Rodzaje wentylatorów: klasyfikacja, przeznaczenie i zasada ich działania
Wentylator – podstawa każdego sztucznego systemu wentylacyjnego. Urządzenie jest szeroko stosowane w gospodarstwach domowych i niezastąpione w wielu dziedzinach życia człowieka. Planując zakup sprzętu wentylacyjnego, należy zapoznać się ze specyfiką jego budowy i działania.
W przedstawionym do zapoznania artykule szczegółowo opisano rodzaje wentylatorów, ich cechy konstrukcyjne, zasady działania i przeznaczenie każdego urządzenia. Opowiemy Państwu o priorytetowych kierunkach wyboru odpowiedniego modelu. Dowiedzą się Państwo, jak dobiera się urządzenie w zależności od warunków eksploatacji.
Spis treści artykułu:
Klasyfikacja wentylatorów według podstawowych parametrów
Wentylatory – urządzenia mechaniczne przeznaczone do przemieszczania, doprowadzania lub odsysania mas powietrza i gazów. Cyrkulacja powietrza odbywa się dzięki różnicy ciśnień między kanałem wlotowym a wylotowym instalacji wentylacyjnej.
Wentylatory są używane powszechnie. Urządzenia są niezastąpione przy urządzaniu kompleksu wentylacyjnego nawiewno-wywiewnego budynku, przedmuchiwaniu elementów roboczych w klimatyzatorach i urządzeniach grzewczych.

Ogólna klasyfikacja instalacji wentylacyjnych opiera się na różnych parametrach.
Wśród podstawowych kryteriów gradacji można wyróżnić:
- konstrukcja i zasada działania urządzenia;
- przeznaczenie i warunki funkcjonowania wentylatora;
- sposób montażu;
- metody połączenia urządzenia z silnikiem elektrycznym;
- cechy techniczne: stopień ochrony IP, wytwarzane ciśnienie, pobór mocy, prędkość obrotowa, sprawność i poziom ciśnienia akustycznego.
Ze względu na typ konstrukcji wyróżnia się pięć modyfikacji wentylatorów: osiowe, odśrodkowe, diagonalne, styczne i bezłopatkowe.

W zależności od warunków eksploatacji wyróżnia się następujące rodzaje wentylatorów:
- urządzenia ogólnego użytku;
- wentylatory specjalnego przeznaczenia.
Do pierwszej grupy należą agregaty przeznaczone do pracy z przepływami powietrza i gazów obojętnych, których temperatura nie przekracza +50°C. Druga grupa obejmuje specjalistyczne urządzenia: żaroodporne, przeciwwybuchowe, przeciwpylowe, odporne na korozję oraz do usuwania dymu.
Ze względu na sposób montażu wyróżnia się:
- standardowe – montaż na wsporniku;
- dachowe – montaż na dachu budynku;
- kanałowe – umieszczane wewnątrz kanału wentylacyjnego;
- wielostrefowe – modele przeznaczone do podłączenia do kilku kanałów powietrznych.
Jako napęd instalacji wentylacyjnej stosowane są silniki elektryczne.
Możliwych jest kilka sposobów połączenia silnika z wirnikiem:
- bezpośrednie połączenie;
- przekładnia pasowo-klinowa;
- sprzęgło bezstopniowe.
Po określeniu odpowiedniego rodzaju wentylatora dobiera się model o optymalnych parametrach technicznych.

Zasada działania różnych rodzajów urządzeń
Podstawowym kryterium wyboru wentylatora jest jego budowa i zasada działania. Cechy konstrukcyjne i niuanse techniczne decydują o wydajności urządzenia, poziomie hałasu, ekonomiczności pracy i możliwości zastosowania w określonych warunkach.
Agregat osiowy – klasyczny wentylator
Wentylator osiowy (aksjalny) jest szeroko stosowany w domowych systemach wentylacyjnych domów prywatnych, w wyciągach w łazienkach, w złożonych systemach wyciągowych, jako element chłodzenia różnych urządzeń i elektroniki, a także w tunelach aerodynamicznych i silnikach turbowentylatorowych w lotnictwie.
Konstrukcja modeli charakteryzuje się prostotą wykonania i małymi gabarytami. Główne elementy: cylindryczna obudowa, koło z łopatkami oraz napęd. Wewnętrzna średnica cylindra powinna zapewniać swobodny obrót koła roboczego. Odstęp między łopatkami a obudową jest ograniczony do 1,5% długości obracającej się łopatki.

