Radiálne ventilátory pri paralelnej spolupráci

V ostatných desaťročiach sa na projektantov a realizátorov vzduchotechnických systémov kladú zo strany investorov vysoké nároky na realizáciu vetracích a klimatizačných zariadení. Týka sa to najmä veľkých stavebných komplexov, v ktorých nie je prirodzené vetranie vnútorných priestorov pri vysokých požiadavkách na kvalitu vnútorného prostredia prakticky realizovateľné.

Pridružuje sa aj problém hustej zástavby sídiel, ktorý núti projektantov využívať priestorovo obmedzené možnosti na umiestenie nasávacích otvorov vonkajšieho vzduchu a výfukových otvorov odpadového vzduchu do vonkajšej atmosféry.

Dôsledkom tejto situácie sú nevyhnutne riešenia, ktoré predstavujú paralelné spájanie vzduchotechnických zariadení na strane nasávania vonkajšieho vzduchu do spoločných nasávacích potrubí, šachiet a žalúzií. Podobne sa aj výfuk odpadového vzduchu z viacerých vzduchotechnických systémov spája do spoločných výfukových trás. V týchto prípadoch dochádza k spolupráci ventilátorov, ktorú nazývame paralelná alebo súbežná.   

Pri konkrétnom prípade projektovania klimatizačných zariadení v Nemecku pre tepelnú elektráreň s výkonom 2 × 500 MW sa objavila striktná požiadavka zadávateľa projektových prác, aby sa klimatizačné jednotky v komplexe technologického objektu vybavili zásadne radiál­nymi ventilátormi s lopatkami zahnutými dozadu. Táto požiadavka má oporu aj v odbornej literatúre (Recknagel – Sprenger – Schramek: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 2005/2006), ktorá ventilátory s lopatkami zahnutými dopredu na paralelnú spoluprácu neodporúča. Prečo je to tak?

Charakteristika ventilátora s  lopatkami zahnutými dopredu

Paralelná spolupráca ventilátorov s  lopatkami zahnutými dopredu

Ventilátory s lopatkami zahnutými dopredu
Tieto ventilátory boli tradične obľúbené pre nižšiu cenu a menšie rozmery, ktoré majú v porovnaní s ventilátormi s lopatkami zahnutými dozadu pri porovnateľnom výkone. Oproti ventilátorom s lopatkami zahnutými dozadu však majú nižšiu účinnosť a menej stabilnú prevádzku. To sa prejavuje pri prevádzke ventilátorov pri nižších vzduchových výkonoch vo veľkej časti ich charakteristiky, ktorá má pri takýchto výkonoch známy sedlový tvar. V tejto oblasti má ventilátor sklon k pulzovaniu, čo znamená, že pri rovnakom tlaku ventilátora nastane kolísanie dodávaného množstva medzi dvomi hodnotami, ktoré zodpovedajú priesečníkom charakteristiky a čiary príslušného tlaku. Z týchto dôvodov je nevyhnutné navrhovať ventilátory s lopatkami zahnutými dopredu s pracovným bodom v strede alebo ku koncu stabilnej časti charakteristiky. V prípade, že je ventilátor predimenzovaný (zvolila sa nadmerná veľkosť ventilátora) a regulácia množstva sa dosahuje škrtením prietokového množstva vzduchu, pracovný bod sa posúva do nestabilnej časti charakteristiky. Táto situácia nastáva aj vtedy, keď je zvýšený odpor prietoku vzduchu v prevádzke spôsobený nadmerne zanesenými filtrami, zmenami v potrubnej sieti alebo paralelným pripojením ďalších ventilátorov na tú istú sieť.

Spolupráca ventilátorov s lopatkami zahnutými dopredu
Spolupráca týchto ventilátorov v paralelnom zapojení môže posunúť pracovný bod sústavy ventilátorov pod hranicu, kde sa už objaví pulzovanie. Pritom môže paradoxne poklesnúť dopravované množstvo vzduchu sústavy dvoch ventilátorov v porovnaní s jediným prevádzkovaným ventilátorom. Navyše, kmitanie ventilátorov, ktoré sa prejavuje pri ventilátoroch s remeňovým prevodom prudkými zrýchleniami a spomaleniami kolesa ventilátora v rámci pružnosti hnacieho remeňa, môže spôsobiť deštrukciu ventilátora. Často sa takéto havárie ventilátorov neobjasnia a považujú sa za chybu výrobcu, pričom v skutočnosti môže byť chyba na strane projektanta alebo montážnika. Okrem toho však, samozrejme, môžu zákonito nastať aj problémy s dosiahnutím vzduchových výkonov jednotlivých ventilátorov vzduchotechnických jednotiek, ktoré sú napojené na spoločné potrubia nasávania vonkajšieho vzduchu a na spoločné potrubia odpadového vzduchu alebo pracujú pre vzájomne prepojené miestnosti. Aj keď projektant pri takýchto aplikáciách navrhne ventilátory s lopatkami zahnutými dozadu, dodávatelia ich v snahe znížiť cenu zamieňajú za lacnejšie ventilátory s lopatkami zahnutými dopredu.

Charakteristika ventilátora s  lopatkami zahnutými dozadu	Paralelná spolupráca ventilátorov s lopatkami zahnutými dozadu

Ventilátory s lopatkami zahnutými dozadu
Ventilátory s lopatkami zahnutými dozadu sa v minulosti používali prevažne pri veľkých vzduchových výkonoch a tlakoch. V súčasnosti sa tieto ventilátory používajú aj v malých zariadeniach a vo ventilátoroch do kruhového potrubia. Majú vysokú účinnosť a všeobecne nižšiu hlučnosť. Charakteristika týchto ventilátorov je strmá, čo znamená, že vzduchový výkon je pomerne stabilný aj pri zmene odporu potrubnej siete.

Spolupráca ventilátorov s lopatkami zahnutými dozadu
Spolupráca týchto ventilátorov v paralelnom zapojení zaisťuje stabilnú prevádzku sústavy viacerých ventilátorov do spoločného potrubia, pričom celkové množstvo dopravovaného vzduchu sa rovná súčtu výkonov všetkých ventilátorov a prevádzka je stabilná.

Záver
Pri návrhu vetracích a klimatizačných zariadení v budovách s viacerými vzduchotechnickými systémami je vhodné prednostne používať ventilátory s lopatkami zahnutými dozadu a vyvarovať sa tak rizika pulzovania ventilátorov a ich prípadnej deštrukcii. 

Ing. Peter Komrska
Recenzovala: doc. Ing. Marta Székyová, PhD.
Foto a obrázky: archív autora, Mgr. art. Lenka Rajčanová

Autor je autorizovaným stavebným inžinierom a orientuje sa na oblasť vzduchotechniky.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.