Основные критерии выбора вентиляторов для туннельной вентиляции
Основные критерии выбора вентиляторов для туннельной вентиляции
Выбор вентиляторов — одно из важнейших решений при проектировании или модернизации птичника с системой туннельной вентиляции. От характеристик этих вентиляторов зависит, удастся ли обеспечить птице комфортные условия в жаркую погоду; кроме того, они существенно влияют на расходы фермы на электроэнергию в течение всего года. Покупка «недорогого» вентилятора может обернуться дорогостоящей ошибкой, если он перекачивает меньше воздуха, потребляет больше энергии или теряет значительную часть своей производительности при росте статического давления (что неизбежно происходит по мере того, как охлаждающие панели со временем забиваются минеральными отложениями и грязью).
При сравнении вентиляторов в первую очередь следует учитывать объем воздуха, который они способны перемещать при том статическом давлении, которое реально возникнет в жаркий летний день. Показатель производительности при статическом давлении 0,00 дюйма (дюймов водяного столба) практически бесполезен, так как в реальных условиях туннельные вентиляторы никогда не работают при таком давлении. Им приходится преодолевать значительное сопротивление: протаскивать воздух через охлаждающие панели, направлять его в поперечное сечение птичника и вдоль всего помещения, а затем выталкивать наружу через жалюзи и защитные сетки. Каждый из этих элементов создает сопротивление воздушному потоку — или, иными словами, статическое давление, которое вентиляторам необходимо преодолевать в процессе работы.
Расчетное статическое давление системы туннельной вентиляции определяется прежде всего желаемой максимальной скоростью движения воздуха. Чем выше целевая скорость потока, тем выше, как правило, оказывается статическое давление. Например, при скорости воздуха в туннеле 500 футов в минуту (при работе всех вентиляторов) система обычно функционирует в диапазоне статического давления от 0,09 до 0,12 дюйма. При скорости 600 футов в минуту давление варьируется от 0,12 до 0,15 дюйма; при 700 футах в минуту — от 0,15 до 0,18 дюйма; а при 800 футах в минуту — от 0,18 до 0,21 дюйма. Поэтому при расчете количества вентиляторов для системы туннельной вентиляции, обеспечивающей скорость потока воздуха 700 футов в минуту (ок. 3,5 м/с), следует исходить из их производительности при статическом давлении не менее 0,15 дюйма вод. ст. (в идеале — 0,20 дюйма). Это гарантирует, что вентиляторы смогут обеспечить необходимый уровень охлаждения даже при росте статического давления, неизбежном по мере износа и загрязнения испарительных панелей.
Тип и расположение жалюзи (шторки) могут существенно влиять на эффективность работы вентилятора. Традиционные наружные панельные жалюзи создают наибольшее сопротивление, так как препятствуют выходу закрученного воздушного потока. Перенос жалюзи на сторону всасывания позволяет увеличить производительность вентилятора на 5–10%. Наружные жалюзи типа «бабочка» создают меньшее сопротивление, поскольку меньше мешают выходящему потоку, а вентилятору не приходится открывать их, преодолевая силу тяжести. Благодаря этому вентиляторы с жалюзи типа «бабочка» часто перекачивают на 5–10% больше воздуха, чем аналогичные модели с внутренними жалюзи. Кроме того, слой пыли на обычных жалюзи может снизить поток воздуха на 10–20%, тогда как на жалюзи типа «бабочка» пыль сказывается гораздо меньше.
Однако у жалюзи типа «бабочка» есть и недостатки. Они могут резко захлопываться, пугая птицу; пропускать больше света, заставляя птицу уходить из зоны работы туннельных вентиляторов; а также более склонны к образованию конденсата в холодную погоду. При контакте теплого влажного воздуха из помещения с холодными поверхностями вентилятора на последних образуется конденсат. Поскольку влага, пыль и аммиак способствуют коррозии, вентиляторы с жалюзи типа «бабочка», устанавливаемые в регионах с прохладным климатом, предпочтительно оснащать корпусами из пластика или стекловолокна.
Еще одним важным элементом конструкции является выходной диффузор (конус). Он создает переходную зону, позволяющую быстро движущемуся вытяжному воздуху замедлиться перед контактом с относительно неподвижным наружным воздухом, что снижает турбулентность и противодавление. Правильно спроектированный диффузор обычно увеличивает производительность вентилятора на 5–10% без роста энергопотребления.