Zasada działania: obracające się łopatki chwytają powietrze i wypychają je wzdłuż osi wirnika. Przemieszczanie strumieni powietrza w kierunku promieniowym prawie nie występuje. Wydajność urządzenia reguluje się przez obrót łopatek.
Charakterystyczne cechy modeli osiowych:
- nie wymagają dużej powierzchni do instalacji;
- oszczędne zużycie energii elektrycznej;
- niski poziom hałasu;
- prostota obsługi i napraw;
- niska cena.
Zalety działania i użytkowania wentylatorów osiowych przyczyniły się do ich szerokiej popularności w gospodarstwie domowym. Masowo stosuje się modele obudowane do chłodzenia urządzeń elektrycznych oraz przenośne agregaty osiowe z kratką.

Model odśrodkowy – wytrzymałość i wysoka moc
Wentylatory odśrodkowe (promieniowe) są wysoce wydajne – agregaty są w stanie generować wysokie ciśnienia i pracować w trudnych warunkach. Konstrukcja urządzenia obejmuje następujące elementy.
Obudowa. Płaszcz-dyfuzor jest wykonany z blachy metodą nitowania lub spawania. Wydrążona obudowa ma spiralny kształt ślimaka, w konstrukcji przewidziano króćce ssący i tłoczny. W celu nadania sztywności płaszcz jest wzmacniany żebrowaniem lub pasami poprzecznymi.

Koło robocze. Wirnik łopatkowy składa się z dwóch tarcz, łopatek i piasty.
Konstrukcja koła określa warunki użytkowania wentylatora:
- beztarczowe – transport strumieni z zawartością ciał stałych;
- jednotarczowe – przemieszczanie środowisk powietrznych z niewielką zawartością frakcji stałych;
- dwutarczowe – cyrkulacja czystych mas powietrza w różnych zakresach ciśnień;
- trzytarczowe – zapewnienie dwustronnego zasysania.
Mocowanie koła do wału odbywa się za pomocą piast. Do tarcz i piast są przymocowane łopatki.
Łopatki. Charakterystyki robocze i wydajność agregatu jako całości w dużej mierze zależą od kształtu łopatek:
- aerodynamiczne skrzydło – zapewnia bezgłośność, dobry wskaźnik wydajności, odporność urządzenia na wysokie temperatury;
- izognięte do tyłu – zapobiegają gromadzeniu się kurzu wewnątrz wentylatora, nadają się do pracy w środowisku o wysokim oporze;
- izognięte do przodu – wentylatory z „przednimi” żebrami przeznaczone są do pracy z dużą objętością powietrza i wysokim ciśnieniem, charakteryzują się odpornością na erozję;
- promieniowe – urządzenia o kompaktowych rozmiarach ze średnią wydajnością, prowadnice wirnika są zabezpieczane powłoką ochronną przed erozją.
W kołach z „tylnymi” łopatkami różnica między ciśnieniem statycznym a całkowitym nie jest duża, dlatego ich poziom sprawności jest wysoki. Wydajność pracy sięga 80%.

W urządzeniach odśrodkowych powietrze wpływa w kierunku osiowym, a jest wypychane w kierunku promieniowym. Masy powietrza pod działaniem sił odśrodkowych poruszają się w cylindrycznej obudowie.
Cały proces można podzielić na kilka etapów:
- Podczas obrotu koła powietrze między przestrzenią łopatek kieruje się ku krawędzi wirnika.
- W konsekwencji w środku koła tworzy się strefa niskiego ciśnienia. Prowadzi to do zasysania mas powietrza z zewnątrz.
- W środku komory strumienie powietrza zmieniają kierunek z osiowego na promieniowy, wchodząc do przegród między łopatkami.
- Za sprawą szybkiego obrotu masy powietrza kierują się do wewnętrznej ściany obudowy.
- Energia kinetyczna częściowo przekształca się w energię sprężania, a prędkość powietrza spada – wewnątrz „ślimaka” gromadzi się objętościowy strumień powietrza i powstaje nadciśnienie.
- Masa gazowa kieruje się do wylotowego króćca, trafia do rurociągu, a następnie do strefy roboczej.
Agregaty odśrodkowe stosowane są w systemach nawiewno-wywiewnych dużych pomieszczeń, garaży, centrów handlowych oraz budynków, gdzie wymagana jest ciągła, wydajna wentylacja.

