Ana Fan Seçimi
Uygulamayı ve sistem gereksinimlerini temel alarak doğru fanı seçme kılavuzu.
Fan seçimi oldukça karmaşık olabilir. Bu makale, sisteme uygun fan bulmanın basit işlemlerini ana hatlarıyla belirtmektedir.
- Uygulamayı tanımlayın.
- Ana fanı seçin.
- Fan boyutunu ve çalışma noktasını belirleyin.
- Fan kontrol metodunu belirleyin.
Uygulamayı Tanımlayın
Fan seçimindeki ilk adım, uygulamanın ve sistemin çalışma gereksinimlerinin detaylı olarak tanımlanmasıdır. Dikkate alınması gerekenler:
- Fanın ne yapması gerekir.
- Fan ekipmanının yeri neresi olmalıdır; eğer ekipman dış ortama yerleştirilecekse, dış ortam şartları nelerdir (rüzgar, sıcaklık, nem)?
- Bakım ve tamir için boşluğun yeterliliği.
- Yükseklik, elektrik kapasitesi, ses ve titreşim ile ilgili olarak tesis limitleri.
- Fanın girişe, çıkışa veya her ikisine birden mi bağlanacağı.
- Fanın değişen sistem gereksinimlerini karşılamak için kontrol edilmesine ihtiyaç olup olmadığı.
- Girişteki, çıkıştaki ve gövdeden yayılan sesler için ses limitleri.
- Sistemdeki fan sayısı ve yedek fanın gerekip gerekmediği.
Ana Fan Seçimi
Gövde, rotor ve sürücü tipi ana fan seçiminde en önemli faktörlerdir.
Gövde ? Sıralıya karşı vidalı santrifüjlü
Fan gövdesi, giriş ve/veya çıkış kanala bağlanmış olsa da olmasa da, genellikle sistemin tasarımına bağlıdır. Kanala yerleştirilmiş, tavana asılmış fan için, örneğin, düz hava akış profili ve her iki tarafından kanala monte edilebilmesi nedeniyle sıralı gövde (Resim A) en iyisidir. Yüksek sıcaklık uygulamalarında, örneğin 750 °F sürekli çalışmada, vidalı santrifüjlü gövde (Resim B) daha iyi bir seçimdir, çünkü motor, rulmanlar, kayışlar ve kasnaklar hava akımının dışına yerleştirilmişlerdir. Sıralı fanlarda, sürücü bileşenleri genellikle en azından kısmi olarak hava akımının içine yerleştirilmiştir.
Rotor ? Eksenel, santrifüjlü veya karışık akış
Fan gövdesi belirlendikten sonra, fan rotoru seçilebilir. Eksenel (pervane) ve santrifüjlü (çark) tip, iki temel rotor tipidir. Eksenel rotorlar, santrifüjlü rotorlardan daha verimli oldukları için, tipik olarak yüksek hacimli düşük basınçlı sistemlerde kullanılırlar. Santrifüjlü rotorlar tipik olarak yüksek basınç uygulamalarında, bununla birlikte yüksek sıcaklık veya kirlenmiş hava içeren uygulamalarda da kullanılırlar. Santrifüjlü rotorlar, eksenel rotorlara göre, zayıf giriş şartlarından ve kirli havadan daha az etkilenirler.
Üçüncü tip rotor ? karışık akış ? santrifüjlü ve eksenel rotorların melezidir. Birçok sıralı fan uygulamasında karışık akış rotoru en iyi seçenektir. Karışık akış rotorları, eksenel rotorlardan daha yüsek basınçlarda ve santrifüjlü rotorlardan daha fazla hava hacminde çalışma kapasitesine sahiptir. Ayrıca, 0,25 KPa?ın üstündeki basınçlarda, karışık akış rotorlarının ses seviyesi daha düşüktür, ses kalitesi daha iyidir ve tipik olarak eksenel ve santrifüjlü rotorlara göre daha yüksek verime sahiptir.
