S Z E L LŐZÉS - A L A P I S M E R E T E K

Átírás

1 S Z E L LŐZÉS - A L A P I S M E R E T E K A légkezelés egyszerűsítve jelentheti a légzéshez szükséges légcserét, a hőérzetet szolgáló temperálást (fűtés-hűtés) és a páratartalom szabályozását (nem említve a szagmentesítést, a szűrést és az egyéb különleges ionizáló, fertőtlenítő stb. technikákat). E felsorolás az élettani fontossági sorrendet is tükrözi. A nyugati országokban régóta magától értetődő és kötelező a lakóterek szabályozott légcseréje. Hazánkban az utóbbi években a klímaberendezés a korszerűnek tekintett lakások alapfelszerelésévé vált. Terjed a megújuló energiát hasznosító, de rendkívül költséges napelemes és hőszivattyús fűtési rendszerek alkalmazása is. Ugyanakkor szellőztető rendszer beépítése ami egyszerre szolgálja az elhasznált levegő frissítését és a levegő temperálására áldozott drága energia megtakarítását viszonylag alacsony költsége ellenére is ritkaságszámba megy. Külön érdekesség, hogy a levegőtisztaságot szolgáló és az alapszellőzést e funkciójában kiegészítő kültéri kifúvással működő központi porszívó mára szinte az igényes otthonok alapfelszerelésévé vált. Ami megdöbbentő, hogy ez az ellentmondás nem csak a laikus építtető, de a szellőztetés jelentőségét hivatásból ismerő tervezők és a megvalósításban üzletileg érdekelt kivitelezők gondolkodását is jellemzi. Tisztelet a kivételnek, de figyelmük kimerül a kiszolgáló helyiségek szag- és páraelszívásának vagy a gázkazán üzembiztos működése miatt előírt levegőpótlásnak a biztosításában. Pedig a standardizált, készletben forgalmazott háztartási szellőzőrendszerek beszerelése gépészetileg egyszerű szinte házilag kivitelezhető, és néhány radiátor vagy kommersz nyílászáró árából megoldható. Elterjedését csak a tájékozatlanság és a szokások gátolják. Az energiatakarékossági és szigetelési követelmények szigorodása folytán elterjedt jól záró nyílászárók miatt gyakorlatilag megszűnt a lakóterek természetes légcseréje. Szakmai közhely, hogy a korszerű épületek természetes szellőzésének elmaradása miatt a párásodási - penészedési gondok megelőzése, a komfortérzetet meghatározó kielégítő légállapot biztosítása és az energia-megtakarítás érdekében egyaránt nélkülözhetetlenné vált az ellenőrzött légcsere. A szobalevegő az emberi életműködés és a háztartási tevékenység folytán elhasználódik, összetétele romlik, telítődik nedvességgel, szagokkal, a lecsapódó pára penészedéshez, a hiányzó légcsere a kórokozók és penészgombák, poratkák felszaporodásához vezet. A szennyezett levegő allergiás tüneteket, betegséget okoz. Az egészségi problémák mellett a lakások műszaki állapota is romlik. A szűken vett közérzeti és műszaki szempontokon túl elengedhetetlen tudatosítani, hogy egészségi állapotunk alakulásában döntő szerepe van a sejtekben zajló anyagcsere minőségének. Az oxigénhiányos vagy szennyezett levegő nemcsak a sejtszintű égési folyamatok elégtelenségét okozza, de az immunrendszert terhelő méreganyagok halmozódása mellett a sejteknek az örökítő anyagot érintő megújulását is rontja. Ez pedig közvetlenül és visszafordíthatatlanul a várható élettartam alakulására van káros hatással. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 1