Diagonalny – kombinacja wentylatora osiowego i promieniowego
Model diagonalny – synteza dwóch typów wentylatorów: osiowego i odśrodkowego. Wirnik urządzenia ma specjalny kształt – budowa koła roboczego przypomina konstrukcję bębna w wentylatorze promieniowym. Łopatki wirnika są ułożone równolegle do osi obrotu.
Wentylatory kombinowane mają cylindryczną obudowę i zewnętrznie bardziej przypominają modele osiowe. Jednak zasada ich działania jest inna ze względu na cechy konstrukcyjne wirnika. Powietrze najpierw porusza się wzdłuż osi, a następnie zmienia kierunek o 45°.

Główną zaletą wentylatora mieszanego jest osiągnięcie kompromisowych wartości między charakterystyką hałasu, wydajnością a wymiarami urządzenia.
Najczęściej jednostki odśrodkowo-osiowe są stosowane jako wentylatory kanałowe w małych i średnich systemach wentylacyjnych z długimi kanałami powietrznymi. Są używane jako wyciągi i nawiewniki w systemach nawiewnych ciśnieniowych.
Instalacja styczna – równomierność strumienia powietrza
Wentylator styczny (poprzeczny) składa się z wydłużonej obudowy wyposażonej w dyfuzor i króciec oraz wirnika bębnowego z nachylonymi łopatkami. Powietrze jest przemieszczane dwukrotnie prostopadle do osi obrotu cylindra.

Charakterystyczne cechy urządzeń poprzecznych:
- wysokie parametry aerodynamiczne;
- zdolność do dostarczania równomiernego strumienia;
- możliwość obracania wentylatora w celu wyboru kierunku strumienia powietrza;
- cicha praca;
- wysoki wskaźnik sprawności – do 60-70%.
Obszar zastosowania: tworzenie kurtyn powietrznych, fancoili i zastosowanie w systemach split.
Wentylator bezłopatkowy – innowacyjna technologia
Domowe wentylatory bezłopatkowe pojawiły się na krajowym rynku systemów wentylacyjnych stosunkowo niedawno. Ich zasada działania radykalnie różni się od omówionych powyżej modyfikacji.

Elementy składowe urządzenia:
- rama o kształcie okrągłym lub owalnym, przeznaczona do wciągania i wyrzucania mas powietrza;
- podstawa do mocowania ramy;
- mini-turbina wmontowana w podstawę wentylatora;
- silnik.
Innowacyjny wentylator działa według następującej zasady:
- Po włączeniu silnika uruchamiana jest turbina.
- Obrócając się, turbina zasysa powietrze przez perforacje w obudowie podstawy.
- Pod wpływem turbulencji powietrze przyspiesza 15-krotnie i wychodzi przez szczeliny wylotowe umieszczone na obwodzie ramy.
Strumienie powietrza opływają powierzchnię pierścienia i kierują się w pożądanym kierunku.

