لازمه يك سيستم كار آمد تهويه هواي سرد ، گرم و تخليه هوا انتخاب و كاربري مناسب فن است . نوع فن هاي كه عموما مورد استفاده هستند شامل نوع سانتريفيوژ و نوع محوري اكسيال است.

فن بين كانالي ، در اين فن­ ها، هوا از بخش پروانه به سمت پره ­ها حركت كرده و انرژي جنبشي آن زياد مي­شود. اين انرژي جنبشي قبل از ورود به بخش discharge به انرژي فشاري تبديل شده و در نتيجه فشار هوا بالا مي­رود. هوا  به صورت شعاعي اي( گريز از مركز )در اطراف پروانه پرتاب مي شود براي جهت دادن به حركت و فشار ايجاد شده نياز به يك محفظه حلزوني شكل است.

axial fan فن­هاي اكسيال( محوري)، همانطور كه از نامشان پيداست، جريان هوا را در طول محور خود به حركت درمي­آورند. هوا پس از عبور از پره­ ها، در اثر نيروي ليفت حاصل از ايروديناميك، پرفشار شده و تغيير مسير مي­دهد و پس از عبور از مسير خروجي مجددا تغيير جهت داده و در نهايت در مسير سرعت ورودي به فن، از آن خارج مي­شود. 

اين فن­ ها توانايي توليد  فشارهاي بالا را با بازده زياد داشته  و با بيشتر شرايط فرايندها  كاربردي سازگاري دارند كه اين يكي از مزيت­هاي مهم نوع از فن ها مي­باشد. فن­هاي سانتريفوژ بر اساس نوع پره به چند دسته زير تقسيم مي­شوند:

پره­ هاي ايرفويل (AF )

پره هاي  Airfoil (AF) يا داراي سطوح و لبه هاي صاف و صيقلي هستندكه اين باعث مي شود تا آشتفتگي  turbulence به ميزان زيادي كاهش يافته اين شرايط كاهش عمده اي در ميزان صدا ايجاد شده و افزايش بازده سبب مي شود.

منحني راندمان فشار استاتيك، دبي يا جريان گاز  

انحنا رو به عقب ( BC )backward curved

در اين نوع فن ها گردش پروانه در جهتي است كه پشت به انهناي داخلي تيغه ها يا پره ها است . فن­ هاي BC داراي راندمان كمتري نسبت به فن­ هاي ايرفويل هستند  و مي­توانند گازهاي كه داراي ذرات هستند را نيز  انتقال دهند. چنانچه غلظت مواد همراه سيال يا گاز بالا باشد پره­ هاي شعاعي يا مستقيم در نوك مناسبتر مي باشند.

صاف رو به عقب ( BI ) Backward Inclined

مقايسه عملكرد FC و فن هاي  BI، براي سرعت دوران (S)  مشخص سرعت هوا (V)  در مقايسه دوران پروانه BI به صورت  قابل ملاحظه اي از يك پروانه FC بيشتر است . بنابراين، هنگامي كه يك فن BI انتخاب شده است با هدف  رسيدن به همان

 د بي يا جريان هوا، بايد آن را در حدود دو برابر سرعت يك فن FC براي  عملكرد  مشابه انتخاب نمود. با وجود اين، نياز برق ورودي فن BI كمتر است ، اغلب آن را به يك انتخاب كارآمد تر بدل مي كند.اين افزايش سرعت دوران مستلزم آن است كه با يك شفت بزرگ تر و تحمل و استحكام بيشتر ساخته شود، بالانس بودن پروانه نيز از اهميت زيادي برخوردار مي شود . اين ساختار باعث مي شود تا اين نوع فن داراي توان جابجايي بالا هاي هوا يا گاز را همزمان با فشار استاتيك قابل توجه داشته باشد .