2 A megelőzéshez kb. 0,5-0,7-szeres légcsere szükséges. Napjainkban az ablaknyitás sem a szükséges gyakoriság, sem a beáramló zaj és por, sem pedig a fűtési vagy hűtési energia megtakarítása szempontjából nem jelenthet valóban kielégítő és kultúrált megoldást. A fejlett építési kultúrával és a vonatkozó építési előírásokban kifejeződő magas szintű energia-, környezet- és egészségtudatos szemlélettel rendelkező skandináv országokban évtizedek óta kötelező a mesterséges szellőzés kialakítása. Ennek köszönhetően jöttek létre a különféle komfort- és költségszintű szellőztetőrendszerek, amelyeket az alábbiakban vázlatosan összefoglalunk. A rendszereket általában helyiségszámnak megfelelő összetételű készletekben forgalmazzák. A legegyszerűbb készletek a központi ventilátoregységből és a konyhai, fürdő és WC helyiségbe szerelendő elszívó szerelvényből, valamint a falba vagy nyílászáróba kerülő légbevezetőkből állnak. A levegő elszívása a szennyezett helyiségekből, míg a friss levegő bebocsátása a külső falon keresztül szabályozott mennyiségben történik. Ezáltal a lakásban kialakuló, huzatmentes, de folyamatos légáram megakadályozza a szennyezett levegő és a szagok terjedését, illetve folyamatos, ellenőrzött mennyiségű frisslevegő-ellátást eredményez. Minden igényszintre széles választékot kínálnak a ventilátoregységek különböző teljesítményű változatai, valamint az önszabályozó (fix hozamú, egy- vagy kétállású, higroszabályozós, jelenlétérzékelős stb.) légelvezető és bevezető szerelvények. Igényesebb megoldás a frisslevegő-befúvást is biztosító kiegyenlített szellőztetőrendszer amely megoldhatja a beszívott levegő porszűrését, hővisszanyerővel a fűtőenergia kb %-os megtakarítását, és csökkenti a külső zajok bejutását. Az első ellenvetésként felmerülő elhelyezési gond a konstrukció vastagsága miatt szinte mindig áthidalható a megfelelő egyeztetéssel és kb. 20 cm vastagságot igénylő gipszkarton stranglezárással. Legújabb változata az a minőségi ugrást jelentő, továbbfejlesztett és az alábbiakban vázlatosan ismertetett kiegyenlített szellőztető rendszer, amely egyben klimatizálási funkciót is betölt. A hazánkat is jellemző mérsékelt égövi, kontinentális éghajlati viszonyok között a nyári melegben, illetve az átmeneti tavaszi-őszi időszakban egyaránt alkalmas a lakókörnyezet temperálására. Segítségével egy nagyságrendileg m2 alapterületű épületben C hőfoktartományban szabályozható a hőmérséklet. A szellőzőrendszer fűtőkapacitása a ház hőtartó képessége függvényében általában előés utószezonban elegendő, ezen túlmenően válik szükségessé a fűtőrendszer bekapcsolása. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 2

3 Légtechnikai rendszerek Szellőzés technikai rendszerek Ipari pneumatikus rendszerek Mesterséges szellőzés Természetes szellőzés Transzport Préslég Gravitációs Szélnyomás Például faipari porelszívás Például pneumatikus szerszámok Szellőző berendezés Komfort Ipari Például hidroforok Légfűtő berendezés Komfort Ipari Léghűtő berendezés Légnedvesítő berendezés Ködtelenítő berendezés Klíma berendezés Komfort Ipari Komfort Ipari Komfort Ipari Komfort Ipari Az épületgépészeti gyakorlatban a légtechnikai rendszer humán célból vagy valamilyen technológiai igény kielégítésére telepítenek. Az úgynevezett tartózkodási zónában kívánatos egy meghatározott - vagy előírt - légállapot biztosítása. A komfort légtechnikai rendszer működésének célja, hogy az emberi tartózkodási zónában kellemes mikroklímát hozzon létre. (A túlzott méretű igények a beruházási költség aránytalan emelkedését, míg az igények alárendelése a légtechnikai rendszer alkalmatlanságát idézheti elő.) Az ipari légtechnikai rendszereknél a zárt terekben olyan mikroklíma létrehozása a cél, melyet az alkalmazott technológia megkíván. Komfortérzetet befolyásoló tényezők (nemcsak hőtechnikai feladat, fiziológiai is!): 1. Emberi tevékenység, kor, nem, lelki állapot, ruházat, aktivitás, tartózkodási idő stb. 2. Helyiség felület kialakítása, mérete, hőmérséklete, színe, hő- és nedvességterhelés stb. 3. Szellőzési rendszer légállapotai (t; ϕ), áramlási sebességei és turbulenciája, légmennyiségek, friss levegő aránya stb. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 3