Энергоэффективность вентиляторов следует сравнивать по показателю «кубические футы в минуту на ватт» (cfm/ватт), а не по мощности двигателя в лошадиных силах или общей потребляемой мощности. В зависимости от КПД двигателя, нагрузки и коэффициента запаса мощности (service factor), вентиляторы с двигателями номинальной мощностью 1 л.с. могут потреблять от 700 до 1300 Вт электроэнергии. Главное — это объем воздуха, перемещаемый на каждый потребленный ватт. При статическом давлении 0,10 дюйма водяного столба (д.в.ст.) минимально допустимым показателем считается примерно 19 куб. футов/мин на ватт (cfm/Вт), хорошим — 20,8 cfm/Вт, а идеальным — 22 cfm/Вт и выше. Как правило, повышение энергоэффективности вентилятора на 1 cfm/Вт снижает средние эксплуатационные расходы на 20–25 долларов в год (при расчете на основе 2500 часов работы и стоимости электроэнергии 0,15 доллара за кВт·ч).
Вентиляторы большего диаметра обычно перемещают больше воздуха, обходятся дешевле в пересчете на единицу объема перемещаемого воздуха (cfm) и, как правило, отличаются более высокой энергоэффективностью. Данные лаборатории BESS свидетельствуют о том, что вентилятор диаметром 54 дюйма в среднем примерно на 10% энергоэффективнее модели диаметром 48 дюймов, а вентилятор диаметром 58 дюймов — примерно на 20% эффективнее 48-дюймового. В связи с этим обычно рекомендуется рассматривать только вентиляторы туннельного типа диаметром 54 дюйма и более.
Не менее важно определить, насколько хорошо вентилятор сохраняет производительность при росте статического давления. Этот параметр характеризуется коэффициентом расхода воздуха: отношением объема воздуха, перемещаемого при статическом давлении 0,20 д.в.ст., к объему при давлении 0,05 д.в.ст. Обычно этот коэффициент варьируется в пределах от 0,65 до 0,85; чем ближе значение коэффициента к 1,0, тем лучше.
Приемлемым считается показатель не ниже 0,76, однако предпочтительны значения 0,79 и выше. Это особенно важно для птичников с высокой скоростью воздушного потока, где вентиляторы зачастую работают при повышенном статическом давлении. Следует помнить, что из-за различий в коэффициентах расхода воздуха два вентилятора, демонстрирующие схожие показатели при давлении 0,10 дюйма вод. ст., могут работать совершенно по-разному при давлении 0,15 или 0,20 дюйма вод. ст.
Даже самый лучший вентилятор не сохранит высокую эффективность без надлежащего обслуживания. Загрязненные стандартные жалюзи и наружные защитные сетки могут увеличить статическое давление, преодолеваемое вентиляторами туннельной вентиляции, на 0,05 дюйма вод. ст. и более. В совокупности они способны снизить расход воздуха на 15% и более — например, уменьшить скорость потока с 700 до 600 футов в минуту. Изношенные ремни глубже садятся в шкивы, что приводит к снижению скорости вращения лопастей. При статическом давлении 0,20 дюйма вод. ст. снижение скорости вращения вентилятора на 10% может уменьшить его производительность на 30%. Скорость вращения вентилятора следует проверять с помощью бесконтактного тахометра. Если она на 5–10% ниже значения, указанного в отчете лаборатории BESS, необходимо заменить ремень и проверить шкив электродвигателя на предмет износа.
Производителям стоит серьезно рассмотреть возможность использования вентиляторов туннельной вентиляции с прямым приводом, поскольку в них отсутствуют ремни, шкивы и натяжные устройства, характерные для традиционных моделей с ременным приводом. Вентиляторы с прямым приводом требуют менее частого технического обслуживания и с большей вероятностью сохраняют проектную скорость вращения лопастей и производительность в процессе эксплуатации. При использовании частотно-регулируемого привода (ЧРП) они также позволяют существенно снизить энергопотребление в периоды, когда максимальная производительность вентиляторов не требуется.
Выбор вентилятора для туннельной вентиляции следует начинать с изучения данных о производительности, подтвержденных независимыми испытаниями. Сравнивайте вентиляторы при том уровне давления, при котором они будут эксплуатироваться; отдавайте предпочтение моделям с энергоэффективностью не менее 20,8 куб. футов/мин на ватт и коэффициентом расхода воздуха не менее 0,76, оснащенным выходным диффузором и крыльчаткой диаметром 54 дюйма (или более); и только после этого оценивайте тип жалюзи, систему привода, конструкцию корпуса, уровень сервисной поддержки и цену. Цена должна учитываться в последнюю очередь — при сравнении моделей, уже соответствующих требуемым техническим характеристикам. Правильный выбор вентилятора позволит снизить эксплуатационные расходы и обеспечит в птичнике необходимую для птицы скорость движения воздуха даже в самых неблагоприятных внешних условиях.