منحني راندمان دبي و فشار فن BI

اولين چيزي كه بايد در مورد  فن گريز از مركز در نظر گرفته شود اين نكته است انحناي  تيغه هاي  پروانه در جهت چرخش پروانه است. به همين علت به آن انحنا رو به جلو Forward Curved (FC)  گفته مي شود . فن هاي  FC در سرعت هاي نسبتا كم را اندازي  و براي توليد  حجم هوا ي بزرگ و درمقابل  فشارهاي استاتيكي نسبتا پايين استفاده مي شود. واضح است كه  ذاتا ساختار پروانه  فن منحني رو به جلو به اين پروانه  اجازه نمي دهد تا به  سرعت آن در حدي افزود تا  توليد فشار استاتيك بالا نمايد .

شكل منحني تيغه FC باعث يك حركت رو به جلو به هوا توسط سطح نوك تيغه به همراه سرعت چرخش پروانه (S)، باعث پرتاب  هوا در سرعت نسبتا بالا (V) خواهد شد. فشار استاتيك توليد شده توسط فن تابعي از حركت رو به جلو از  هوا در نوك تيغه يا همان پره است. فن FC در جريان هوا و فشار استاتيك محدود، در سرعت هاي دوراني پايين تر از انواع ديگر از كار مي كند .

منحني راندمان فشار استاتيك دبي فن FC

فن هاي پروانه اي(propeller)

فن­ هاي پروانه ­اي، يكي ساده ­ترين انواع فن ­هاي محوري هستند كه براي ايجاد جريان­هاي هوا ،فلويا دبي بالا و فشار كم كاربرد داشته و عموما در سيستم­هاي تهويه مورد استفاده قرار مي­گيرند. از آنجاكه فشار توليدي اين فن­ها كم بوده نياز به كانال­ها و مجراهاي بزرگ نداشته و به دليل ساختار ساده پروانه كه معمولا داراي دو يا چند تيغه يا پره از جنس سبك است، هزينه اين فن ­ها پايين بوده و همچنين قادرند جريان را در جهت معكوس نيز توليد كنند اين­ فن­ ها را مي­توان هم بطور مستقيم و هم بوسيله تسمه  به موتور متصل نمود. از معايب آنها، ايجاد سر و صداي نسبتا زياد و بازده انرژي پايين مي­باشد.

فن محوري لوله اي (Tubeaxial)

فن­ هاي محوري-لوله­ اي، نوعي از فن­هاي محوري هستند كه پره ­هاي فن در محفظه استوانه اي قرار دارد. در اينفن­ها، با بهبود پارامترهاي  جريان ورودي، فشار و بازده بالاتري حاصل مي­گردد. اين فن­ها براي توليد فشارهاي متوسط و جريانهاي ،دبي  بالا كاربرد دارند. 

فن محوري پره اي (Vaneaxial Fans)

فن­ هاي محوري-پره ­اي، نوع پيچيده­تري از فن­هاي محوري هستند كه مانند كولر هاي انرژي عمل ميكنند به اينصورت كه پره­ ها داخل لوله استوانه­اي بگونه­اي قرار دارند كه با تغيير الگوي جريان، و انرژي جنبشي جريان ورودي را به فشار تبديل مي­كنند. اين فن­ها نسبت به ساير فن­هاي محوري داراي بازده بيشتري  بوده و براي توليد فشارهاي متوسط تا بالا مورد استفاده قرار مي­گيرند. چنانچه پره­هاي آنها از نوع airfoil باشد بازده آنها به بيش از 85% خواهد رسيد. 

منبع: ويدفكتور

به علاوه نوع تيغه، فن ها به طور معمول بر اساس نوع و شرايط ورودي خروجي اتصال موتور محرك و ساير مشخصات  شناخته و مورد استفاده قرار مي گيرند.

آشنايي با جزئيات و كاربرد هواكش سانتريفيوژ

براي اكثر كاربرد هاي  تجاري و صنعتي فن ها به دو گروه محفظه اي و داراي هوزينگ دسته بندي مي شوند . هر گروه داراي ويژگي هاي خاصي است كه به خود اختصاص مي دهند كه براي كاربرد هاي  مناسب تر يا ترجيح داده مي شود. كليد درك اين ويژگي هاي عملياتي ، درك تفاوت هاي اساسي  بين ، نوعو شرايط ورودي و خروجي فن شكل و شرايط كوپل فن به موتور محرك و...  است.