W porównaniu z tradycyjnymi modelami wentylatory bezłopatkowe mają szereg zalet:
- płynna regulacja intensywności strumienia powietrza;
- wygoda i absolutne bezpieczeństwo użytkowania;
- zmiana kierunku powietrza poprzez regulację położenia pierścienia;
- efektywność pracy – zużycie energii elektrycznej jest o 20% mniejsze w porównaniu z modelami osiowymi.
Główne wady urządzenia: wysoka cena i wysoki poziom hałasu.
Zależność od warunków eksploatacji
Przy wyborze wentylatora ważne jest uwzględnienie warunków jego użytkowania. Do zastosowania w agresywnym środowisku opracowano wyspecjalizowane urządzenia.
Agregaty do użytku w normalnych warunkach
Wentylatory ogólnego przeznaczenia wykonane są ze stali węglowej.
Urządzenia mogą być instalowane pod warunkiem spełnienia obowiązkowych warunków eksploatacji:
- zawartość pyłu w powietrzu dla urządzeń promieniowych – nie więcej niż 0,01 g/m³, dla urządzeń osiowych – do 0,01 g/m³;
- temperatura środowiska pracy – do +50°C;
- brak w powietrzu chemicznie agresywnych, wybuchowych składników, włókien i lepkich cząstek.
Środowisko gazowo-parowo-powietrzne nie powinno przyspieszać procesów korozyjnych, dopuszczalna szybkość niszczenia metalu wynosi 0,1 mm rocznie. Jeśli temperatura eksploatacji wzrośnie powyżej wartości granicznej, pogarsza się praca silnika, który zwykle znajduje się w strumieniu przemieszczanych mas powietrza.

Modele ogólnego przeznaczenia stosowane są w systemach ogrzewania powietrznego i wentylacji budynków użyteczności publicznej, mieszkalnych i przemysłowych, a także do innych celów sanitarno-technicznych.
Instalacje wentylacyjne specjalnego przeznaczenia
Wentylatory specjalnego przeznaczenia dzieli się zazwyczaj na pięć grup:
- pyłowe;
- żaroodporne;
- przeciwwybuchowe;
- odporne na korozję;
- oddymiające.
Pyłowe urządzenia stosowane są do oczyszczania mas powietrza z pyłu i cząstek brudu: trocin drzewnych i metalowych, żużli spawalniczych, odpadów zbożowych. Strumień powietrza przechodzący przez króćce zmienia swój kierunek z osiowego na promieniowy. Dzięki sile odśrodkowej zmienia się również prędkość strumienia powietrza.

Radialne wentylatory pyłowe małej mocy montowane są w pojazdach transportujących mieszanki zbożowe. Urządzenia wysokiego ciśnienia wykorzystywane są w dużych halach produkcyjnych.
Agregaty żaroodporne przeznaczone są do przemieszczania powietrza o temperaturze przekraczającej +80°C.
Ze względu na trudne warunki eksploatacji wentylatory muszą posiadać specjalne cechy:
- izolacja termiczna silnika elektrycznego i umieszczenie go poza strumieniem powietrza;
- wysoki poziom ochrony silnika – IP44 i wyższy;
- wykonanie elementów konstrukcyjnych z materiałów żaroodpornych (żaroodpornego poliamidu, stopu aluminium, stali nierdzewnej lub węglowej);
- szeroki zakres temperatur roboczych.
Wentylatory żaroodporne stosowane są przy urządzaniu systemów wentylacyjnych łaźni i saun, odprowadzaniu wysokotemperaturowego powietrza wywiewanego z kominka lub pieca, usuwaniu produktów spalania z miejsc produkcyjnych.

Urządzenia wentylacyjne przeciwwybuchowe przeznaczone są do odprowadzania wybuchowych mieszanek gazowych. Do tej kategorii należą mieszanki, w których przy zapłonie najmniejszej cząstki zapala się cała pozostała objętość gazu.
Wymagania dotyczące bezpieczeństwa przeciwwybuchowego urządzeń elektrycznych są regulowane dyrektywami ATEX UE. W zależności od stopnia zagrożenia wybuchem stref, instalacje wentylacyjne mogą być zabezpieczane:
- wypełnieniem kwarcowym lub olejowym osłon części przewodzących prąd;
- uszczelnieniem za pomocą masy zalewowej – materiał polimerowy;
- powłokami przeciwwybuchowymi.
Materiałem wykonania kolektorów wlotowych, wirników, obudowy jest stal nierdzewna, stopy aluminium oraz grupy różnorodnych materiałów: stal nierdzewna-mosiądz, brąz, tworzywo przewodzące prąd.

