Механизмы нагнетания газа, создающие напор до 30 килопаскалей, принято называть вентиляторами, устройства с давлением нагнетания от 30 до 200 килопаскалей относят к воздуходувкам (газодувкам), наконец, аппараты, создающие давление более 200 килопаскалей, называют компрессорами.
Вентиляторы, в свою очередь, делятся на центробежные (радиальные), осевые (аксиальные) и тангенциальные. Каждый из этих видов представлен множеством подвидов, отличающихся формой, расположением и количеством лопастей.
В классических кондиционерах воздуха предпочтительный тип вентилятора определяется требуемой величиной статического давления, ограничениями, связанными с уровнем шума, мощностью электродвигателя, а также величиной и формой воздушного потока, в формировании которого помимо крыльчатки вентилятора участвуют приводящий ее в движение мотор, теплообменник и корпус кондиционера.
В бытовых оконных кондиционерах на уличной стороне, как правило, устанавливается осевой вентилятор пропеллерного типа, а на стороне, обращенной внутрь помещения, — вентилятор типа «сирокко» (тангенциальный). Сравнительно небольшой внутренний объем такого кондиционера разделен на наружную и внутреннюю стороны, и расположение компонентов — теплообменников, вентиляторов, моторов — подчинено этому разделению. Направления воздушных потоков в этом случае представляют собой ломаные линии, которые начинаются в точке забора воздуха с наружной или внутренней стороны и проходят через теплообменники и вентиляторы. Ломаный характер воздушного потока создает дополнительное аэродинамическое сопротивление и повышает уровень шума, требуя большей мощности от вентилятора по сравнению с ситуацией, если бы тот создавал сравнимый по силе прямолинейный поток. С внешней стороны воздух, поступивший через решетки сверху и по бокам корпуса, подается пропеллерной крыльчаткой на теплообменник у задней стенки, после чего выбрасывается наружу. Идеальное направление поступления приточного воздуха на пропеллерную крыльчатку — параллельно оси, однако в случае оконного кондиционера воздух поступает практически под прямым углом к оси вентилятора, что ведет к повышению уровня шума и снижению эффективности работы. Со стороны помещения воздух, прошедший через теплообменник, поступает на вентилятор с крыльчаткой типа «сирокко» и выдувается через выпускное отверстие, где меняет направление на 90 градусов, попадает на верхнюю стенку корпуса, после чего вновь поворачивает на 90 градусов и попадает в помещение через отверстие на передней панели кондиционера.
В наружных блоках сплит-систем воздух движется по более простой траектории по сравнению с оконными кондиционерами. Под действием вентилятора с крыльчаткой пропеллерного типа воздух извне проходит через теплообменник и затем выдувается наружу через выходное отверстие. В этом случае воздушный поток направлен параллельно оси крыльчатки и практически не встречает препятствий, которые приводили бы к росту уровня шума и требовали повышенной мощности от вентилятора. В случае настенных или напольных внутренних блоков воздух извне проходит через теплообменник и сравнительно плавно выдувается через выходное отверстие благодаря тангенциальному вентилятору, установленному параллельно теплообменнику. Тангенциальные вентиляторы отличаются большей компактностью по сравнению, например, с осевыми, однако менее эффективны из-за сложной конфигурации воздушного потока, формирующегося внутри цилиндрической секции, одна часть которой выступает стороной всасывания, а другая — стороной нагнетания.
Стараясь добиться наивысшей эффективности, компании, занимающиеся выпуском сплит-систем, стараются добиться оптимального взаимного расположения теплообменников, вентиляторов и стенок корпуса. Производители кондиционеров также разрабатывают вентиляторы собственной конструкции, форма которых наилучшим образом будет подходить к другим компонентам блоков. При этом крыльчатки и моторы для вентиляционного оборудования, канальных систем, а также мощные вентиляторы промышленного назначения выпускаются как самостоятельные изделия такими компаниями, как Panasonic, Mitsubishi Electric, ebm-papst и Ziehl-Abegg.
