Kipas untuk sistem ventilasi saluran
Modul ini membahas kipas sentrifugal dan aksial yang digunakan untuk sistem ventilasi saluran dan mempertimbangkan aspek-aspek tertentu, termasuk karakteristik dan atribut operasionalnya.
Dua jenis kipas umum yang digunakan dalam layanan bangunan untuk sistem saluran secara umum disebut sebagai kipas sentrifugal dan aksial – nama yang berasal dari arah aliran udara yang ditentukan melalui kipas.Kedua jenis ini sendiri dibagi menjadi beberapa subtipe yang telah dikembangkan untuk memberikan karakteristik aliran/tekanan volume tertentu, serta atribut operasional lainnya (termasuk ukuran, kebisingan, getaran, kemudahan dibersihkan, pemeliharaan, dan ketahanan).
Tabel 1: AS dan Eropa menerbitkan data efisiensi kipas puncak untuk kipas dengan diameter >600mm
Beberapa jenis kipas yang lebih sering ditemui yang digunakan dalam HVAC tercantum dalam Tabel 1, bersama dengan efisiensi puncak indikatif yang telah dikumpulkan1 dari data yang diterbitkan oleh sejumlah pabrikan AS dan Eropa.Selain itu, kipas 'plug' (yang sebenarnya merupakan varian dari kipas sentrifugal) semakin populer dalam beberapa tahun terakhir.
Gambar 1: Kurva kipas umum.Penggemar sejati dapat sangat berbeda dari kurva yang disederhanakan ini
Karakteristik kurva kipas ditunjukkan pada Gambar 1. Ini adalah kurva yang dilebih-lebihkan dan diidealkan, dan kipas sebenarnya mungkin berbeda dari ini;namun, mereka cenderung menunjukkan atribut yang serupa.Ini termasuk area ketidakstabilan yang disebabkan oleh perburuan, di mana kipas dapat berputar di antara dua kemungkinan laju aliran pada tekanan yang sama atau sebagai akibat dari kipas mati (lihat Kotak aliran udara terhenti).Produsen juga harus mengidentifikasi rentang kerja 'aman' yang disukai dalam literatur mereka.
Penggemar sentrifugal
Dengan kipas sentrifugal, udara masuk ke impeler sepanjang sumbunya, kemudian dikeluarkan secara radial dari impeler dengan gerakan sentrifugal.Kipas ini mampu menghasilkan tekanan tinggi dan laju aliran volume tinggi.Sebagian besar kipas sentrifugal tradisional tertutup dalam wadah tipe gulungan (seperti pada Gambar 2) yang berfungsi untuk mengarahkan udara yang bergerak dan secara efisien mengubah energi kinetik menjadi tekanan statis.Untuk menggerakkan lebih banyak udara, kipas dapat dirancang dengan impeller 'double width double inlet', memungkinkan udara masuk di kedua sisi casing.
Gambar 2: Kipas sentrifugal dalam gulungan casing, dengan impeler miring ke belakang
Ada beberapa bentuk sudu yang dapat membentuk impeler, dengan jenis utama melengkung ke depan dan melengkung ke belakang – bentuk sudu akan menentukan kinerjanya, efisiensi potensial, dan bentuk kurva kipas yang khas.Faktor lain yang akan mempengaruhi efisiensi kipas adalah lebar roda impeler, ruang bebas antara kerucut saluran masuk dan impeler yang berputar, dan area yang digunakan untuk mengeluarkan udara dari kipas (yang disebut 'area semburan') .
Kipas angin jenis ini secara tradisional digerakkan oleh motor dengan susunan sabuk dan puli.Namun, dengan peningkatan kontrol kecepatan elektronik dan peningkatan ketersediaan motor komutasi elektronik ('EC' atau tanpa sikat), penggerak langsung menjadi lebih sering digunakan.Hal ini tidak hanya menghilangkan inefisiensi yang melekat pada penggerak sabuk (yang mungkin berkisar antara 2% hingga lebih dari 10%, tergantung pada perawatan2) tetapi juga cenderung mengurangi getaran, mengurangi perawatan (lebih sedikit bantalan dan persyaratan pembersihan) dan membuat perakitan lebih kompak.
