Канальный вентилятор Shuft: как проверить рабочую точку и уровень шума

Канальный вентилятор: как проверить рабочую точку и уровень шума? Рабочую точку находят на пересечении аэродинамической кривой вентилятора с характеристикой сети, посчитанной при проектном расходе. Шум рассчитывают от уровней звуковой мощности по трём путям (вход, выход, корпус) до уровня в помещении, сравнивают с допустимым и подтверждают замером. На диагональном Shuft CMFE 315 видно, как провал на кривой ограничивает запас по давлению.

Кривая CMFE 315: провал, вершина и рабочая ветвь

В нашем ассортименте есть канальные вентиляторы Shuft CMFE для круглых воздуховодов диаметром от 160 до 355 мм. У моделей 250–355 по инструкции стоит диагональная крыльчатка с направляющим аппаратом, двигатель отделён от воздушного потока, питание 230 В. В таблице инструкции для CMFE 315 указаны максимальный расход 2360 м³/ч при нулевом статическом давлении, максимальный напор 638 Па при нулевом расходе, потребление 0,27 кВт, ток 1,6 А и 2840 об/мин.

На графике по вертикали отложено статическое давление. Кривая CMFE 315 начинается примерно с 600 Па, опускается до провала около 365 Па при 700 м³/ч, поднимается к невысокой вершине около 380 Па и дальше снижается до нуля при 2360 м³/ч. Участок примерно от 1050 до 1500 м³/ч закрыт номером кривой, поэтому положение вершины известно только в этих пределах. Начало кривой к тому же лежит ниже табличных 638 Па. Числа ниже — наша оценка по видимым участкам графика с точностью около ±30 м³/ч и ±5 Па; окончательный подбор сверяют с уточнённой характеристикой модели.

Провал и подъём к вершине типичны для срыва потока на лопатках: на этом участке давление растёт вместе с расходом. Режим там может быть неустойчивым: поток пульсирует, вентилятор гудит и вибрирует. Для подбора мы рекомендуем точку на видимой нисходящей ветви, у CMFE 315 — с расходом от 1500 м³/ч. Доступное давление на ней проверяют при проектном расходе: около 345 Па при 1500 м³/ч и всего около 200 Па при 2000 м³/ч.

Что собрать до построения точки

• проектный расход по воздухообмену обслуживаемых помещений, м³/ч;
• потери давления в сети при этом расходе: воздуховоды, отводы, тройники, решётки, клапан, шумоглушитель и фильтр;
• прирост сопротивления фильтра к моменту замены и вид давления, в котором посчитана сеть;
• место установки вентилятора и допустимый уровень шума в обслуживаемых помещениях.

Полное давление равно сумме статического и динамического давления потока ρv²/2 (ρ ≈ 1,2 кг/м³). График Shuft построен по статическому давлению, поэтому расчёт сети приводят к тому же виду. Если сеть посчитана по полному давлению, из требуемого значения вычитают динамическое давление на выходе при том же расходе. В воздуховоде Ø315 при 1600 м³/ч скорость равна 5,7 м/с, а динамическое давление — около 20 Па: это 8 % от требуемых сетью 250 Па.

Как построить рабочую точку

Без постоянного противодавления и при неизменных клапанах потери давления в сети растут примерно пропорционально квадрату расхода, поэтому параболу проводят через одну расчётную точку.

1. Посчитать статическое давление, которое требуется сети при проектном расходе с чистым фильтром.
2. Провести параболу p = p₁ · (L / L₁)², где p₁ и L₁ — давление и расход расчётной точки.
3. Найти пересечение параболы с кривой вентилятора: это расход и давление на полной скорости.
4. Повторить построение для загрязнённого фильтра.
5. Убедиться, что обе точки лежат на нисходящей ветви и дают не меньше проектного расхода.

Условный пример: приточной сети на 1600 м³/ч требуется 250 Па статического давления с чистым фильтром, а к моменту замены фильтр добавляет ещё 100 Па. Третья строка показывает, что будет, если сопротивление сети недооценить вдвое.

Запас по давлению и КПД в рабочей точке

При 1600 м³/ч CMFE 315 развивает около 325 Па, а чистой сети нужно 250 Па. Значит, на полной скорости проектный расход сохранится, пока прирост сопротивления фильтра не превысит примерно 75 Па; при +100 Па получится 1560 м³/ч. Если 1600 м³/ч обязательны до самой замены, фильтр меняют раньше или берут модель с большим давлением при этом расходе. Срок замены согласуют и с допустимым конечным перепадом самого фильтра.

Полезную мощность потока получают умножением расхода в м³/с на давление: в точке чистой сети 0,478 м³/с × 290 Па ≈ 139 Вт. Если принять потребление равным табличным 0,27 кВт, КПД агрегата вместе с двигателем по статическому давлению составит около 51 %. По полному давлению — около 55 %: при 1720 м³/ч скорость 6,1 м/с, динамическое давление около 23 Па. Кривой мощности в инструкции нет, поэтому оценка условная, а фактическое потребление в точке показывает замер при наладке.

Почему нельзя выбирать по максимальному расходу 2360 м³/ч

Расход 2360 м³/ч вентилятор даёт при нулевом статическом давлении. В установленной системе расход задаёт пересечение кривых: в примере тот же CMFE 315 подаёт 1720 м³/ч. Если нужно 2000 м³/ч при 300 Па, CMFE 315 не подойдёт: при этом расходе он развивает около 200 Па. Следующими вариантами рассматривают CMFE 315S (3490 м³/ч, 746 Па) или CMFE 355 (4960 м³/ч, 906 Па) и для каждого заново проверяют пересечение с сетью, шум и допустимую температуру воздуха: у CMFE 355 она не выше +45 °C.