Энергопотребление вентилятора зависит как от формы и типа крыльчатки, так и от используемого мотора. В последние годы значительное развитие получило направление инверторного управления работой электродвигателей. На первом этапе инверторы применялись для управления скоростью вращения компрессора, чтобы его производительность соответствовала текущей нагрузке. Сначала это были инверторы переменного тока для управления, соответственно, моторами переменного тока. Затем появились DC‑инверторы для моторов постоянного тока, обеспечивающие значительную эффективность при низких скоростях вращения и позволяющие добиться большей теплопроизводительности. На смену DC‑инверторам с
Одновременно с этим происходила эволюция и в мире моторов: от изделий переменного тока к бесколлекторным (бесщеточным) электродвигателям постоянного тока. На смену роторам с магнитами у поверхности пришли роторы с внутренними магнитами. Статоры также видоизменились — вместо параллельной обмотки стала применяться концентрированная с явными полюсами, что привело к повышению эффективности, расширению диапазона рабочих скоростей, снижению уровня шума, вибрации и энергопотребления. Кроме того, интеллектуальные блоки питания — коммутирующие устройства для управления бесколлекторными электродвигателями постоянного тока — оптимизировали тепловыделение, сделали моторы компактнее, надежнее и дешевле. Тем не менее инверторное управление электродвигателями сопряжено с рядом проблем, требующих пристального внимания. Одна из них — электролитическая коррозия подшипников вентилятора из-за утечки слабых токов из инвертора.
В последние годы в нормативных документах, регламентирующих энергопотребление кондиционеров воздуха, стали учитываться новые параметры, такие как годовой показатель производительности (APF), сезонный и интегральный показатели энергоэффективности (SEER и IEER соответственно), точнее отражающие характеристики систем при работе в реальных условиях, то есть при частичной нагрузке. Требования новых нормативов заставляют производителей уделять больше внимания повышению энергоэффективности не только при номинальной, но и при частичной — средней и малой — нагрузке. Возможности традиционного подхода к снижению энергопотребления кондиционера за счет управления скоростью вращения компрессора уже практически исчерпаны. Дальнейшие перспективы в этом направлении связаны с внедрением инверторов для управления электродвигателями вентиляторов. Уже сегодня подобные решения используются в серийно выпускаемых сплит-системах.
1 января 2018 года был ужесточен действующий в США стандарт, регламентирующий минимально допустимую энергетическую эффективность кондиционеров воздуха и тепловых насосов коммерческого назначения. В 2023 году, с началом реализации второй фазы данного стандарта, эти требования станут еще строже. Чтобы соответствовать им, производителям приходится использовать инверторы для управления как компрессорами, так и моторами вентиляторов наружных и внутренних блоков. В результате в США наблюдается процесс, который можно назвать «повальной инверторизацией». Меры по повышению эффективности, по мнению министерства энергетики США, позволят существенно снизить энергопотребление и объемы парниковых выбросов.
По материалам JARN
Ассоциация Предприятий Индустрии Климата (АПИК) была создана в 1997 г. В настоящий момент АПИК объединяет около 100 профессиональных климатических компаний России.
Основная цель АПИК – совместное решение проблем российского климатического бизнеса, утверждение цивилизованных форм работы и принципов здоровой конкуренции, пропаганда передовой техники и технологий, защита интересов российских поставщиков климатической техники и услуг.
Выставка «МИР КЛИМАТА ЭКСПО» — главное событие климатической индустрии Производители, заводы, дистрибьюторы и оптовые поставщики климатического оборудования на выставке представляют рынку новинки кондиционирования, отопления, вентиляции, промышленного холода.
Присоединяйтесь к главному событию климатической индустрии и приходите на выставку «МИР КЛИМАТА ЭКСПО».
Единственное учебное заведение, после которого специалисты сразу могут успешно работать в климатических компаниях.
Обучение происходит на производственной базе, оснащенная учебными стендами и климатическими установками: центральные системы кондиционирования, бытовые и полупромышленные кондиционеры, тепловое оборудование.