Kipas sentrifugal melengkung ke belakang
Kipas melengkung ke belakang (atau 'miring') dicirikan oleh bilah yang miring menjauhi arah rotasi.Mereka dapat mencapai efisiensi hingga 90% saat menggunakan bilah aerofoil, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, atau dengan bilah polos yang dibentuk dalam tiga dimensi, dan sedikit lebih sedikit saat menggunakan bilah lengkung polos, dan lebih sedikit lagi saat menggunakan bilah miring ke belakang pelat datar sederhana.Udara meninggalkan ujung impeller dengan kecepatan yang relatif rendah, sehingga kerugian gesekan di dalam casing rendah dan kebisingan yang dihasilkan udara juga rendah.Mereka mungkin terhenti di ujung kurva operasi.Impeler yang relatif lebih lebar akan memberikan efisiensi terbesar, dan dapat dengan mudah menggunakan bilah berprofil aerofoil yang lebih besar.Impeler yang ramping akan menunjukkan sedikit manfaat dari penggunaan aerofoil sehingga cenderung menggunakan bilah pelat datar.Kipas melengkung ke belakang sangat terkenal karena kapasitasnya untuk menghasilkan tekanan tinggi yang dikombinasikan dengan kebisingan rendah, dan memiliki karakteristik daya yang tidak kelebihan beban – ini berarti bahwa ketika resistansi berkurang dalam suatu sistem dan laju aliran meningkat, daya yang ditarik oleh motor listrik akan berkurang. .Konstruksi kipas melengkung ke belakang cenderung lebih kuat dan agak lebih berat daripada kipas melengkung ke depan yang kurang efisien.Kecepatan udara yang relatif lambat melintasi bilah dapat memungkinkan akumulasi kontaminan (seperti debu dan minyak).
Gambar 3: Ilustrasi impeler kipas sentrifugal
Kipas sentrifugal melengkung ke depan
Kipas melengkung ke depan dicirikan oleh sejumlah besar bilah melengkung ke depan.Karena mereka biasanya menghasilkan tekanan yang lebih rendah, mereka lebih kecil, lebih ringan dan lebih murah daripada kipas melengkung ke belakang bertenaga setara.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 dan Gambar 4, impeler kipas jenis ini akan mencakup lebih dari 20 bilah yang dapat sesederhana dibentuk dari satu lembaran logam.Efisiensi yang ditingkatkan diperoleh dalam ukuran yang lebih besar dengan bilah yang dibentuk secara individual.Udara meninggalkan ujung sudu dengan kecepatan tangensial yang tinggi, dan energi kinetik ini harus diubah menjadi tekanan statis di dalam selubung – hal ini mengurangi efisiensi.Mereka biasanya digunakan untuk volume udara rendah hingga sedang pada tekanan rendah (biasanya <1,5 kPa), dan memiliki efisiensi yang relatif rendah di bawah 70%.Scroll casing sangat penting untuk mencapai efisiensi terbaik, karena udara meninggalkan ujung bilah dengan kecepatan tinggi dan digunakan untuk mengubah energi kinetik menjadi tekanan statis secara efektif.Mereka bekerja pada kecepatan rotasi rendah dan, karenanya, tingkat kebisingan yang dihasilkan secara mekanis cenderung lebih rendah daripada kipas melengkung ke belakang dengan kecepatan lebih tinggi.Kipas memiliki karakteristik daya kelebihan beban saat beroperasi dengan resistansi sistem yang rendah.
Gambar 4: Kipas sentrifugal melengkung ke depan dengan motor integral
Kipas ini tidak cocok jika, misalnya, udaranya sangat terkontaminasi debu atau membawa tetesan minyak yang terbawa.
Gambar 5: Contoh kipas steker yang digerakkan langsung dengan bilah melengkung ke belakang
Kipas sentrifugal berbilah radial
Kipas sentrifugal berbilah radial memiliki keuntungan karena dapat memindahkan partikel udara yang terkontaminasi dan pada tekanan tinggi (di urutan 10kPa) tetapi, berjalan pada kecepatan tinggi, sangat bising dan tidak efisien (<60%) sehingga tidak boleh digunakan untuk tujuan umum HVAC.Ini juga menderita karakteristik daya kelebihan beban - karena resistansi sistem berkurang (mungkin dengan pembukaan peredam kontrol volume), daya motor akan naik dan, tergantung pada ukuran motor, mungkin 'kelebihan beban'.