توجه داشته باشيد كه اگر چه مهم است كه ويژگي هاي عملكرد آن فن مستقل را تشخيص دهيم چيدمان و شرايط ورودي و خروجي و كوپلينگ موتور و ساير  موارد گفته شده ، در نهايت راندمان و عملكرد فن، تجهيزات جانبي نيز بستگي دارد.

مثلا، در مقايسه بازده استاتيك، فن هاي  فروارد  داراي محدوده 60 تا 80٪، با فن هاي  اير فويل داراي محدوده 75 تا 80%و فن هاي  اكسيال راندمان استاتيك در محدوده 70 تا 72٪ هستند.

با اين حال، فن انتخاب شده است بايد به گونه اي  باشد كه بهترين جريان هوا را تامين كند ، در حالي كه با كمترين نياز توان ورودي الزامات عملكرد يا سيستم فن بر آورده نمايد.

شايع ترين فن استفاده شده در صنعت تهويه است. هواكش ها سانتريفيوژ شامل يك پروانه دوار دمنده كه توسط محفظه اي از ورق كه اطراف پروانه را احاطه كرده است . اغلب به آن هوزينگ فن گفته مي شود . هوزينگ فن جريان هوا را در يك مسير دلخواه ، به سمت  خروج از يك دريچه تخليه كنترل مي كند.

هواكش هاي سانتريفيوژ دمنده كه از پروانه هاي نوع فوروارد يا ايرفويل استفاده مي كنند در كاربردهاي با اندازه  بزرگتر، اغلب در هر پروانه بيشتر از يك ورودي در يك محفظه فن قرار گرفته است. بيشترين ساختار معمول عرض دو برابر است (double-width, doubleinlet(DWDI)) كه داراي پروانه  است كنار هم يك صفحه داراي يك صفحه يا ديسك  مشترك هستند.

ملاحظات كاربردي فن هاي هوزينگ دار :

هنگام استفاده از فن هاي هوزينگ دار ، بايد امكان اثر سيستم توجه داشت اين اثر در واقع بسته به شكل و سايز كانال خروجي است در نتيجه براي به حداقل رساندن اين اثر تخليه دودكش بايد به درستي طراحي شود.

از آنجا كه مشخصه سرعت در خروجي يك فن يكنواخت نيست، مناسب است رعايت يك مسير مستقيم در فاصله مجاز و مشخص بايد براي براي خروجي رعايت گردد تا فشار و سرعت هوا در تمامي مقطع كانال خروجي به شكل يكنواخت توزيع شود. اگر يك چرخش يا خم شدن در كانال قبل از اين فاصله وجود داشته باشد ، فشار استاتيكي خارجي فن (ESP) شدت كاهش خواهد يافت.

فن محفظه اي :

نوع ديگري از فن هاي سانتريفيوژ فن هاي محفظه اي هستند Plenum Fan    فن هاي  Plenum داراي محوطه هاييكه هواي مكيده شده آزادانه به يك فضاي پرانرژي( پر فشار) تخليه مي شوند . آنها در همه جهات هوا را تخليه مي كنند بدون توجه به جهت داشتن جريان به عنوان يك فن آنها در يك محفظه مكش و در سمت ديگر در محفظه اي فشار ايجاد مي كنند .

 اين فن ها نوع سنتي بك وارد  يا اير فويل  دارند تيغه ها و تقريبا هميشه از تك عرض هستند و از  نوع تك ورودي (SWSI)هستند

 single-width, single-inlet   . اين فن ها بر اساس تخليه هوا  در يك فضا يا plenum به طور مستقيم و تحت فشار قرار دادن اين plenumen در طول عمليات كار مي كنند. توسط تحت فشار قرار دادن plenum يا كابينت،فن هاي plenum فشار استاتيك را در سطوح تخليه اي ايجاد مي شود . اين باعث مي شود تا نياز به وقفه براي رسيدن جريان هوا كمتر شود . به طور معمول، اين فن ها يك پروانه بزرگتر در چرخش دارند در مقايسه با فن ها  محصور يا هوزينگ سرعت بالاتر براي رسيدن به فشار و جريان قابل ملاحظه است.

