وقتی سه سال پیش به عنوان تامین کننده هواکش جریان محوری شروع به کار کردم، به سرعت فهمیدم که یک فن جریان محوری عالی به تنهایی کارایی خوبی ندارد. سال گذشته یک مشتری در صنعت تولید داشتیم که یک واحد جریان محوری پرقدرت از ما خرید اما مجبور شد ظرف یک ماه آن را برگرداند. موضوع؟ سیستم مجرای هوای آنها طراحی ضعیفی داشت - اندازه نامناسب، سطوح ناهموار داخلی و چرخش های نامناسب به این معنی بود که فن 30٪ انرژی خود را صرف فشار دادن هوا از طریق کانال ها هدر می داد و جریان هوا در ایستگاه های کاری آنها به سختی 60٪ از نیاز آنها بود. این تجربه نقطه مهمی را به خانه هدایت کرد: طراحی یک سیستم مجرای هوا برای یک هواکش جریان محوری فقط یک فکر بعدی نیست - این پایه و اساس تهویه کارآمد است. امروز، من می‌خواهم شما را از طریق مراحل علمی و عملی انجام درست این کار، برگرفته از پروژه‌های واقعی که پشتیبانی کرده‌ایم، راهنمایی کنم تا به شما کمک کنم از اشتباهی که سازنده را ناامید کرد، اجتناب کنید.
ابتدا، اجازه دهید با اصول اولیه شروع کنیم: درک نحوه تعامل هواکش های جریان محوری با کانال. فن های محوری هوا را به موازات محور فن حرکت می دهند، که آنها را برای کاربردهای با حجم بالا و فشار کم - انبارها، معادن یا ساختمان های تجاری ایده آل می کند. اما اگر سیستم کانال برای مطابقت با منحنی عملکرد آنها مهندسی نشده باشد، کارایی آنها به شدت کاهش می یابد. هر فن جریان محوری برای داشتن یک درجه فشار استاتیک خاص آزمایش می شود و سیستم کانال شما باید طوری طراحی شود که در آن محدوده کار کند. اگر کانال های شما مقاومت بیش از حد (فشار استاتیک) ایجاد کنند، فن با سرعت جریان کمتری کار می کند، انرژی بیشتری مصرف می کند و احتمالاً بیش از حد گرم می شود. اگر مقاومت خیلی کمی وجود داشته باشد، فن ممکن است فراتر از محدودیت های طراحی خود سرعت بگیرد و طول عمر آن را کوتاه کند.
بیایید روند طراحی گام به گام را با مهمترین بخش شروع کنیم: محاسبه جریان هوا و فشار استاتیک مورد نیاز شما. شما نمی توانید بدون دانستن مقدار هوای مورد نیاز برای حرکت، و میزان مقاومت سیستم شما، یک کانال طراحی کنید. برای اکثر کاربردها، با نرخ تعویض هوا شروع کنید: به عنوان مثال، یک انبار ممکن است به 6 تا 10 تعویض هوا در ساعت نیاز داشته باشد، در حالی که یک معدن زغال سنگ (پنکه های تهویه معدن زغال سنگ ما را بررسی کنید | فن های محوری ضد انفجار برای واحدهای معدن تخصصی) ممکن است به 12 یا بیشتر برای پاکسازی گرد و غبار و گازها نیاز داشته باشد. برای محاسبه حجم جریان هوا (CFM یا فوت مکعب در دقیقه)، حجم اتاق (طول x عرض x ارتفاع) را در نرخ تغییر هوای مورد نظر خود ضرب کنید. در مرحله بعد، کل فشار استاتیک سیستم کانال خود را محاسبه کنید، که شامل تلفات اصطکاک از دیواره کانال، تلفات دینامیکی از پیچ‌ها و اتصالات، و فشار مورد نیاز برای هر توری یا تجهیزات انتهایی است. یک اشتباه رایج در اینجا دست کم گرفتن تلفات دینامیکی است – یک چرخش تند 90 درجه می تواند به اندازه 10 فوت مجرای مستقیم فشار بیافزاید، بنابراین از این محاسبه کوتاهی نکنید.