Wentylatory odporne na korozję przeznaczone są do transportu agresywnych, niewybuchowych mieszanek powietrzno-gazowych o niewielkiej zawartości pyłu oraz braku składników włóknistych i lepkich.
Materiały wykonania części urządzenia: stopy tytanu, polipropylen, winoplast. Opcjonalnie elementy robocze są pokrywane antykorozyjną powłoką – stalą odporną na korozję gatunku 08H13 lub stopem tytanu.
Zakres zastosowania wentylatorów przeciwardzewnych:
- hutnictwo żelaza;
- linie technologiczne do produkcji nawozów mineralnych;
- produkcja węgla;
- doprowadzanie powietrza do kotłów z wrzącą mieszanką;
- organizacja cyrkulacji pary wodnej z domieszkami fenolu, zasady i siarkowodoru;
- linie kombinatów koksowniczych.
Wentylatory oddymiania – to wydajne, ogniotrwałe urządzenia instalowane w systemie wentylacyjnym budynku, które działają na zasadzie usuwania dymu z pomieszczeń. Stawia się im wysokie wymagania techniczne.

Zakres zastosowania: instalacje przeciwpożarowej wentylacji budynków o różnym przeznaczeniu. 'Oddymiacze' montuje się na dachu budynku za pomocą kołnierza montażowego i podłącza do kanałów oddymiania.
W zależności od konstrukcji wentylatora może być realizowane dwu- lub czterostronne usuwanie dymu w kierunku poziomym lub pionowym. Przewidziano możliwość pracy urządzeń w trybie ogólnej wentylacji budynku.
Rodzaje wentylatorów według sposobu montażu
Jak wspomniano powyżej, ze względu na sposób montażu urządzenia wentylacyjne dzielą się na 4 grupy: standardowe, dachowe, kanałowe i wielostrefowe.
Zwykłe wentylatory są zazwyczaj dostarczane z ramą nośną lub uchwytem. Ich montaż nie sprawia żadnych trudności.
Urządzenia dachowe montuje się na dachu budynku i stanowią one ostatnie ogniwo systemu wentylacyjnego. Takie wentylatory są narażone na niekorzystne czynniki zewnętrzne (deszcz, śnieg, porywy wiatru), dlatego są wykonane z wyjątkowo wytrzymałych materiałów. Praktycznie wszystkie modele są wyposażone w ochronny stożek zapobiegający zanieczyszczeniu obudowy.

Przy wyborze wentylatora dachowego bierze się pod uwagę specyfikę pomieszczenia. Na przykład dla przedszkola, szpitala lub szkoły wybiera się model o niskim poziomie hałasu. Dla hali produkcyjnej priorytetem będzie moc urządzenia.
Kanałowe urządzenia wentylacyjne umieszcza się w kanałach wentylacyjnych i zapewniają one wyciąg oraz nawiew powietrza przez system kanałów. Konstrukcja wentylatorów kanałowych jest zazwyczaj diagonalna lub promieniowa, rzadziej osiowa.
Wybór urządzenia jest uzależniony od kształtu kanału. Produkowane są urządzenia do kanałów okrągłych, kwadratowych i prostokątnych.

Wielostrefowe instalacje wentylacyjne są wyposażone w obudowę, która umożliwia podłączenie kilku kanałów ssących pochodzących z różnych stref. Takie wentylatory są niezastąpione w pomieszczeniach, gdzie wymagane jest zainstalowanie wyciągu w różnych pokojach, a kanał odprowadzający jest tylko jeden.

Dodatkową zaletą jest uproszczenie eksploatacji. Należy serwisować jeden, a nie kilka wentylatorów.
Odmiany domowych modeli wentylacyjnych
Wentylatory domowe są dodatkowo klasyfikowane według miejsca instalacji.
Okienne. Urządzenie montuje się w okno (lufcik) lub ścianę przy oknie, nie ma kanału wentylacyjnego. Taki sprzęt jest używany głównie w miejscach publicznych: kawiarniach, salonach fryzjerskich itp. Samodzielne wmontowanie w istniejące okna PCV jest problematyczne.

