Zalety braku wentylatorów

DLACZEGO SILNIK WENTYLATORA SIĘ PRZEGRZEWA?

Jeżeli wirnik wentylatora obraca się w niewłaściwym kierunku, konieczna jest zamiana miejscami przewodów zasilających. Przegrzewający się silnik może być m.in. skutkiem odłączenia się jednej fazy, za dużej inercji wirnika w stosunku do mocy silnika, przez co ten pierwszy nie osiąga pełnej szybkości, niewystarczająco skutecznego chłodzenia silnika, zbyt częstego włączania wentylatora, za dużej gęstości gazów do przetłoczenia albo zablokowania się wirnika. Silnik nagrzewa się zbyt silnie również wówczas, kiedy wentylator promieniowy o łopatkach wygiętych wstecz względem kierunku obrotów koła wirnika, kręci się w niewłaściwą stronę.

Towarzyszy temu spadek wydajności wentylacji o nawet 30%-40%. W przypadku wentylatorów promieniowych o łopatkach wygiętych w przód względem kierunku obrotów koła wirnika silnik przegrzewa się z kolei wtedy, gdy rezystancja przepływu w chłodzonym urządzeniu jest zbyt mała. Rozwiązaniem jest zmniejszenie prędkości obrotów wirnika albo umieszczenie perforowanej płytki na wlocie. W wentylatorach osiowych z kolei zbyt gorący silnik jest objawem m.in. przekrzywienia się wirnika.

Nie tylko chłodzenie!

Jak się okazuje, nie tylko zbyt wysoka temperatura jest problemem. Kłopotliwa jest też ta za niska, może ona bowiem powodować zamarzanie urządzeń. Dotyczy to zwłaszcza tych pracujących na zewnątrz, szczególnie w chłodniejszym klimacie. Jeżeli zamrożenie jest wysoce prawdopodobne, urządzenie należy wyposażyć w podgrzewacz. Zainstalowanie tego ostatniego jest też konieczne, jeśli istnieje możliwość skroplenia się pary wodnej z powietrza wewnątrz (albo na zewnątrz) obudowy.

Czym jest punkt rosy?
Do kondensacji dochodzi wówczas, gdy wilgotne powietrze zostaje schłodzone albo ma kontakt z zimną powierzchnią. W obu przypadkach temperatura musi być niższa od temperatury punktu rosy (dew point). W ten sposób określana jest temperatura, przy której powietrze jest przesycone parą wodną, której - obrazowo - nie jest już w stanie "utrzymać". Musi ona wówczas zmienić swój stan skupienia z gazowego, na ciekły.

Warunki sprzyjające kondensacji występują głównie w przypadku urządzeń, które pracują na zewnątrz pomieszczeń, zwłaszcza nocą, kiedy rozgrzane za dnia powietrze stygnie. Duże zmiany temperatur przy dużym zawilgoceniu towarzyszą też jednak niektórym procesom produkcyjnym.

Dlaczego i jak zapobiegać kondensacji?
Skropliny wewnątrz i na zewnątrz obudowy są niepożądane z wielu powodów. Powodują one m.in. korozję, zwarcia i przebicia izolacji. Przy dużym zapyleniu sprzyjają także gromadzeniu oraz utrwalaniu się zanieczyszczeń. Ponadto niektóre materiały mogą wchłaniać wilgoć, co zmienia ich właściwości.

Aby uniknąć kondensacji, najprościej nie dopuścić do wnikania wilgoci do środka obudowy. Zapewnia to dokładne uszczelnienie obudowy. Jeżeli nie jest ono możliwe, należy utrzymywać niski poziom wilgotności względnej (zalecana wartość to poniżej 60%) albo nie dopuszczać do nagłych i dużych skoków temperatury. To ostatnie jest zadaniem grzałki.

Jaka moc podgrzewania jest wymagana?
Aby wyznaczyć moc podgrzewania potrzebną do uniknięcia kondensacji, należy najpierw określić powierzchnię obudowy (A, m²). Służą do tego wzory zebrane w odpowiednich normach (na przykład w VDE 0660), które uwzględniają sposób montażu obudowy (wisząca, stojąca). Do obliczeń wymagana będzie także znajomość współczynnika przewodności cieplnej materiału, z którego wykonano obudowę (k, W/m²·°C).

Następnie należy wyznaczyć różnicę temperatur (ΔT = x - y, °C): tej, która ma być utrzymana w obudowie (x) i najniższej możliwej w jej otoczeniu (y). Pierwszą wielkość określa się na podstawie wykresów zależności pomiędzy temperaturą a wilgotnością bezwzględną. Trzeba ponadto uwzględnić moc urządzenia (Pv, W). Moc grzałki wyznacza się według wzoru: P (W)= (A·k·ΔT) - Pv.

Sterowanie grzaniem
W przypadku obudów o dużych rozmiarach najlepszym sposobem na zapewnienie równomiernego rozkładu ciepła jest zainstalowanie kilku podgrzewaczy o mniejszej mocy. Precyzyjną regulację temperatury i wilgotności, jak i oszczędność energii, uzyskuje się, sterując grzałką na podstawie wyników pomiarów z czujników obu tych wielkości, tzn. włączając je tylko wtedy, gdy temperatura lub wilgotność przekroczą wartości graniczne.

