Dva bežné typy ventilátorov používané v technických zariadeniach budov pre potrubné systémy sa všeobecne označujú ako odstredivé a axiálne ventilátory – názov odvodený od určujúceho smeru prúdenia vzduchu cez ventilátor. Tieto dva typy sa delia na niekoľko podtypov, ktoré boli vyvinuté tak, aby poskytovali špecifické charakteristiky objemového prietoku/tlaku, ako aj ďalšie prevádzkové atribúty (vrátane veľkosti, hluku, vibrácií, čistiteľnosti, údržby a robustnosti).

---

Tabuľka 1: Publikované údaje o maximálnej účinnosti ventilátorov s priemerom > 600 mm v USA a Európe

---

Niektoré z najčastejšie sa vyskytujúcich typov ventilátorov používaných v systémoch HVAC sú uvedené v tabuľke 1 spolu s orientačnými maximálnymi účinnosťami, ktoré boli zhromaždené1 z údajov publikovaných rôznymi americkými a európskymi výrobcami. Okrem nich v posledných rokoch rastúcu popularitu zaznamenal „zásuvný“ ventilátor (čo je v skutočnosti variant odstredivého ventilátora).

---

Obrázok 1: Všeobecné krivky ventilátorov. Skutočné ventilátory sa môžu od týchto zjednodušených kriviek značne líšiť.

---

Charakteristické krivky ventilátora sú znázornené na obrázku 1. Ide o prehnané, idealizované krivky a skutočné ventilátory sa od nich môžu líšiť; pravdepodobne však vykazujú podobné vlastnosti. Patria sem oblasti nestability, ktoré sú spôsobené kolísaním, kde ventilátor môže prepínať medzi dvoma možnými prietokmi pri rovnakom tlaku alebo v dôsledku zastavenia ventilátora (pozri Zastavenie skrinky prietoku vzduchu). Výrobcovia by mali vo svojej dokumentácii tiež uviesť preferované „bezpečné“ pracovné rozsahy.

Radiálne ventilátory

Pri odstredivých ventilátoroch vstupuje vzduch do obežného kolesa pozdĺž jeho osi a potom je radiálne vypúšťaný z obežného kolesa odstredivým pohybom. Tieto ventilátory sú schopné generovať vysoké tlaky aj vysoké objemové prietoky. Väčšina tradičných odstredivých ventilátorov je uzavretá v špirálovom kryte (ako na obrázku 2), ktorý slúži na usmernenie pohybujúceho sa vzduchu a efektívnu premenu kinetickej energie na statický tlak. Na presun väčšieho množstva vzduchu môže byť ventilátor navrhnutý s obežným kolesom s „dvojitou šírkou a dvojitým vstupom“, ktoré umožňuje vstup vzduchu na oboch stranách krytu.

---

Obrázok 2: Odstredivý ventilátor v špirálovom telese s dozadu nakloneným obežným kolesom

---

Existuje niekoľko tvarov lopatiek, ktoré môžu tvoriť obežné koleso, pričom hlavnými typmi sú dopredu zahnuté a dozadu zahnuté – tvar lopatky určí jej výkon, potenciálnu účinnosť a tvar charakteristickej krivky ventilátora. Ďalšími faktormi, ktoré ovplyvňujú účinnosť ventilátora, sú šírka obežného kolesa, priestor medzi vstupným kužeľom a rotujúcim obežným kolesom a plocha používaná na výstup vzduchu z ventilátora (tzv. „oblasť prúdenia vzduchu“).

Tento typ ventilátora bol tradične poháňaný motorom s usporiadaním remeňa a kladky. Avšak so zlepšením elektronických regulácií otáčok a zvýšenou dostupnosťou elektronicky komutovaných („EC“ alebo bezkefkových) motorov sa priame pohony používajú čoraz častejšie. To nielenže odstraňuje neefektívnosť vlastnú remeňovému pohonu (ktorá môže byť od 2 % do viac ako 10 % v závislosti od údržby2), ale pravdepodobne tiež zníži vibrácie, zníži náklady na údržbu (menej ložísk a požiadaviek na čistenie) a zvýši kompaktnosť zostavy.