4 A légtechnikai rendszerek mikroklíma jellemzőit 1 a PMV 2 (várható hőérzeti érték) és a hozzákapcsolt PPD (elégedetlenségi szint) illetve a DR (huzatérzet) huzatkritérium alapján méretezik. Ugyancsak fontos kritériumszám a PD érték, mely a függőleges hőeloszlással elégedetlenek arányát fejezi ki. Gyakorlati példa: Helyiség Hőmérséklet Légsebesség [m/s] Lokális diszkomfort Kategória nyár tél nyár tél PPD DR PD Iroda A 24, 5 + 0, 5 22, 0 + 1, 0 0, 18 0, 15 < 6 < 15 < 3 B 24, 5 + 1, 5 22, 0 + 2, 0 0, 22 0, 18 < 10 < 20 < 5 C 24, 5 + 2, 5 22, 0 + 3, 0 0, 25 0, 21 < 15 < 25 < 10 A belső levegőminőség komforttartománya alatt a komforttartomány olyan nem termikus jellemzőit értjük, melyek a levegő összetételével vagy annak tartalmával kapcsolatosak. (Például frisslevegő hányad tisztaság, szennyezettség stb. Így gőzök, gázok, szaganyagok, aerosolok, vírusok, baktériumok, gombák spórái stb. Kategória Széndioxid koncentráció növekménye zárt térben ppm 3 mg/m 3 A B C Gyakorlati példa: a külső friss levegő átlagos széndioxid koncentrációja 340 ppm. (A belső térben ennél jobb értéket egyszerű légtechnikai módszerekkel nem érhetnek el!) Ha kevés a frisslevegő hányad a szellőző levegőben, akkor nem képes felhígítani a belső levegőt és a kellemetlen szagok meghatározóvá válnak. Akusztikai komfort A hang vagy hangeffektus alatta rugalmas közeg állapotának elemi ingadozását értik, amely hullám formájában terjed a vivő közegben. A közeg állapotának elemi ingadozása a közegrészek sebességének, sűrűségének és a nyomásának változása. Az egyes közegrészek nyugalmi helyzetük körül rezgőmozgást végeznek, a közeg sűrűsödését és ritkulását okozzák, ezek a gerjesztési állapoztok a terjedés irányában (például longitudinális) ismétlődnek, az ismétlődés távolságát hullámhossznak nevezik. A hangeffektusok erősségére jellemző a rugalmas közegben kialakuló hangnyomás értéke. Ez időben változó, középértékét értelmezik, túl nagy intervallumot ad, ezért bevezették az úgynevezett hangnyomásszintet [db]. Közelítő műszerrel is mérhető mérőszáma az A-hangnyomásszint. 1 Az EU-ban ISO 7730 (USA-ban ADPI előírás) szerint mérteznek 2 PMV és PPD mikroklímás mutatószám 3 Parts pro Million, jele ppm = cm 3 /m 3, térfogatszázalékban 0,1 tf % = ppm Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 4

5 Léteznek olyan hanghatások melyek értelmi és esztétikai hatását az ember negatívan ítéli meg, ezek gyűjtőneve zaj. Ez az ember hangérzete szerint zaj, fizikai jellemzőiben nem mutat eltérést egy másik kevésbé zavaró hanghoz képest. Tehát a zaj elsősorban pszichikai fogalom, ami az ember tevékenységétől is függ. Nem véletlen tehát, hogy az akusztikai követelmények mindig a helyiség rendeltetéséhez kapcsolódnak. A tartózkodási zóna hangeffektusai nem zavarhatják az emberi tevékenységet. A határ- vagy más néven normagörbék zaj immisszió szempontjából tükrözik az ember hangérzetét. Ezeket hangnyomásszint frekvencia koordinátarendszerben ábrázolják, elválasztva az akusztikai szempontból megfelelő és diszkomfortos területeket. Ipari terek tartózkodási zónáinak követelményei A mikroklímának ki kell szolgálnia az alkalmazott technológiát, de az ott tartózkodó emberek egészségügyi és hőérzeti feltételeinek is ki kell elégíteni. A szennyezőanyag koncentrációja alatt a tartózkodási zóna levegőjének térfogategységében lévő szennyezőanyag tömegét értik. [kg/m 3 ; mg/m 3 ] A szennyezőanyag felszabadulása sem időben, sem térben nem állandó. Átlagos koncentráció (ÁK) a légszennyező anyagnak a munkahely levegőjében egy műszakra megengedett átlagkoncentrációja. Legnagyobb koncentráció (MK) a légszennyező anyagnak a munkahely levegőjében egy műszakra megengedett legnagyobb koncentrációja. Csúcskoncentráció (CK) a lényszennyező anyagnak a munkahely levegőjében rövid ideig (30 perc/műszak) megengedett legnagyobb koncentrációja. A megengedett koncentráció alatt a légszennyező anyag olyan koncentrációját értik, amelynek hatására az ott tartózkodók munkaképes életük során (heti 40 órás munkahete számítva) sem átmeneti, sem maradó károsodást nem szenvednek. A gáz és gőz állapotú anyagokat toxikus és veszélyességi osztályokba sorolták. Toxikus Veszélyes M-I Erős méreg V-A Kifejezetten veszélyes M-II Méreg V-B Veszélyes M-III Gyenge méreg V-C Mérsékelten veszélyes M-IV Nem mérgező V-D Nem veszélyes Koncentráció átszámítása tömegszázalékra k s% = (k st / ρ lev )*100 [t%] k st = szennyező anyag koncentrációja [kg/m 3 ], levegő sűrűség adott hőmérsékleten [kg/m 3 ] Koncentráció átszámítása térfogatszázalékra k t% = (k st / ρ szennyező )*100 [tf%] szennyező anyag sűrűség adott hőmérsékleten [kg/m 3 ], k t = (k st / ρ szennyező ) [m 3 / m 3 ] Koncentráció átszámítása ppm értékre k ppm = (k t% *10 4 [ppm] 1t% = ppm és 1 ppm = 1 cm 3 / m 3 Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 5