Pasang kipas
Alih-alih dipasang di casing gulir, impeler sentrifugal yang dirancang khusus ini dapat digunakan langsung di casing unit penanganan udara (atau, memang, di saluran atau pleno apa pun), dan biaya awalnya cenderung lebih rendah daripada ditempatkan kipas sentrifugal.Dikenal sebagai kipas sentrifugal 'pleno', 'plug' atau hanya 'unhoused', ini dapat memberikan beberapa keuntungan ruang tetapi dengan harga efisiensi operasi yang hilang (dengan efisiensi terbaik serupa dengan kipas sentrifugal melengkung ke depan).Fan akan menarik udara masuk melalui inlet cone (dengan cara yang sama seperti fan rumahan) tetapi kemudian melepaskan udara secara radial di sekitar lingkar luar 360° dari impeller.Mereka dapat memberikan fleksibilitas yang besar untuk koneksi outlet (dari pleno), yang berarti bahwa mungkin ada lebih sedikit kebutuhan untuk tikungan yang berdekatan atau transisi tajam dalam pekerjaan saluran yang dengan sendirinya akan menambah penurunan tekanan sistem (dan, karenanya, daya kipas tambahan).Efisiensi sistem secara keseluruhan dapat ditingkatkan dengan menggunakan entri mulut lonceng ke saluran yang meninggalkan pleno.Salah satu keuntungan dari plug fan adalah peningkatan performa akustiknya, yang sebagian besar dihasilkan dari penyerapan suara di dalam pleno dan kurangnya jalur 'penglihatan langsung' dari impeller ke mulut saluran kerja.Efisiensi akan sangat bergantung pada lokasi kipas di dalam pleno dan hubungan kipas dengan saluran keluarnya – pleno digunakan untuk mengubah energi kinetik di udara sehingga meningkatkan tekanan statis.Kinerja yang sangat berbeda dan stabilitas operasi yang berbeda akan bergantung pada jenis impeler – impeler aliran campuran (menyediakan kombinasi aliran radial dan aksial) telah digunakan untuk mengatasi masalah aliran akibat pola aliran udara radial yang kuat yang dibuat menggunakan impeler sentrifugal sederhana3.
Untuk unit yang lebih kecil, desainnya yang ringkas sering dilengkapi dengan penggunaan motor EC yang mudah dikontrol.
Penggemar aksial
Pada kipas aliran aksial, udara melewati kipas sejalan dengan sumbu rotasi (seperti yang ditunjukkan pada kipas aksial tabung sederhana pada Gambar 6) – tekanan dihasilkan oleh gaya angkat aerodinamis (mirip dengan sayap pesawat terbang).Ini bisa relatif kompak, biaya rendah dan ringan, sangat cocok untuk menggerakkan udara melawan tekanan yang relatif rendah, sehingga sering digunakan dalam sistem ekstrak di mana penurunan tekanan lebih rendah dari sistem pasokan - pasokan biasanya termasuk penurunan tekanan semua AC. komponen di unit penanganan udara.Ketika udara meninggalkan kipas aksial sederhana, itu akan berputar karena rotasi yang diberikan pada udara saat melewati impeller - kinerja kipas dapat ditingkatkan secara signifikan dengan baling-baling pemandu hilir untuk memulihkan pusaran, seperti pada baling-baling kipas aksial ditunjukkan pada Gambar 7. Efisiensi kipas aksial dipengaruhi oleh bentuk sudu, jarak antara ujung sudu dan selubung di sekitarnya, dan pemulihan pusaran.Nada bilah dapat diubah untuk memvariasikan keluaran kipas secara efisien.Dengan membalikkan putaran kipas aksial, aliran udara juga dapat dibalik – meskipun kipas akan dirancang untuk bekerja pada arah utama.
Gambar 6: Kipas aliran aksial tabung
Kurva karakteristik untuk kipas aksial memiliki wilayah kios yang membuatnya tidak sesuai untuk sistem dengan rentang kondisi operasi yang sangat beragam, meskipun memiliki keunggulan karakteristik daya yang tidak kelebihan beban.
Gambar 7: Kipas aliran aksial baling-baling
Kipas aksial baling-baling bisa seefisien kipas sentrifugal melengkung ke belakang, dan mampu menghasilkan aliran tinggi pada tekanan yang masuk akal (biasanya sekitar 2kPa), meskipun cenderung menimbulkan lebih banyak kebisingan.
Kipas aliran campuran adalah pengembangan dari kipas aksial dan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8, memiliki impeler berbentuk kerucut di mana udara ditarik secara radial melalui saluran yang mengembang dan kemudian dilewatkan secara aksial melalui baling-baling pemandu pelurus.Tindakan gabungan dapat menghasilkan tekanan jauh lebih tinggi daripada yang mungkin dengan kipas aliran aksial lainnya.Efisiensi dan tingkat kebisingan dapat serupa dengan kipas sentrifugal kurva mundur.
Gambar 8: Kipas inline aliran campuran
Pemasangan kipas angin
Upaya untuk memberikan solusi kipas yang efektif mungkin sangat dirusak oleh hubungan antara kipas dan jalur saluran lokal untuk udara.
Waktu posting: Jan-07-2022