При сравнении вентиляторов в первую очередь следует учитывать объем воздуха, который они способны перемещать при том статическом давлении, которое реально возникнет в жаркий летний день. Показатель производительности при статическом давлении 0,00 дюйма (дюймов водяного столба) практически бесполезен, так как в реальных условиях туннельные вентиляторы никогда не работают при таком давлении. Им приходится преодолевать значительное сопротивление: протаскивать воздух через охлаждающие панели, направлять его в поперечное сечение птичника и вдоль всего помещения, а затем выталкивать наружу через жалюзи и защитные сетки. Каждый из этих элементов создает сопротивление воздушному потоку — или, иными словами, статическое давление, которое вентиляторам необходимо преодолевать в процессе работы.
Расчетное статическое давление системы туннельной вентиляции определяется прежде всего желаемой максимальной скоростью движения воздуха. Чем выше целевая скорость потока, тем выше, как правило, оказывается статическое давление. Например, при скорости воздуха в туннеле 500 футов в минуту (при работе всех вентиляторов) система обычно функционирует в диапазоне статического давления от 0,09 до 0,12 дюйма. При скорости 600 футов в минуту давление варьируется от 0,12 до 0,15 дюйма; при 700 футах в минуту — от 0,15 до 0,18 дюйма; а при 800 футах в минуту — от 0,18 до 0,21 дюйма. Поэтому при расчете количества вентиляторов для системы туннельной вентиляции, обеспечивающей скорость потока воздуха 700 футов в минуту (ок. 3,5 м/с), следует исходить из их производительности при статическом давлении не менее 0,15 дюйма вод. ст. (в идеале — 0,20 дюйма). Это гарантирует, что вентиляторы смогут обеспечить необходимый уровень охлаждения даже при росте статического давления, неизбежном по мере износа и загрязнения испарительных панелей.
Тип и расположение жалюзи (шторки) могут существенно влиять на эффективность работы вентилятора. Традиционные наружные панельные жалюзи создают наибольшее сопротивление, так как препятствуют выходу закрученного воздушного потока. Перенос жалюзи на сторону всасывания позволяет увеличить производительность вентилятора на 5–10%. Наружные жалюзи типа «бабочка» создают меньшее сопротивление, поскольку меньше мешают выходящему потоку, а вентилятору не приходится открывать их, преодолевая силу тяжести. Благодаря этому вентиляторы с жалюзи типа «бабочка» часто перекачивают на 5–10% больше воздуха, чем аналогичные модели с внутренними жалюзи. Кроме того, слой пыли на обычных жалюзи может снизить поток воздуха на 10–20%, тогда как на жалюзи типа «бабочка» пыль сказывается гораздо меньше.
Однако у жалюзи типа «бабочка» есть и недостатки. Они могут резко захлопываться, пугая птицу; пропускать больше света, заставляя птицу уходить из зоны работы туннельных вентиляторов; а также более склонны к образованию конденсата в холодную погоду. При контакте теплого влажного воздуха из помещения с холодными поверхностями вентилятора на последних образуется конденсат. Поскольку влага, пыль и аммиак способствуют коррозии, вентиляторы с жалюзи типа «бабочка», устанавливаемые в регионах с прохладным климатом, предпочтительно оснащать корпусами из пластика или стекловолокна.
Еще одним важным элементом конструкции является выходной диффузор (конус). Он создает переходную зону, позволяющую быстро движущемуся вытяжному воздуху замедлиться перед контактом с относительно неподвижным наружным воздухом, что снижает турбулентность и противодавление. Правильно спроектированный диффузор обычно увеличивает производительность вентилятора на 5–10% без роста энергопотребления.