Odstredivé ventilátory s dozadu zahnutými lopatkami

Dozadu zahnuté (alebo „šikmé“) ventilátory sa vyznačujú lopatkami, ktoré sa nakláňajú od smeru otáčania. Pri použití aerodynamických lopatiek, ako je znázornené na obrázku 3, alebo s hladkými lopatkami tvarovanými v troch rozmeroch, môžu dosiahnuť účinnosť až 90 %, o niečo nižšiu pri použití hladkých zahnutých lopatiek a opäť nižšiu pri použití jednoduchých plochých dozadu naklonených lopatiek. Vzduch opúšťa konce obežného kolesa relatívne nízkou rýchlosťou, takže straty trením v kryte sú nízke a hluk generovaný vzduchom je tiež nízky. Môžu sa zastaviť v extrémoch prevádzkovej krivky. Relatívne širšie obežné kolesá poskytnú najväčšiu účinnosť a môžu ľahko využiť robustnejšie aerodynamické profilované lopatky. Štíhle obežné kolesá budú mať malý úžitok z použitia aerodynamických profilov, preto majú tendenciu používať ploché lopatky. Dozadu zahnuté ventilátory sú obzvlášť známe svojou schopnosťou vytvárať vysoké tlaky v kombinácii s nízkou hlučnosťou a majú charakteristiku nepreťažovania – to znamená, že so znižovaním odporu v systéme a zvyšovaním prietoku sa zníži aj výkon odoberaný elektromotorom. Konštrukcia ventilátorov so zahnutými lopatkami bude pravdepodobne robustnejšia a ťažšia ako menej účinný ventilátor so zahnutými lopatkami. Relatívne pomalá rýchlosť prúdenia vzduchu cez lopatky môže umožniť hromadenie nečistôt (ako je prach a mastnota).

---

Obrázok 3: Znázornenie obežných kolies odstredivého ventilátora

---

Dopredu zahnuté odstredivé ventilátory

Ventilátory s dopredu zahnutými lopatkami sa vyznačujú veľkým počtom dopredu zahnutých lopatiek. Keďže zvyčajne vytvárajú nižšie tlaky, sú menšie, ľahšie a lacnejšie ako ekvivalentný ventilátor s dozadu zahnutými lopatkami s pohonom. Ako je znázornené na obrázku 3 a obrázku 4, tento typ obežného kolesa ventilátora bude obsahovať viac ako 20 lopatiek, ktoré môžu byť jednoducho vyrobené z jedného kovového plechu. Zlepšená účinnosť sa dosahuje pri väčších veľkostiach s individuálne tvarovanými lopatkami. Vzduch opúšťa hroty lopatiek vysokou tangenciálnou rýchlosťou a táto kinetická energia sa musí v kryte premeniť na statický tlak – to znižuje účinnosť. Zvyčajne sa používajú pre nízke až stredné objemy vzduchu pri nízkom tlaku (normálne <1,5 kPa) a majú relatívne nízku účinnosť pod 70 %. Špirálový kryt je obzvlášť dôležitý na dosiahnutie najlepšej účinnosti, pretože vzduch opúšťa hrot lopatiek vysokou rýchlosťou a používa sa na efektívnu premenu kinetickej energie na statický tlak. Bežia pri nízkych otáčkach, a preto sú hladiny mechanicky generovaného hluku zvyčajne nižšie ako pri ventilátoroch s vyššími otáčkami. Ventilátor má charakteristiku preťaženia, keď pracuje proti nízkemu odporovému systému.

---

Obrázok 4: Dopredu zahnutý odstredivý ventilátor s integrovaným motorom

---

Tieto ventilátory nie sú vhodné tam, kde je napríklad vzduch silne znečistený prachom alebo unáša kvapôčky tuku.

---

Obrázok 5: Príklad ventilátora s priamym pohonom a dozadu zahnutými lopatkami

---

Radiálne lopatkové odstredivé ventilátory

Radiálny odstredivý ventilátor má výhodu v tom, že dokáže presúvať častice kontaminovaného vzduchu pri vysokom tlaku (rádovo 10 kPa), ale pri vysokých rýchlostiach je veľmi hlučný a neefektívny (<60 %), a preto by sa nemal používať na všeobecné HVAC účely. Trpí tiež charakteristikou preťaženia – so znížením odporu systému (možno otvorením klapiek regulácie objemu) sa výkon motora zvýši a v závislosti od veľkosti motora môže dôjsť k jeho „preťaženiu“.