Sürücü Tipi ? Doğrudan kayışa karşı
Rotor tipi belirlendikten sonra, sürücü tipi seçilebilir. Endüstriyel trend doğrudan tahrikli fanlara (Resim C) yönelmiş ise de, kayış tahrikli fanlar (Resim D) faydasız değildir.
Doğrudan tahrikli fanlar daha az hareketli parçaya sahip olduğu için fazla bakım gerektirmez. Ayrıca, bu fanlar değişken frekanslı sürücülerle daha kolay kontrol edilir ve kayıştaki sürtünme kaybına sahip olmadıkları için daha verimli olabilirler.
Kayış tahrikli fanlar tipik olarak daha fazla performans esnekliğine sahiptir. Çünkü bu fanlar seçilen herhangi bir hızda çalışabilirler. Kayış tahrikli fanlar yüksek sıcaklıkta veya kirlenmiş hava uygulamalarında, genellikle motor hava akımının dışına yerleştirildiği için, kullanılabilirler.
Büyük fanlarla birlikte motor fiyatı sürücü tipi seçmede önemli bir faktör olabilir. Büyük fanlar tipik olarak düşük hızlarda çalışır. Kayış tahrikli fanlarda, bu hızlar standart 1800 rpm?lik motorlarla kasnak boyutu ayarlanarak sağlanabilir. Doğrudan tahrikli fanlarda ise 1200 rpm ve 900 rpm motorlar çok yüksek fiyatlı olabilir.
Düşük beygirgüçlü uygulamalar için, elektronik olarak düz akıma çevrilen motorlar kullanan doğrudan tahrikli fanlar sıklıkla kayış tahrikli fanlara göre çok daha iyi bir tercihtir. Bu tür motorlar çok geniş bir hız aralığında seçilebilirler ve diğer tek fazlı motorlara göre önemli ölçüde yüksek verimlilerdir.
Fan Boyutunun ve Çalışma Noktasının Belirlenmesi
Fan boyutlandırmasındaki önemli faktörlerden biri fan performans eğrisinde, çalışma noktasının belirlenmesidir. Şekil 1?de fanla ilgili toplam verimi de içeren tipik fan eğrisi görülmektedir. Fan eğrisi, sabit hızda farklı basınçlarda fanın nasıl davranacağını ortaya koyar. Fanın en yüksek verimi (yeşil boyalı bölge), fan basınç eğrisinin üst orta kısmına denk gelen çalışma noktalarına karşılık gelir.
Fan eğrisinin yüksek kısımlarında çalışan fanlar genellikle daha verimli olacaklardır ve eğrinin alt kısmında çalışan fanlara göre daha az ses çıkartırlar. Şekil 2?de, aynı çalışma noktası için üç farklı büyüklükteki arkadan eğimli santrifüjlü fanların fan eğrileri görülmektedir.
Belirli bir performans seviyesi için seçilen fan küçüldükçe, fan daha hızlı çalışmalıdır ve böylece fan, fan eğrisinin aşağı kısmında çalışır. Şekil 2?deki çalışma noktasının yeri Şekil 1?deki standart fan eğrisiyle karşılaştırıldığında, görülmektedir ki en küçük fan en az verimli olacaktır, ve sonuç olarak daha fazla ses üretecektir. Yüksek çalışma hızının bir diğer sonucu rulman ömrünün azalması olasılığıdır. Diğer taraftan, Şekil 2?deki en büyük fan göstermektedir ki, fan pik basınca yakın çalışırken çalışma noktasının yeri önemlidir. Değişken hava debili sistemler, çalışma noktasını fan eğrisinin üstüne çıkarmak için sıklıkla düşen hava debisine karşı yüksek dirence ihtiyaç duyarlar.
Çalışma noktası, fanın hava için iki uç durum arasında gidip gelmesini önlemek üzere, her zaman fan eğrisinin dikliğinin yeterli olduğu, eğrinin kararlı kısmında, pik basıncın sağ tarafına yerleştirilmelidir.