هنگامی که اعداد جریان هوا و فشار استاتیک خود را دریافت کردید، گام بعدی انتخاب اندازه و متریال مناسب کانال است. اندازه کانال همه چیز در مورد متعادل کردن سرعت هوا و کاهش اصطکاک است. سرعت هوای بالا (بیش از 1500 FPM برای کانال های ورق فلزی) ممکن است به نظر برسد که به شما امکان می دهد از کانال های کوچکتر استفاده کنید، اما باعث نویز بیشتر، تلفات اصطکاک بیشتر و افزایش خطر تجمع گرد و غبار می شود (که یک مشکل بزرگ در معادن یا فضاهای صنعتی است). برای بیشتر کاربردهای جریان محوری، سرعت هوا بین 800 تا 1200 FPM را هدف قرار می دهیم. برای اندازه‌گیری کانال‌های خود، از نمودار اندازه کانال صنعتی یا فرمولی که CFM، سرعت و مساحت مجرا را مرتبط می‌کند، استفاده کنید. به عنوان مثال، یک کانال با قطر 10 اینچ می تواند تقریباً 1000 CFM را در 1200 FPM تحمل کند، در حالی که یک کانال 12 اینچی می تواند حدود 1450 CFM را با همان سرعت تحمل کند. انتخاب مواد به همان اندازه مهم است: فولاد گالوانیزه برای اکثر کاربردها استاندارد است، اما اگر گازهای دودکش خورنده را جابجا می کنید، چیزی مانند فایبرگلاس یا فولاد روکش شده می خواهید. برای اگزوز گازهای دودکش زیرزمینی، به گزینه های مقاوم در برابر خوردگی نیاز دارید - به فن اگزوز گاز دودکش کانالی ما نگاهی بیندازید، فن Fire برای سیستم هایی که دقیقاً برای این چالش طراحی شده اند.
چیدمان و پیکربندی در مرحله بعدی قرار دارند و اینجاست که بسیاری از طراحی ها اشتباه می کنند. فن های آکسیال زمانی بهترین عملکرد را دارند که هوا بدون تغییر جهت ناگهانی وارد و خارج شود. در صورت امکان، فن را مستقیماً در مسیر مجرای اصلی قرار دهید و از زانوهای تیز درست در ورودی یا خروجی فن اجتناب کنید. اگر باید بچرخید، از زانوهای با شعاع بلند (شعاع 2 تا 3 برابر قطر مجرا) به جای 90s تیز استفاده کنید - این کار باعث کاهش تلفات دینامیک تا 70٪ می شود. یک قانون کلیدی دیگر: مجرای مستقیم را در ورودی فن نگه دارید. اکثر فن های محوری به حداقل 2 تا 3 قطر مجرای مقطع مستقیم قبل از ورودی فن نیاز دارند تا اطمینان حاصل شود که هوا به طور یکنواخت جریان دارد و چرخش ندارد، که باعث کاهش راندمان می شود. ما این را از یک مشتری پشت بام در سال گذشته آموختیم: آنها یک فن اگزوز محوری با زانویی تیز درست در ورودی نصب کردند و جریان هوای آنها 25٪ کمتر از حد انتظار بود. بعد از اینکه چیدمان را طوری تنظیم کردیم که مجرای مستقیم را قبل از فن اضافه کنیم، آنها بدون تغییر خود فن به جریان هدف خود برخورد کردند.
کانال های انشعاب یکی از ویژگی های رایج در انبارها یا فضاهای بزرگ هستند و نیاز به توجه ویژه دارند. هنگامی که یک مجرای اصلی را به دو یا چند شاخه تقسیم می کنید، هر شاخه باید دارای یک دمپر برای تنظیم جریان هوا باشد تا هر منطقه حجم مناسبی داشته باشد. برای به حداقل رساندن افت فشار در اتصال سه راهی، از شاخه 45 درجه به جای 90 درجه استفاده کنید یا شاخه را به اندازه مجرای اصلی طراحی کنید - شاخه های کوچکتر سرعت را افزایش می دهند که منجر به تلفات بیشتر می شود. برای کارگاهی با چندین ایستگاه کاری، واحدهای فن محوری دیواری ما همراه با یک سیستم کانال منشعب به خوبی کار می کنند، زیرا می توانید دمپر هر پنکه دیواری را برای هدف قرار دادن مناطق خاص تنظیم کنید. به عنوان مثال، یک کارگاه 5000 فوت مربعی می‌تواند دارای یک مجرای اصلی باشد که از مرکز عبور می‌کند، با شاخه‌های 10 اینچی که هر ایستگاه کاری را تغذیه می‌کنند، و یک فن محوری دیواری در انتهای آن برای خروج هوا.
لرزش و کنترل صدا دو بخش از طراحی کانال هستند که اغلب نادیده گرفته می شوند و برای ایمنی و راحتی بسیار مهم هستند. فن های محوری هنگام چرخش لرزش ایجاد می کنند و اگر از طریق کانال منتقل شود، می تواند به مرور زمان باعث آسیب شود و صدای بیش از حد ایجاد کند. برای رفع این مشکل، اتصال دهنده های انعطاف پذیر را بین فن و کانال نصب کنید - این بخش های کوتاه، لاستیکی یا پارچه ای هستند که لرزش را جذب می کنند. برای سر و صدا، اگر فضا نیاز به ساکت بودن دارد، مانند یک دفتر در مجاورت یک انبار، داخل کانال را با عایق صوتی بپوشانید. همچنین مطمئن شوید که مجرای هر 6 تا 8 فوت به درستی پشتیبانی می شود تا از حرکت جلوگیری شود. یک مشتری در یک بلندمرتبه مسکونی ماه گذشته با ما تماس گرفت زیرا فن اگزوز پشت بام آنها در حال ساخت راکت در داخل آپارتمان های زیر بود. پس از افزودن کانکتورهای انعطاف پذیر و پوشش کانال، نویز از 58 دسی بل به 32 دسی بل کاهش یافت که به سختی قابل توجه است.