CHŁODZENIE BEZWENTYLATOROWE

Jak widać, wentylatory, chociaż, jeżeli są właściwie dobrane, są skuteczne, nie są pozbawione wad. Generują hałas, a wibracje, uderzenia oraz zapylenie mogą je zablokować albo całkiem uszkodzić. O takie warunki niestety w przemyśle nietrudno.

Dlatego w urządzeniach, w których wentylator to często jedyny element ruchomy podatny na uszkodzenie mechaniczne, coraz chętniej rezygnuje się z tej metody chłodzenia. Przykładem są panele operatorskie oraz komputery przemysłowe. Awaria wentylatora, której skutkiem byłoby przegrzanie się jednostki centralnej, może mieć w ich przypadku katastrofalne następstwa dla przebiegu całego procesu produkcyjnego.

ZALETY BRAKU WENTYLATORÓW

Poza mniejszą awaryjnością, brak wentylatorów ma jeszcze inne zalety. Najważniejsze z nich to ograniczenie poboru prądu oraz możliwość odizolowania chłodzonego urządzenia od otoczenia. Jeżeli jego częścią jest wentylator to drugie nie jest możliwe, gdyż trzeba zapewnić swobodny przepływ powietrza z i do obudowy. To zaś poza tym, że sprzyja przenikaniu zabrudzeń do jej wnętrza, powoduje również ich rozprzestrzenianie się dookoła.

Oprócz tego na samych wentylatorach, które mają stały kontakt z otoczeniem, może gromadzić się brud. Zazwyczaj nawet regularne czyszczenie nie zapewni ich sterylności. W efekcie obecność tych urządzeń pogarsza jakość powietrza na danym stanowisku. To z kolei jest niepożądane w przypadku procesów produkcyjnych, które w związku z tym, że wymagają zachowania czystości, realizowane są w pomieszczeniach clean-room. Z pomieszczeń takich korzysta się na przykład w przemyśle elektronicznym i farmaceutycznym.

Alternatywą dla wentylatorów jest chłodzenie pasywne. Ta metoda odprowadzania ciepła jest często stosowana w komputerach przemysłowych oraz w panelach operatorskich.

Przykłady produktów

Wentylatory osiowe WWS: standard: wyciągowe, opcja: nadmuchowe, zastosowania: urządzenia grzewcze i chłodnicze. Parametry modelu WWS- 25: wydajność - 870 m³/h, spiętrzenie - 90 Pa, głośność - 58 dB, moc - 10 W, obroty - 1400/min, stopień ochrony - IP30, maksymalna temperatura pracy: +40°C.
www.motor-went.pl

Wentylatory promieniowe WPP: zastosowanie - wentylacja, klimatyzacja, suszenie, procesy technologiczne, przetłaczanie gazów o gęstości do 1,2 kg/m³, odporność na korozję (wszystkie części wykonane z blachy stalowej ocynkowanej). Parametry modelu WPP-500: wydajność 6300 m³/s, spiętrzenie: 900 Pa, głośność: 84 dB, moc: 1,5 kW, obroty: 1380 1/min., stopień ochrony: IP 54.
www.motor-went.pl

Wentylatory osiowe WOPO: z napędem bezpośrednim (wirnik mocowany na wale silnika), zastosowanie - wentylacja hal i pomieszczeń, przetłaczanie czynnika słabo zapylonego (maks. 0,5 g/m³), o temperaturze do +80°C, dostępny w wykonaniu: chemoodpornym, kwasoodpornym, przeciwwybuchowym.
www.owent.pl

Wentylatory promieniowe WWOax: z napędem bezpośrednim (wirnik na wale silnika), sprzęgłowym (wirnik na wale układu łożyskowego napędzanego silnikiem przez sprzęgło elastyczne), pasowym (wirnik na wale układu łożyskowego napędzanego silnikiem przez przekładnię pasową), zastosowanie - wentylacja pomieszczeń, podmuch kotłów, wyciągi spalin, przetłaczanie czynnika słabo zapylonego (maks. 0,5 g/m³) o temperaturze do +500°C, wersje: chemoodporna, o podwyższonej szczelności, ciepłoodporna, kwasoodporna, przeciwwybuchowa.
www.owent.pl

Komputery przemysłowe ICO300: bezwentylatorowe (chłodzenie pasywne), do montażu na szynie DIN, procesor Intel E3815 1,46 GHz, temperatura pracy: -20°C... +70°C, wilgotność: 5%.... 95%, wibracje: 2g 5...500 Hz amplituda 0,35 mm.
www.maritex.com.pl

Komputery przemysłowe EW410: bezwentylatorowe, w obudowie z tłoczonego aluminium, procesor Intel Atom D2550 1,86 GHz, 2 GB RAM, temperatura pracy: 0... +60°C.
www.sabur.com.pl

Grzałki serii SK 3105.xxx: grzałki PTC bez wentylatora, zastosowanie: szafy sterownicze, moc grzewcza: 10...150 W, zacisk szybkozłączny.
www.rittal.com