Kuchenne. Usuwają opary i różne zapachy powstające podczas gotowania. Wentylator montuje się bezpośrednio w wyciągu (okapie). Ze względu na konstrukcję rozróżnia się wyciągi płaskie, kopułowe i wbudowane. Wentylatory kuchenne muszą być żaroodporne i posiadać zewnętrzną siatkę ochronną.
Urządzenia do łazienki. Aby zwiększyć efektywność wyciągu w wentylacji toalety i łazienki stosuje się wentylatory nadścienne i sufitowe. Kompaktowe urządzenia są ekonomiczne i łatwe w montażu.

Niezależnie od rodzaju wybranego wentylatora, szczególną uwagę należy zwrócić na oznaczenie urządzenia, a mianowicie stopień ochrony IP. Norma IP charakteryzuje zabezpieczenie sprzętu w środowisku nieagresywnym.

Poziom ochrony przed wnikaniem wilgoci do wnętrza obudowy wskazuje druga cyfra oznaczenia.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat
Wideo #1. Zasada działania i przewagi konkurencyjne wentylatora bezłopatkowego:
Wideo #2. Budowa wentylatora odśrodkowego WCUN:
Wideo #3. Konstrukcja wentylatora kanałowego okrągłego:
Wykonanie modelowe oraz parametry techniczno-eksploatacyjne wentylatorów pozwalają dobrać optymalne urządzenie, zarówno do zastosowań domowych, jak i przemysłowych. Konstrukcje instalacji wentylacyjnych są stale ulepszane, dostosowując się do potrzeb klientów.
Po zapoznaniu się z artykułem pojawiły się pytania? Chciałby Pan/Pani zgłosić przydatne niuanse w wyborze sprzętu? Proszę napisać komentarz w bloku znajdującym się poniżej.

Zainteresował mnie wentylator bezłopatkowy. Dziecko nie włoży w taki ręki. Sama kilka razy zahaczyłam o podobne urządzenie. Co prawda łopatki były miękkie i natychmiast się zatrzymywały, ale i tak odczucia były nieprzyjemne. W bezłopatkowym te kwestie są w zasadzie wyeliminowane. Hałas nie jest głośniejszy niż praca kompresora w akwarium. A nad ceną producenci popracują, taki wentylator może być sprzedawany masowo.
Mam z urządzeń wentylacyjnych tylko jeden wentylator: w kuchni, połączony z okapem. Całkowicie zwyczajny, kosztował jakieś grosze, działa do tej pory.
Obecnie zastanawiam się nad zainstalowaniem wentylatora w toalecie, ale to, co oferują, jest zbyt drogie – w cenie 600–800 zł. Otóż zastanawiam się, jeśli zainstaluję prosty wentylator osiowy w wyciągu samodzielnie, czy poradzi sobie z usuwaniem zapachów?
Witam, Wadimie. Najprawdopodobniej konsultanci w sklepie, w którym dowiadywał się Pan o wentylator do wyciągu w toalecie, postanowili podnieść na Panu wskaźnik swojej sprzedaży.
Dla Pana przypadku można zastosować standardowe obliczenia, uwzględniając typowe dla toalety wymiary 1,7 × 1,5 × 2,5 m. Krotność wymiany powietrza wynosi około osiem, dlatego potrzebny jest wyciąg o wydajności co najmniej 50 m³/h. Jeśli wybierać wentylatory osiowe, to ich minimalna wydajność to 80 m³/h, a wentylatory odśrodkowe 40–100 m³/h. Oznacza to, że dobranie odpowiedniego wentylatora do wyciągu w toalecie nie będzie problemem.
Odpowiednie dla Pana będą następujące modele:
– Wentylator ERA osiowy wyciągowy Slim 5, d 125;
– Wentylator ERA 4S-02, osiowy wyciągowy d 100.
Cena wymienionych modeli mieści się w granicach 40 zł. To całkowicie akceptowalna cena za sprzęt do okapu w łazience w mieszkaniu o typowym układzie. Podłączenie wentylatora wyciągowego odbywa się według najprostszego schematu, można wszystko zrobić samodzielnie.