ملاحظات استفاده از  فن پلنوم:

فن هاي براي استفاده هاي كاربردي بسيار مناسب هستند .داراي درجه بالايي از انعطاف پذيري اتصالات  در بخش تخليه فن هستند.

اتصالات تخليه مي تواند از هر طرف فن ساخته شود تا زماني كه اتصالات ساخته شده  پايين دست پروانه فن و دخالت نكنيد فن از مجموع آنها پشتباني مي كند.

از آنجا كه پروانه فن باز است علاوه بر توزيع نسبتا يكنواخت  جريان هوا درون plenum يا section، فن ايجاد فشار static داخل كابين فن را نيز  فراهم مي كند. فن هاي Plenum، با توجه به ساخت و ساز سنگين وتيغه هاي اير فويل  قادر به ايجاد فشار استاتيك بالا در سراسر فن مي باشند   فن هاي  Plenum به طور كلي در سرعت هاي بالاتر واغلب داراي پروانه هاي بزرگتري نسبت به ساير  همتايان خود دارند. در حالي كه انعطاف پذيري محل انشعاب پلنوم آنها را مطلوب تر مي سازد، تلفات مجراي خروجي را بايد در نظر گرفته شود. منطقه حدود 24 اينچ بلافاصله بالادست يك فن به صورت تجربي يك  مساحت كامل يكنواخت هواي كابينت ورودي را به جريان مي اندازد.

منبع: ويدفكتور

تهويه صنعتي industrial ventilation

هواكش صنعتي :ايجاد و برقراري سيستمي است تا با استفاده از آن ذرات آلاينده شامل گرد و غبار،‌بخارات، دود و گازهاي شيميايي از طريق تأمين هواي تميز و بدون آلودگي مضر و يا تخليه هواي آلوده از محيط كار خارج نمود و از تماس كارگران با مواد خطرناك در محدوده و مقدار بيش از حد مجاز جلوگيري نمايد.

تهويه صنعتي به دو روش صورت مي گيرد.

1. تهويه رقيق سازي Dilution Ventilation
2. تهويه موضعي local ventilation

تهويه رقيق سازي Dilution Ventilation

يعني رقيق كردن هواي آلوده به وسيله هواي پاك و تميز و كاهش نسبت مواد به حد مجاز در موارد زير از آن مي توان استفاده كرد

1- ميزان سمي بودن ماده آلوده كننده كم باشد. در صورت بالا بود درصد سمي بودن ماده آلوده كننده چون كنترل بر روي نفاط تجع يا يكنواختي لحظه ماده آلوده كننده وجو ندارد پس اين روش در اين موارد مناسب نيست

2- منبع توليد آلودگي در نزديكي كارگر نباشد. با زمان بر بودن كاهش سطح آلودگي اگر كاركنان در نزديكي منبع آلودگي باشند دچار آسيب خواهند شد.

3- تراكم مواد آلوده كننده در هوا محيط زياد نباشد. به ديلي زمان بر بودن عملكرد سيستم ممكن تا رقيق شده آلوده كننده به افراد و كاركنان آسيب برسد

4- مواد آلوده كننده به شكل گاز يا بخار باشد(نه گرد و غبار) چرا كه آلودگي ناشي از گردو غبار را با رقيق سازي نمي توان كاهش داد

5- آلاينده به طور يكنواخت در محيط پراكنده شود. و نقاط تجمع موضعي مواد آلوده كننده وجود نداشته باشد

6- شرايط آب و هوايي معتدل باشد. چرا كه گرم يا سرد بودن بيش از عملكرد اين سيستم را تحت تاثير قرار مي دهد.و در مواردي مختل مي كند.

7- به وسيله تميز كننده نياز نباشد. با رقيق سازي آلودگي به محدوده مجاز برسد و براي ايجاد محيط تميز به خنثي كننده جدا كننده و …. نياز نباشد.