6 A levegő A légkör a magassággal is változó összetételű különböző gázok keveréke, melynek állandó és változó összetevői vannak. Az állandó összetevőket alapgázoknak is nevezik, jelenlegi átlagos összetétele 78, 08 tf% nitrogén, 20, 95 tf% oxigén, 0, 93 tf% argon, 0, 03 tf% szén-dioxid, vízpára és gőz valamint metán, kén-dioxid, nitrogénoxidok (NO x ). Továbbá egyéb szennyezőanyagok, mint a radioaktív radon, esetleg mikroorganizmusok (mikrobák, baktériumok), vagy szilárd és cseppfolyós összetevők például por, korom, sósav, kénsav stb. Normál sűrűsége: ρ = 1,293 kg/m 3 (0 o C-on és Pa ~ 1,013 bar nyomáson, száraz) Ugyanaz szobahőmérsékleten: ρ = 1,205 kg/m 3 (20 o C-on ~ 1,013 bar nyomáson) A levegő nemcsak összetételével, hanem fizikai tulajdonságaival is hat 4 az élőlényekre, így hőmérséklete, nyomása, páratartalma és mozgása is meghatározó. Tiszta levegőről általában nem beszélhetünk, de higiéniai és biológiai szempontból meghatározó, ha a benne lévő szennyezőanyagok nem haladják meg a kísérletileg megállapított élettani értékeket. A levegő minőségét a szennyezettség fokával mérjük, mg/m 3 -ben fejezzük ki és a megengedhető küszöbértékhez viszonyítjuk. Például a CO (szén-monoxid) előfordulása a korszerűbb kazánok égési folyamataiban ~ 60 mg/m 3 amit szoktak 50 ppm-ben is megadni. A levegő jelenleg átlagosan 340 ppm CO 2 -t tartalmaz. (0,034 tf% = 340 ppm). 5 Komforttérben, a belső levegő minőségét több száz levegőszennyező anyag befolyásolja. Néhány példa: azbeszt - építőanyagokból, nitrogén-oxidok nyíltlángú és kéményes gázkészülékekből, formaldehid és illékony szerves anyagok bútorokból, festékekből, radon talajból illetve építőanyagokból, dohányfüst emberi káros szenvedély által, szaganyagok szerves anyagok bomlástermékeiből, valamint vírusok, baktériumok, spórák stb. Az ember a belső levegő minőségét alapvetően szaglás (orral) valamint a szem kötőhártyáján keresztül érzékeli. A szaghatás minősítése nem egyszerű feladat. A jellemzője az érzékelhető levegő minőség lett, jele c b és mértékegysége a decipol [dp] Légtechnikai rendszerben a szellőző levegő térfogatárama függ a berendezés üzemétől (szakaszos vagy folyamatos), és külön meghatározandó a frisslevegő hányada, mellyel pótolható a belső levegőből elhasznált oxigénmennyiség. 4 Nem csak fizikai tulajdonságaival, hanem például a nitrogén körforgás illetve a szén körforgás a természetben a légkör, az élővilág és a talaj között. 5 A levegő CO 2 koncentrációjának a hatása az emberre: legfeljebb ppm még jó levegő, ppm még nincs hatás, ppm 0,5 1 órán át belélegezve halált okozhat, ppm azonnali halál. A CO egészségügyi határértékei: 100 mg/m 3 legfeljebb 15 percig, 30 mg/m 3 legfeljebb 1 órán át. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 6