Энергоэффективность вентиляторов следует сравнивать по показателю «кубические футы в минуту на ватт» (cfm/ватт), а не по мощности двигателя в лошадиных силах или общей потребляемой мощности. В зависимости от КПД двигателя, нагрузки и коэффициента запаса мощности (service factor), вентиляторы с двигателями номинальной мощностью 1 л.с. могут потреблять от 700 до 1300 Вт электроэнергии. Главное — это объем воздуха, перемещаемый на каждый потребленный ватт. При статическом давлении 0,10 дюйма водяного столба (д.в.ст.) минимально допустимым показателем считается примерно 19 куб. футов/мин на ватт (cfm/Вт), хорошим — 20,8 cfm/Вт, а идеальным — 22 cfm/Вт и выше. Как правило, повышение энергоэффективности вентилятора на 1 cfm/Вт снижает средние эксплуатационные расходы на 20–25 долларов в год (при расчете на основе 2500 часов работы и стоимости электроэнергии 0,15 доллара за кВт·ч).
Вентиляторы большего диаметра обычно перемещают больше воздуха, обходятся дешевле в пересчете на единицу объема перемещаемого воздуха (cfm) и, как правило, отличаются более высокой энергоэффективностью. Данные лаборатории BESS свидетельствуют о том, что вентилятор диаметром 54 дюйма в среднем примерно на 10% энергоэффективнее модели диаметром 48 дюймов, а вентилятор диаметром 58 дюймов — примерно на 20% эффективнее 48-дюймового. В связи с этим обычно рекомендуется рассматривать только вентиляторы туннельного типа диаметром 54 дюйма и более.
Не менее важно определить, насколько хорошо вентилятор сохраняет производительность при росте статического давления. Этот параметр характеризуется коэффициентом расхода воздуха: отношением объема воздуха, перемещаемого при статическом давлении 0,20 д.в.ст., к объему при давлении 0,05 д.в.ст. Обычно этот коэффициент варьируется в пределах от 0,65 до 0,85; чем ближе значение коэффициента к 1,0, тем лучше.
Приемлемым считается показатель не ниже 0,76, однако предпочтительны значения 0,79 и выше. Это особенно важно для птичников с высокой скоростью воздушного потока, где вентиляторы зачастую работают при повышенном статическом давлении. Следует помнить, что из-за различий в коэффициентах расхода воздуха два вентилятора, демонстрирующие схожие показатели при давлении 0,10 дюйма вод. ст., могут работать совершенно по-разному при давлении 0,15 или 0,20 дюйма вод. ст.
Даже самый лучший вентилятор не сохранит высокую эффективность без надлежащего обслуживания. Загрязненные стандартные жалюзи и наружные защитные сетки могут увеличить статическое давление, преодолеваемое вентиляторами туннельной вентиляции, на 0,05 дюйма вод. ст. и более. В совокупности они способны снизить расход воздуха на 15% и более — например, уменьшить скорость потока с 700 до 600 футов в минуту. Изношенные ремни глубже садятся в шкивы, что приводит к снижению скорости вращения лопастей. При статическом давлении 0,20 дюйма вод. ст. снижение скорости вращения вентилятора на 10% может уменьшить его производительность на 30%. Скорость вращения вентилятора следует проверять с помощью бесконтактного тахометра. Если она на 5–10% ниже значения, указанного в отчете лаборатории BESS, необходимо заменить ремень и проверить шкив электродвигателя на предмет износа.
Производителям стоит серьезно рассмотреть возможность использования вентиляторов туннельной вентиляции с прямым приводом, поскольку в них отсутствуют ремни, шкивы и натяжные устройства, характерные для традиционных моделей с ременным приводом. Вентиляторы с прямым приводом требуют менее частого технического обслуживания и с большей вероятностью сохраняют проектную скорость вращения лопастей и производительность в процессе эксплуатации. При использовании частотно-регулируемого привода (ЧРП) они также позволяют существенно снизить энергопотребление в периоды, когда максимальная производительность вентиляторов не требуется.
Выбор вентилятора для туннельной вентиляции следует начинать с изучения данных о производительности, подтвержденных независимыми испытаниями. Сравнивайте вентиляторы при том уровне давления, при котором они будут эксплуатироваться; отдавайте предпочтение моделям с энергоэффективностью не менее 20,8 куб. футов/мин на ватт и коэффициентом расхода воздуха не менее 0,76, оснащенным выходным диффузором и крыльчаткой диаметром 54 дюйма (или более); и только после этого оценивайте тип жалюзи, систему привода, конструкцию корпуса, уровень сервисной поддержки и цену. Цена должна учитываться в последнюю очередь — при сравнении моделей, уже соответствующих требуемым техническим характеристикам. Правильный выбор вентилятора позволит снизить эксплуатационные расходы и обеспечит в птичнике необходимую для птицы скорость движения воздуха даже в самых неблагоприятных внешних условиях.
Источник: https://www.poultryventilation.com