روش هاي رقيق سازي

تهويه طبيعي زيلابگ

سيستم هاي تهويه طبيعي زيلابگ با موفقيت در چند ين مورد كاربردي، استفاده شده است از جمله:

مدارس ، بيمارستان ها ،فروشگاه هاي بزرگ و مراكز خريد،ساختمان هاي اداري و انبارها. مزاياي بسياري در استفاده سيستم هاي تهويه طبيعي وجود دارد.

مزيت استفاده از آب و هوا ي فضاي باز خارج ساختمان با هدف :

• بازده بالاتر انرژي
• بهبود كيفيت محيط كار و زندگي در داخل ساختمان
• ايجاد پتانسيل كاهش هزينه
• كاهش هزينه نگهداري و تعويض و تعمير ات
• سازگاري با نور روز و نور آفتاب
• افزايش محدود آسايش و رفاه حرارت

تهويه مكانيكي mechanical vent

در اين روش معمولاً با استفاده از فن هاي محوري هوا جابجا مي گردد و خود به چند دسته تقسيم مي شود.

الف- تهويه مكانيكي دمشي بدون جهت مشخص

ب- تهويه مكانيكي مكشي بدون جهت مشخص

ج- تهويه دمشي جهت دار

د- تهويه مكانيكي مكشي- دمشي

به طور كلي تهويه رقيق سازي مكانيكي كاربرد بيشتري در محيط كار و صنعتي دارد. اين تهويه با يكي از دو هدف زير در محيط كار مورد استفاده قرار مي گيرد.

1- كاهش ميزان آلودگي و رساندن آن به حد TLV يا كمتر. threshold limit values (مقادير حد آستانه)

2- كاهش ميزان گازها و بخارات قابل اشتعال يا انفجار و رساندن آن به حد LEL يا كمتر.

در هريك از اهداف فوق اصول زير بايستي د رتهويه رقيق سازي رعايت شود.

1- مقدار هواي لازم جهت رقيق كردن هوا و تأمين دو هدف فوق فراهم گردد.

2- محل خروج آلودگي حتي الامكان نزديك سرچشمه آلودگي باشد.

3- مسير عمودي هواي تهويه طوري باشد كه سرچشمه آلودگي بين كارگر و خروجي قرار گيرد.

4- از ورود مجدد هواي خارج شده به داخل سالن جلوگيري بعمل آيد.

تهويه مؤثر: وقتي سيستم تهويه در حال كار است و هوا را از محل خارج مي كند، تمامي اين هوا حاوي آلودگي نبوده و مقداري از هواي تميز را نيز به همراه هواي آلوده از محيط خارج مي كند. تهويه مؤثر ميزان هوايي است كه تمامي آلودگي را با خود حمل نموده و از محيط خارج مي سازد و برابر است با:

K ضريب ثابت تهويه مؤثر است مي باشد كه (هر قدر كمتر باشد يعني تهويه مؤثرتر است). به اين ضريب (K) ، ضريب ايمني هم گفته مي شود زيرا داريم: Q=KQ’

ميزان K به عواملي نظير شدت سميت آلاينده، توزيع تهويه در محل، نوع فرآيند و نوع توليد آلودگي ميزان تهويه طبيعي، محل استقرار پرسنل و … بستگي دارد. مثلاً هرچه سميت ماده بيشتر باشد K بيشتر خواهد بود.

تهويه موضعي LOCAL VENTILATION

• تهويه موضعي يعني گرفتن و به كنترل در آوردن آلودگي در منبع توليد و انتقال آن به خارج از محيط كار و تصفيه هوا در صورت نياز .
• اين سيستم در مقايسه با روش تهويه رقيق سازي كارايي بالاتري دارد و به ميزان جابجايي هواي كمتري نيز نيازمي باشد.

اجزاء اين سيستم عبارت است از:

• 1- هود (يك يا چند هود)
• 2- كانال هاي انتقال
• 3- وسيله تميز كننده هوا
• 4- فن
• 5-دودكش

لازم به تذكر است كه تعداد و نوع لوازم و تجهيزات مورد استفاده ممكن است از نظر شكل و ساختار بر اساس نوع طراحي و شرايط كار متفاوت باشد .

منبع: ويدفكتور