ملاحظات ویژه برای کاربردهای مختلف را نمی توان نادیده گرفت، زیرا سیستم کانال برای یک معدن زغال سنگ بسیار متفاوت از سیستم برای یک دفتر کوچک است. در معدن، اتمسفرهای انفجاری به این معنی است که مجاری شما باید بدون جرقه باشد و فن باید استانداردهای ضد انفجار را رعایت کند - به همین دلیل است که فن های تهویه معدن زغال سنگ ما | فن های محوری ضد انفجار با قطعات مجرای مقاوم در برابر شعله طراحی شده اند. برای اگزوز در پشت بام، باید آب و هوا را در نظر بگیرید: خروجی مجرای خروجی باید از ساختمان زاویه داشته باشد تا از ورود باران جلوگیری شود، و برای جلوگیری از ورود آفات، یک صفحه پرنده اضافه کنید. صفحه سازنده فن دریچه هوا سقف اگزوز ما جزئیات بیشتری در مورد طراحی کانال های مخصوص پشت بام دارد، از جمله هودهای آب و هوا که مقاومت در برابر باد را کاهش می دهند. برای گازهای دودکش با دمای بالا، مواد مجرای باید در برابر حرارت مقاوم باشند، و برای جلوگیری از اتلاف گرما و محافظت از محیط اطراف، باید مجرا را عایق بندی کنید - این جایی است که فن خروجی گاز دودکش Ducted ما وارد می شود که برای این شرایط سخت طراحی شده است.
تست و تعادل مرحله نهایی است و حتی اگر همه محاسبات را به درستی انجام داده باشید، غیرقابل مذاکره است. هنگامی که سیستم کانال شما نصب شد، از بادسنج برای اندازه گیری جریان هوا در هر توری و در خروجی فن استفاده کنید. این اعداد را با انتظارات طراحی خود مقایسه کنید - اگر هر ناحیه کم است، دمپرها را برای متعادل کردن سیستم تنظیم کنید. همچنین، فشار استاتیک فن را بررسی کنید تا مطمئن شوید که در محدوده طراحی خود کار می کند. اگر بیش از حد بالا باشد، ممکن است انسداد یا نشتی در مجرا داشته باشید. سال گذشته، یک شرکت ساختمانی که ما با آن کار می کردیم، یک سیستم کانالی نصب کرد که روی کاغذ عالی به نظر می رسید، اما شکاف کوچکی در یک اتصال داشت که 15 درصد هوا را نشت می کرد. آنها پس از آب بندی اتصالات با ماستیک، جریان هوای مورد نیاز خود را بدون ارتقاء فن به دست آوردند و در هزینه های انرژی هزاران صرفه جویی کردند.
به عنوان یک تامین کننده هواکش جریان محوری، من از نزدیک دیدم که چگونه یک سیستم کانالی با طراحی خوب، یک فن خوب را به یک راه حل تهویه عالی تبدیل می کند. این فقط انتقال هوا از نقطه A به نقطه B نیست - بلکه در مورد حرکت مقدار مناسب هوا، با سرعت مناسب، با حداقل انرژی، بدون صدا و بدون اتلاف است. چه در حال طراحی سیستمی برای انبار، معدن، اگزوز پشت بام یا کارگاه هستید، نکته کلیدی این است که ابعاد کانال، طرح و مواد خود را با کاربرد خاص خود مطابقت دهید و هرگز از مرحله تست و تعادل صرفنظر نکنید.
اگر در حال برنامه ریزی یک پروژه تهویه جریان محوری هستید و برای طراحی سیستم کانال مناسب به کمک نیاز دارید، یا به دنبال یک هواکش جریان محوری مطمئن هستید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. تیم ما با صدها مشتری در صنایع مختلف، از نصب پنکه های دیواری کوچک گرفته تا سیستم های تهویه معدنی در مقیاس بزرگ، کار کرده است و ما می توانیم راهنمایی های سفارشی متناسب با فضا و نیازهای شما ارائه دهیم. اجازه ندهید یک سیستم مجرای با طراحی ضعیف عملکرد فن شما را تضعیف کند - امروز برای تهیه و مشاوره با ما تماس بگیرید.
مراجع
ASHRAE Handbook – برنامه های HVAC، فصل 18: تهویه صنعتی
مک کویستون، اف سی، پارکر، جی دی، و اسپیتلر، جی دی (2005). گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع: تجزیه و تحلیل و طراحی. جان وایلی و پسران، شرکت
استانداردهای تهویه اداره بهداشت و ایمنی معدن زغال سنگ (CMHSA) برای معادن زیرزمینی
استاندارد 90.1 مؤسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI)/ASHRAE: استاندارد انرژی برای ساختمان‌ها به استثنای ساختمان‌های مسکونی کم‌مرتبه