7 Légszennyeződési folyamatok 6 Természetes szennyeződések (füst és korom) ősidők óta terhelik a levegőt, így a vulkánkitörések, erdő és szavannatüzek olykor globális változásokat is előidézhetnek, de jellemzően néhány év után kiegyenlítődnek a környezeti folyamatok. A mesterséges levegőszennyeződést elsősorban az ipar, a közlekedés, a lakossági tüzelés és a mezőgazdaság okozza. A légszennyezés folyamata az energiafelhasználás mértékének növekedésével együtt nő. Az emberi tevékenység az egész légkört veszélyezteti, mert nagy valószínűséggel általa is átalakulóban van a Föld éghajlata. A légkörre ható és a földi életet veszélyeztető legfontosabb emberi tevékenységek: fosszilis tüzelőanyagok elégetése CO 2 üvegházhatás 7 globális felmelegedés ipari tevékenységgel mérgező anyagok jutnak a légkörbe (toxikus és rákkeltő) közlekedés és ipari tevékenység S és N gázai savas esőket okoznak (talaj, talajvíz) halogénezett szénhidrogének 8 az ózonpajzsot veszélyeztetik, vele a földi életet. A városok levegője (szmog) 1. Los Angeles típusú oxidáló vagy fotokémiai szmog főleg nyáron alakul ki, létrejöttében a közlekedés által termelt szennyezőanyagok O 3, NO x, CO, C x Hy x játszanak szerepet. Fordított hőmérsékleti állapot jön létre, mert a sűrű légszennyezés felfogja a napsugárzást, és nem engedi felmelegedni az alsóbb levegőréteget. Főleg szembetegségeket okoz. 2. London típusú redukáló szmog főleg télen alakul ki. Elősegíti az évszakra jellemző ködös időjárás, a nagy kén-dioxid szint, a por és a korom. Fordított hőmérsékleti állapot jön létre. Főként légúti betegségeket okoz. 6 Például az égések: lassú égés (biokémiai/anaerob), gyors égés, robbanás. Az égéstermék tartalmaz el nem égett alkotórészeket, például még CO-t. A CO rendkívül veszélyes mérgező anyag. 1 tf% belégzése közvetlen halálos! További idegmérgező anyagok: H 2 S és CS 2. Maró hatású a SO 2. Savharmatpont! Az égéstermékben elégett hidrogén - H 2 O - is található, a kéntartalom miatt kénessav, kénsav - maró, korrodáló anyag keletkezik. Magasabb hőmérsékleten a levegő nitrogénje oxidálódik, veszélyesen rákkeltő, ózonpusztító és vérméreg NO x ek keletkeznek! A CO 2 fojtó hatású, hasonlóan a metán, a propán és bután gázokhoz. 7 Az üvegházgázok (CO 2, SO 2, N 2 O, O 3, stb.) részecskéi a Nap által felmelegített a felszínről kisugárzó hőt visszaverik az alsó légkörbe, fokozatosan tovább melegítve azt. A hatás ellentmondásos! 8 Freonok a magas légkörbe jutva roncsolják az ózont, az UV sugarak agresszív klór és fluor atomokra bontják a gyengülő ózonpajzs, pedig nem ver vissza olyan hatékonyan a gyilkos kozmikus sugarakat. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 7