Zásuvné ventilátory

Namiesto montáže do špirálového krytu sa tieto účelovo navrhnuté odstredivé obežné kolesá môžu použiť priamo v kryte vzduchotechnickej jednotky (alebo dokonca v akomkoľvek potrubí alebo pléne) a ich počiatočné náklady budú pravdepodobne nižšie ako pri krytých odstredivých ventilátoroch. Tieto ventilátory, známe ako „plénum“, „zástrčkové“ alebo jednoducho „nekrytované“, môžu poskytnúť určité priestorové výhody, ale za cenu stratenej prevádzkovej účinnosti (pričom najlepšia účinnosť je podobná ako pri krytých dopredu zahnutých odstredivých ventilátoroch). Ventilátory nasávajú vzduch cez vstupný kužeľ (rovnako ako krytý ventilátor), ale potom radiálne vypúšťajú vzduch po celom 360° vonkajšom obvode obežného kolesa. Môžu poskytnúť veľkú flexibilitu výstupných pripojení (z pléna), čo znamená, že môže byť menej potrebné susedné ohyby alebo ostré prechody v potrubí, ktoré by samy osebe prispeli k poklesu tlaku v systéme (a teda k dodatočnému výkonu ventilátora). Celkovú účinnosť systému možno zlepšiť použitím hrdlových vstupov do potrubí vychádzajúcich z pléna. Jednou z výhod ventilátora s nástrčným ventilom je jeho zlepšený akustický výkon, ktorý je do značnej miery výsledkom pohlcovania zvuku v pléne a absencie „priameho pohľadu“ z obežného kolesa do ústia potrubia. Účinnosť bude veľmi závisieť od umiestnenia ventilátora v pléne a od vzťahu ventilátora k jeho výstupu – plénum sa používa na premenu kinetickej energie vo vzduchu, a tým na zvýšenie statického tlaku. Podstatne odlišný výkon a rôzna stabilita prevádzky budú závisieť od typu obežného kolesa – obežné kolesá so zmiešaným prúdením (poskytujúce kombináciu radiálneho a axiálneho prúdenia) sa používajú na prekonanie problémov s prúdením vyplývajúcich zo silného radiálneho prúdenia vzduchu vytvoreného pomocou jednoduchých odstredivých obežných kolies3.

Pri menších jednotkách je ich kompaktný dizajn často doplnený použitím ľahko ovládateľných EC motorov.

Axiálne ventilátory

V axiálnych ventilátoroch prechádza vzduch ventilátorom v línii s osou otáčania (ako je znázornené na jednoduchom rúrkovom axiálnom ventilátore na obrázku 6) – tlak je vytváraný aerodynamickým vztlakom (podobne ako krídlo lietadla). Tieto ventilátory môžu byť pomerne kompaktné, lacné a ľahké, obzvlášť vhodné na pohyb vzduchu pri relatívne nízkych tlakoch, takže sa často používajú v odsávacích systémoch, kde sú tlakové straty nižšie ako v prívodných systémoch – prívod zvyčajne zahŕňa tlakovú stratu všetkých komponentov klimatizácie vo vzduchotechnickej jednotke. Keď vzduch opúšťa jednoduchý axiálny ventilátor, bude víriť v dôsledku rotácie, ktorá sa prenáša na vzduch pri prechode obežným kolesom – výkon ventilátora sa môže výrazne zlepšiť pomocou vodiacich lopatiek za nimi, ktoré rekuperujú vír, ako v prípade lopatkového axiálneho ventilátora znázorneného na obrázku 7. Účinnosť axiálneho ventilátora je ovplyvnená tvarom lopatky, vzdialenosťou medzi špičkou lopatky a okolitým krytom a rekuperáciou víru. Sklon lopatky sa dá meniť, aby sa efektívne menil výkon ventilátora. Zmenou otáčania axiálnych ventilátorov je možné obrátiť aj prúdenie vzduchu – hoci ventilátor bude navrhnutý tak, aby pracoval v hlavnom smere.

---

Obrázok 6: Rúrkový axiálny ventilátor

---

Charakteristická krivka axiálnych ventilátorov má oblasť zastavenia, ktorá ich môže robiť nevhodnými pre systémy s rôznym rozsahom prevádzkových podmienok, hoci majú výhodu v charakteristike výkonu bez preťaženia.

---

Obrázok 7: Lopatkový axiálny ventilátor

---

Lopatkové axiálne ventilátory môžu byť rovnako účinné ako odstredivé ventilátory so spätnými krivkami a sú schopné produkovať vysoké prietoky pri primeranom tlaku (zvyčajne okolo 2 kPa), hoci je pravdepodobnejšie, že budú vytvárať viac hluku.

Ventilátor so zmiešaným prúdením je vylepšeným variantom axiálneho ventilátora a, ako je znázornené na obrázku 8, má kužeľovité obežné koleso, kde je vzduch radiálne nasávaný cez rozširujúce sa kanály a potom axiálne prechádza cez rovnacie vodiace lopatky. Kombinovaná činnosť môže vytvoriť oveľa vyšší tlak, ako je možné dosiahnuť pri iných axiálnych ventilátoroch. Účinnosť a hladina hluku môžu byť podobné ako pri odstredivom ventilátore so spätnou krivkou.

---

Obrázok 8: Zmiešaný radový ventilátor

---

Inštalácia ventilátora

Snahy o poskytnutie účinného riešenia s ventilátorom môžu byť vážne ohrozené vzťahom medzi ventilátorom a miestnymi vzduchovodmi.

---

Čas uverejnenia: 7. januára 2022