вентиляторы с вперед изогнутыми лопастями имеют самую низкую первоначальную стоимость, но самое высокое энергопотребление — как правило, на 25% больше, чем у аналогичного вентилятора с назад изогнутыми лопастями. Для двигателя мощностью 15 кВт, работающего 6 000 часов в год при тарифе $0,10 за кВт·ч, эта разница за 10 лет составляет примерно $38 000 в виде дополнительных затрат на электроэнергию. Это значительно превышает разницу в цене вентиляторов. Вопрос бюджета заключается не в том, «какой вентилятор дешевле при покупке?», а в том, «какой вентилятор дешевле в эксплуатации?».

Энергоэффективность, нормативные требования и совокупная стоимость владения

Большинство руководств по сравнению центробежных вентиляторов заканчиваются описанием критериев выбора. Однако есть ещё один аспект, который необходимо учитывать при принятии любого дальновидного решения о закупках: нормативные и экономические факторы, определяющие, какие типы вентиляторов являются выгодными инвестициями в долгосрочной перспективе.

Наиболее значимым изменением в нормативных требованиях, влияющим на выбор центробежных вентиляторов, является стандарт ASHRAE 90.1-2019, который заменил прежний показатель эффективности вентилятора (FEG) на энергетический индекс вентилятора (FEI), рассчитываемый в соответствии со стандартом AMCA 208. FEI представляет собой показатель «провод-воздух»: он сравнивает фактическую потребляемую электрическую мощность вентилятора с мощностью эталонного вентилятора в той же рабочей точке. Значение FEI, равное 1,00, означает, что вентилятор работает точно так же, как эталонный; значение FEI выше 1,00 означает, что он более эффективен.

В разделе 6.5.3.1.3 стандарта ASHRAE 90.1-2019 установлено требование, согласно которому для большинства вентиляторов с постоянной скоростью, мощность которых превышает 1 hp (номинальная мощность двигателя 0,75 кВт), показатель FEI должен быть не менее 1,00. Это требование не носит теоретический характер. Оно имеет силу закона в юрисдикциях, которые приняли версию типового энергетического кодекса 2019 года или более поздние версии.

Что это означает для выбора типа вентилятора? Вентиляторы с прямыми лопастями, пиковая статическая эффективность которых составляет 60–65%, в большинстве реальных рабочих точек не достигают показателя FEI 1,00. Если вы сегодня выберете вентилятор с прямыми лопастями для нового строительного проекта, вы, возможно, выбираете устаревшее решение. Установка такого вентилятора может быть запрещена законом в юрисдикциях, следующих строительным нормам цикла 2019 года. Вентиляторы с обратноизогнутыми лопастями и аэродинамическими лопастями, имеющие КПД 80–90%, с запасом превышают пороговое значение FEI.

В Европе существует параллельный механизм регулирования: Регламент ЕС № 327/2011 (Директива ErP, лот 11) устанавливает минимальные требования к эффективности вентиляторов мощностью от 125 Вт до 500 кВт, используя целевой показатель минимальной эффективности (MEI). Хотя в некоторых категориях эти требования менее строгие, чем FEI, они подкрепляют ту же тенденцию: минимальная эффективность вентиляторов повышается, а модели с низкой эффективностью постепенно вытесняются с рынка в результате регулирования.

Анализ затрат за весь срок эксплуатации подтверждает целесообразность данного норматива. Рассмотрим центробежный вентилятор с двигателем мощностью 15 кВт, работающий 6 000 часов в год, при промышленном тарифе на электроэнергию $0,10/кВт·ч:

За 10-летний срок эксплуатации разница в затратах на электроэнергию между наиболее и наименее эффективными типами вентиляторов превышает стоимость самого вентилятора на порядок. С экономической точки зрения выбор типа вентилятора — это, прежде всего, решение, связанное с энергопотреблением.

Если заглянуть в будущее, то двигатели с постоянными магнитами и электронной коммутацией (EC) начинают менять ситуацию в области эффективности центробежных вентиляторов. Двигатели EC демонстрируют на 5–15 процентных пунктов более высокий КПД по сравнению с традиционными асинхронными двигателями переменного тока, особенно при частичной нагрузке. В сочетании с рабочими колесами с обратно изогнутыми лопастями или аэродинамическими профилями можно достичь КПД системы «от провода до воздуха» выше 80%. В настоящее время центробежные вентиляторы с двигателями EC наиболее распространены в диапазоне мощностей до 5 кВт, однако эта технология активно масштабируется в сторону увеличения мощности. Для применений с сильно изменяющимися рабочими циклами сочетание эффективности двигателя EC и аэродинамических характеристик рабочего колеса с обратно изогнутыми лопастями позволяет сократить срок окупаемости до менее чем двух лет.

Список литературы

• Американское общество инженеров по отоплению, холодильному оборудованию и кондиционированию воздуха (ASHRAE). «Стандарт ANSI/ASHRAE/IES 90.1-2019 — Энергетический стандарт для зданий, за исключением малоэтажных жилых зданий». Раздел 6.5.3.1.3.
• Международная ассоциация по вентиляции и регулированию воздушных потоков (AMCA). «Стандарт ANSI/AMCA 208-18 — Расчет энергетического индекса вентилятора».
• Кори, В.Т.В. (Билл). Вентиляторы и вентиляция: практическое руководство. Elsevier Science, 2005. ISBN: 978-0-08-044626-4.
• Журнал «ICC Building Safety». «Положения о эффективности вентиляторов в типовых энергетических кодексах и стандартах».
• Ассоциация по вентиляции и климатизации (AMCA). «Публикация AMCA № 303 — Применение номинальных значений уровня звуковой мощности для вентиляторов».
• Европейская комиссия. «Регламент Комиссии (ЕС) № 327/2011 — Требования к экодизайну вентиляторов, приводимых в действие двигателями с потребляемой электрической мощностью от 125 Вт до 500 кВт».
• ACDCECFAN. «Продукция: центробежные вентиляторы».