8 Természetes szellőzés: a helyiség természetes légcseréje, amit a levegő hőmérsékletkülönbsége illetve a szélerő hoz létre. Megoldásai: szellőzés réseken, ablakokon át, szellőzőaknákon, tetőfelépítményen keresztül. Gépi szellőzés: a helyiség szennyezett levegőjének eltávolítása, tiszta levegővel való pótlása. Történhet szakaszosan vagy folyamatosan. A mesterséges szellőztetést ellenőrzötten ventillátoros berendezésekkel oldják meg, velük szemben követelmény, hogy ne okozzon huzatot és kellemetlen zajt. Szellőztető berendezés feladata: légszennyeződés megengedhetetlen szint alatt tartása, légcsere biztosítása. Szellőztető-légfűtő berendezés feladata: a szellőztetés mellett a téli hőveszteség teljes vagy részleges pótlása. Szellőztető-léghűtő berendezés feladata: a szellőztetés mellett a nyári hőterhelés teljes vagy részleges pótlása. Szellőztető légfűtő-hűtő berendezés feladata: a szellőztetés mellett a téli hőveszteség illetve a nyári hőterhelés teljes vagy részleges pótlása. Ködtelenítő berendezés feladata: a párolgó felületeken keletkező köd elterjedésének megakadályozása. Klímaberendezés feladata: a szellőztetés mellett a helyiség hőmérséklet és páratartalom bizonyos határok között tartása az egész év folyamán. Szellőztető rendszerek elvi kialakítása: Külső levegő 2 Kevert levegő 3 Légkezelő berendezés 4 Légszállító berendezés 5 Helyiség 6 Elmenő levegő 7 Keringtetett levegő 8 Távozó (kidobott) levegő A szellőző levegő és helyiség levegő hőmérséklete közötti különbség egészségügyi, hőérzeti szempontból bizonyos határértéket nem léphet át. Ha a hőveszteséget a kötelező légmennyiséggel akarjuk pótolni, a szellőzőlevegő hőmérséklete a legtöbb esetben meghaladná a megengedett értéket. A szellőző levegő és a helyiség levegő közötti hőfoklépcső azonban a szellőző levegő mennyiségének növelésével a megengedett értékre csökkenthető. Energetikai okokból a szellőző levegőnek egyetlen módja az elmenő levegő egy részének keringtetése. (Cirkuláció!) Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 8

9 Szellőztetés módjai: 1. Depressziós (p B <p K ) szennyezett 9 levegő kijutásának megakadályozása Ventilátor berendezés elszívja 10 a helyiség levegőjét, miközben a szomszédos helyiségekből vagy a szabadból nyílásokon át levegő kerül beszívásra. Különösen alkalmas az elhasznált levegő szétterjedésének megakadályozására. A légcsere egyszerű és hatásos megoldása. Keringtetés egy elszívó ventillátorral gyakorlatilag nem oldható meg. 2. Túlnyomásos (p B >p K ) belső levegő megóvása a külső szennyezettől Ventilátor berendezés levegőt a szabadból szív és a helyiségbe szállítja 11, miközben a szomszédos helyiségekbe vagy a szabadba nyílásokon át távozik. A nemkívánatos levegő beáramlás megakadályozására jó megoldást tesz lehetővé. Egy ventillátorral cirkuláció nélkül a hővisszanyerés nem megoldható, energetikailag problémás. 3. Kiegyenlített (p B =p K ) a helyiség és környezete között a légáramlás nem káros Befúvó-elszívó úgynevezett kétgépes (ventilátoros) megoldás. A helyiségekben igény szerint enyhe depresszió vagy túlnyomás hozható létre, hővisszanyerésre alkalmas, előnye hogy a levegő mindig kezelt állapotban jut a helyiségbe. Szellőző berendezés általános felépítése (elvi vázlat): Légköri nyomás Túlnyomás p = Pa Depresszió p = Pa 9 Gázok, gőzök, szagok 10 Elszívó szellőzés 11 Befúvó szellőzés Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 9

10 Szellőző rendszerek szerkezeti elemei I. Ventillátorok 30 kpa 12 nyomásértékig terjedően levegő vagy más gáz továbbítására szolgáló áramlástechnikai gépek. (Magasabb nyomásértékek esetében már kompresszorok kellenek!) A ventillátorok a levegő (gáz) össznyomását növelik. Ventillátor nyomáseloszlása [Pa]: P Ö össznyomás növekedése a ventilátor előtt és után mért össznyomás különbsége! P ST1 P D2 P ST2 P STN P STS P ST Statikus nyomásnövekedés a ventilátor után mért statikus nyomás és a ventilátor előtt mért össznyomás különbsége! Tehát nem azonos a ventillátor előtt és után mért statikus nyomások különbségével! P D2 P 0 atmoszféra P ST2 P ÖSSZ P ST1 P D1 P D1 Jelmagyarázat P Ö = P NÖ P SÖ Össznyomás növekedés P ST Statikus nyomás P ST = P ST2 P Ö = P Ö P D2 Statikus nyomásnövekedés P D Dinamikus nyomás P ST = P ST2 P ST1 Statikus nyomáskülönbség P Ö Össznyomás P Ö = P Ö2 P Ö1 Össznyomás különbség Szívó oldali üzem, szabad nyomócsonk: P Ö = P ST1 (P D2 P D1 ) P ST = P Ö P D2 Nyomóoldali üzem, szabad szívócsonk P Ö = P ST2 + P D2 Szívó és nyomóoldali üzem (ábrán!) P Ö = P ST1 + P ST2 + (P D2 P D1 ) Szabadon szívó-nyomó P Ö = P D2 Radiális ventillátorok: axiális 13 irányban szívnak, radiálisan 14 továbbítanak. Axiális ventillátorok: axiálisan szívnak és továbbítanak mh 2 O = 0, 3bar 13 Tengelyirányban 14 Sugárirányban Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 10