Performans ve Sistem-Görev Döngüsü
Çok uygun bir fan seçmek için, her bir çalışma noktasının ana hatlarının belirlenmesi, hem de her bir noktada sistemin ne kadar süre çalışacağının belirlenmesi gereklidir. Çalışma noktaları, gerekli hava akışı, giriş ve çıkış statik basınçları ve hava akım özelliklerine göre belirlenir.
Sistem için çoklu performans noktaları tanımlandığında, sistem-görev grafiğinin (ortak hava yoğunluğunda bütün çalışma noktalarının grafiği) oluşturulması önemlidir. Bu grafik fan, performans eğrisinin bilgilerini birleştirir ve ana fan seçimlerini kolaylaştırır. Bütün gerekli çalışma noktaları fan-performans eğrisinin limitleri içerisinde olmalıdır; aksi takdirde fan gerekli performansı gerçekleştirmek için yetersiz olacaktır. Şekil 3 tipik bir sistemin çoklu çalışma noktalarını göstermektedir.
Şekil 3?te, her bir çalışma noktası seçilen fanın kapasitesinin içerisindedir. Eğer herhangi bir çalışma noktası fanın performans kapasitesinin dışında bir yerde olursa (dalgalanma hattının solunda, dakikadaki minimum devrin altında veya dakikadaki maksimum devrin üstünde), seçimin yeniden değerlendirilmesi gerekir ve yeni seçim yapılır.
Fan boyutlandırırken dikkate alınacak diğer bir faktör de fanın ilk yatırım maliyetidir. Tipik olarak, en küçük fan satın alması en ucuz, fakat çalıştırması en pahalı olan olacaktır. Yüksek çalışma maliyetleri, bina sahibi için fanın çalıştığı süre boyunca ciddi bir yatırımı simgeleyebilir. Masraf tasarruflarını en yükseğe çekmek için, fanlar yaşam çevrimi değerlendirmesine göre seçilmelidir.
Fan Kontrol Metodunun Belirlenmesi
Fan kontrolü, sistem gereksinimlerindeki değişimlere bağlı olarak, fan performans noktasını yeni hava debisine ve/veya basıncına eriştirmek üzere hareket ettiren metodu kastetmektedir. Sistem gereksinimleri, işlemlerdeki değişimlerin, değişken debi talebi değişimleri ve diğer şeylerin arasında filtre yükleri sonucu değişebilir.
Fan performansını sistem gereksinimlerindeki değişime karşılık olarak değiştirmek için birkaç yol vardır. Giriş kanat damperleri, fan performans eğrisini düşürmek ve debi ve güç gereksinimini azaltmak için kullanılabilir. Tipik olarak, giriş kanat damperleri sadece statik basınç sabit tutulmak istendiğinde ve hava debisinde azalma gerektiğinde kullanılır. Fan performans eğrisini değiştirmenin daha yaygın ve daha verimli yolu, değişken frekans sürücüleri ile fanın hızının azaltılmasıdır. Bu metotla, fan performansı sistem eğrisi boyunca fan kurallarına uygun şekilde hareket eder.
Özet
Uygulamanın tanımlanması ve sistem çalışma noktasının belirlenmesi, bir uygulamaya doğru fan seçimi için olmazsa olmaz ilk adımdır. Fan gövdesi, rotor ve sürücü tipinin tespit edilmesi birçok fan düzenini seçenek olmaktan çıkartır. Fan eğrisi üstündeki çalışma noktasının göreceli konumunun göz önüne alınması, fan verimi ve ilk yatırım maliyeti arasındaki dengenin bulunmasına yardımcı olur. Fanın sistem gereksinimindeki değişimlere tepki verecek şekilde kontrol edilmesi gerekebilir.
Bir uygulamaya uygun bir fan bulmak için fan seçiminin temelinin anlaşılması gerekli olsa da, birçok fan üreticisi kullanıcılarına verimi maksimize etmek ve maliyet etkin fan çözümlerinde yardımcı olması için tasarlanan yazılımlara sahiptir.