Обратная ошибка — взять модель с большим запасом и прикрыть клапан. Клапан делает параболу сети круче и сдвигает точку влево по кривой, у диагонального вентилятора — к вершине и провалу. Лишний расход CMFE убирают, снижая скорость.

Регулирование напряжением: куда смещается точка

Скорость CMFE регулируют понижением напряжения: пятиступенчатым трансформатором SRE-E или плавным регулятором SRE-2,5. При пониженном напряжении ток двигателя может оказаться выше номинального, поэтому регулятор разумно брать с запасом по току.

По законам подобия при неизменной плотности воздуха расход меняется пропорционально частоте вращения, а давление — пропорционально её квадрату. Для сети без постоянного противодавления точка при снижении скорости скользит вниз по той же параболе, вершина кривой тоже смещается по параболе, и их взаимное положение сохраняется. Чтобы в примере получить ровно 1600 м³/ч с чистым фильтром, частоту вращения снижают примерно на 7 %. По мере загрязнения фильтра скорость поднимают; на полной скорости 1600 м³/ч держатся, пока прирост сопротивления не превысит около 75 Па. Кривых для пониженных скоростей в инструкции нет, поэтому ступень регулятора подбирают при наладке по замеру расхода.

Как проверить шум: три пути и допустимый уровень

Для CMFE 315 в инструкции указаны уровни звуковой мощности 75, 79 и 56 дБА: во входной воздуховод, в выходной и через корпус. Это характеристики источника; уровень в помещении зависит от сети, расстояния и помещения. На притоке в помещения по каналам идёт шум выходной стороны, а шум входа уходит к решётке забора; на вытяжке наоборот. Корпусные 56 дБА важны, когда вентилятор установлен за подвесным потолком жилой комнаты или кабинета.

Ориентир задаёт СанПиН 1.2.3685-21, табл. 5.35: для жилых комнат эквивалентный уровень звука 40 дБА с 7:00 до 23:00 и 30 дБА с 23:00 до 7:00. Для шума вентиляционного оборудования здания значения принимают на 5 дБ ниже, то есть 35 и 25 дБА.

По звуковой мощности на выходе рассчитывают звуковое давление в спальне с учётом воздуховодов, шумоглушителя, воздухораспределителя и помещения и сравнивают результат с допустимым уровнем. Расчёт ведут по октавным полосам, а в таблице дано одно число по шкале A, поэтому нужен ещё октавный спектр типоразмера. В рекомендуемой схеме системы для CMFE указаны шумоглушители SCr, SONODFA-S, SRr и SRSr, а гибкая вставка на присоединении сокращает передачу шума в воздуховод.

В каком режиме сняты табличные уровни, инструкция не указывает. Снижение скорости обычно уменьшает аэродинамический шум, но итог в выбранном режиме подтверждают замером по ГОСТ Р ИСО 16032-2015. Уровень измеряют при работающей системе, а фон — при выключенной. Если фон ниже на 10 дБ или больше, его не учитывают. При разнице от 4 до 10 дБ результат корректируют по формуле стандарта, а при меньшей разнице поправку ограничивают 2,2 дБ, и результат считают верхней границей шума системы. Поправку вводят в каждой октавной полосе.

Монтаж, который сохраняет расчётную точку

Инструкция запрещает ставить колена вблизи вентилятора и требует прямых участков до первого разветвления: не короче 1×D на стороне забора и 3×D на стороне выброса. Для CMFE 315 это 315 мм и около 950 мм. Неравномерный поток на входе в колесо обычно снижает развиваемое давление и добавляет шум, поэтому точка уходит от расчётной.

Вентилятор монтируют внутри сухого помещения без конденсации и с доступом для обслуживания. Положение может быть любым, поток направляют по стрелке на корпусе. Воздух до вентилятора очищают фильтром. Температура перемещаемого воздуха для CMFE не ниже −25 °C, а для CMFE 315 не выше +55 °C. Пыль на крыльчатке нарушает балансировку и вызывает вибрацию, поэтому колесо осматривают и чистят. Это делает квалифицированный персонал: перед очисткой питание отключают и блокируют, затем ждут полной остановки колеса, остывания двигателя и разряда конденсаторов — по инструкции 10–15 минут. При пусконаладке измеряют напряжение сети, сопротивление изоляции и обмоток, ток и проверяют ёмкость конденсатора.

Когда CMFE 315 меняют на другую модель

• При нужном расходе сети требуется больше давления, чем даёт нисходящая ветвь. Тогда проверяют CMFE 315S или CMFE 355; у 315S выше и шум: 76, 82 и 61 дБА по входу, выходу и корпусу при потреблении 0,52 кВт.
• Расход небольшой, а сеть сравнительно тяжёлая. Например, парабола через 1000 м³/ч и 300 Па пересекает кривую CMFE 315 в закрытой зоне у вершины. Здесь нужен вентилятор с более высоким давлением при малом расходе, и его график проверяют тем же способом.
• Место установки выходит над жилой комнатой или кабинетом. Тогда вентилятор лучше вынести в коридор или техническое помещение и проверить передачу шума через ограждения и крепления.

Типоразмер под свою сеть подберите в разделе канальных вентиляторов для круглых каналов.