11 Ventilátorok munkapontja Adott paraméterekkel rendelkező ventilátor munkapontját a géphez csatlakozó légcsatorna rendszer ellenállása határozza meg. Az egyenes szakaszokban kialakuló lamináris 15 (réteges) áramlás a közegmennyiséggel egyenesen, turbulens (örvénylő) áramlás esetén négyzetesen arányos. Az alaki ellenállások és a kilépési veszteségek ellenállása négyzetesen aránylik a közegmennyiség változáshoz. Az eredő jelleggörbe másodfokú parabola, mely nem az origóból indul, ha a környező közegnél eltérő sűrűségű - azaz eltérő hőmérsékletű - gázt szállít függőleges irányban. P Hideg levegő felfelé, meleg levegő lefelé szállításakor Turbulens Hg ρ Hideg levegő lefelé, meleg levegő felfelé szállításakor V Lamináris P = 0 V Ha hidegebb levegőt szállít, akkor a felhajtóerő a ventilátor ellen dolgozik. A melegebb levegő szállításakor a felhajtóerő segíti a ventillátort. A mennyiben ez jelentős a ventillátornyomáshoz képest, úgy nem hanyagolható el hatása. Például a légfűtőhűtő berendezés nyáron a környezetnél hidegebb, télen melegebb levegővel üzemel. Ha nem vesszük figyelembe, akkor nyáron kevesebbet, télen többet szállít a tervezettnél. Ha a ventilátor jelleggörbéje lg p - lg V diagramban ábrázolt, akkor a csatorna jelleggörbe egyenes lesz, mert a másodfokú parabola a logaritmikus síkon egyenesként jelenik meg. (Több helyen így ábrázolják.) A ventilátor pozitív p - V tartományát vizsgáltuk meg. Másik ventillátorral sorba illetve párhuzamosan kapcsolva, viszont meg kell vizsgálni a negatív szakaszokat is. Ha a rendszer ellenállása csökken, - kisebb csatorna ellenállás lefelé hajló jelleggörbe akkor nem tudjuk meghatározni a szállított közegmennyiséget. Ha p<0 tartományban vizsgáljuk a kisebb gép teljesítményét, akkor kitűnik, hogy egy adott pont után a két gép egyidejű üzeme kevesebb levegőszállítást eredményez, mintha egyedül a nagyobb gép működne! 15 Jellemzően még a porózus szűrőkben. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 11

12 Párhuzamosan kapcsolt azonos teljesítményű ventillátorok egyidejű üzemeltetése nem kétszerezi meg az egy géppel szállított közegmennyiséget, hanem annál kevesebbet szállít! Az egyik gép kikapcsolásával (lefojtásával), az üzemben maradó ventilátor munkapontja lejjebb csúszik (kisebb nyomás és szállítás) és rosszabb hatásfokon üzemel! De nem a felét, annál többet szállít! Eltérő teljesítményű párhuzamosan kapcsolt ventillátorokat úgy kell kiválasztani, hogy a hatásfokuk a közös szállítási munkaponthoz igazodóan legyen optimális! Ha csak az egyik gép üzemel, akkor lényegesen romlik a hatásfoka az egyidejű üzem hatásfokához képest! Igen gondosan kell eljárni, mert párhuzamos üzemkor még az is előfordulhat, hogy egyik ventilátor átfúj a másik gépen! (Lásd lentebb!) A középső légcsatorna jelleggörbe az inflexiós pontban metszi az eredő jelleggörbét, akkor a kisebb gép nem szállít, de üzemel. A nagyobb gép annyit szállít amennyit egyedül is tudna! Ha csökken a rendszer ellenállása, akkor mindkét gép szállít. Amennyiben nő a rendszer ellenállás, úgy a kisebb ventillátoron a normál üzemmel szembeni áramlás történik, átfújás következik be! Ventillátorok párhuzamos kapcsolásakor az átfújás lehetőségét mindig meg kell vizsgálni. A ventillátorok üzemét úgy kell megválasztani, hogy az inflexiós pont alatt legyen a szükséges munkapontnak a minimális és maximális közegmennyiséggel meghatározott teljes tartomány. Két párhuzamosan kapcsolt ventilátor esetében, akkor is bekövetkezik az átfújás, ha a gépeket nem egyszerre indítják, az üzemelő gép átfúj az álló gépen, és az átfújás akkor is fent marad, ha beindítják a másik gépet. Tanulság: a jelenség elkerülése céljából egyszerre kell indítani! Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 12

13 Ventillátorok arányossági törvényei: A ventillátor adatok elsősorban a fordulatszám [n] változásával arányosak, melyet gyakorlati példán mutatunk be: egy ventilátor V = m 3 /óra levegőt szállít p = 200 Pa össznyomással, n= 950 /perc fordulat mellett, teljesítményfelvétel P= 1 kw, a fordulatszám megnő n 2 = 1400/perc-re. Légtérfogat (térfogatáram) változás egyenesen arányos: V 2 = V 1 n 2 /n 1 = m 3 /óra Szállítási nyomás változása négyzetesen arányos: p 2 = p 1 (n 2 /n 1 ) 2 = 470 Pa Teljesítményszükséglet változás köbösen arányos: P 2 = P 1 (n 2 /n 1 ) 3 = 3,6 kw Ventillátorok affinitási törvényei: Azonos fordulatszám mellett a geometriailag hasonló ventillátorokra igaz, hogy a térfogatáram az átmérő 3. hatvánnyal, a nyomás az összehasonlítási mennyiség 2. hatványával, a teljesítmény az 5. hatvánnyal arányos. Például egy 300 mm szívóátmérőjű gép 1000 m 3 /óra légtérfogattal szállít, akkor egy 400 mm-es: V 2 = V 1 (D 2 /D 1 ) 3 = 2353 m 3 /óra. Ventillátorok kiválasztása: Jelleggörbe: axiális ventilátor legjobb hatásfokú pontjai közel állnak a labilis ághoz, ezért a legjobb hatásfok nemkívánatos, ha megnőhet a rendszer ellenállása. Teljesítménygörbe csúcsán célszerű választani. Zajosság szempontjából előnyös, ha a legjobb hatásfok közelében üzemel a gép, igényes helyen két gépet sorba kapcsolnak, így csendesebb, mint egy nagyobb gép, nagyobb kerületi sebességgel. Ár vonatkozásában a beruházási és üzemeltetési költségeket mérlegelni célszerű. Különösen fontos szempont az üzembiztonság. Háztartási ventilátorok A megkülönböztetés azért fontos, mert a háztartási célra gyártott berendezések már kijelölnek egy sereg paramétert, amelyet a gyártó feltételez. E gépek szinte kizárólag váltóáramú egyfázisú hálózatról üzemelnek, s jellemzőjük általában a kivitel szépségére való törekvés, az olcsóbb, nagyszériás gyártás és a minőségi alkuk jelenléte. A várható kis időkihasználtság és kis felelősségi rizikó sok gyártmánynál a Vedd, használd, s cseréld, ha új design jelenik meg! jelmondatot hívja életre. Ipari, illetve különleges ventilátorok E területet a kézműves egyediség, az egyéni kívánságlisták és paramétermezők szakértői kezelése, illetve a magas árak jellemzik. Mélyebb ismertetés nélkül felhívjuk a figyelmet arra, hogy a legdrágább és legjobb tervezés általában a leghamarabb megtérülő befektetés, mert itt lehet, hogy a huszadik kevésbé tervezett próbálkozás is csődöt mond, károkat okoz. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 13

14 Axiális ventilátorok Ezek a propelleres ventilátorok. Jellemzőjük a nagy légszállítás, a kis nyomásemelés, a sokszor zavaróan zúgó, egytónusú zaj. Általános térszellőztetésre rövid és kis ellenállású csővezetékrendszerekhez valók. A legegyszerűbb, legrégebbi és a legjobban ismert ventilátortípus. Sok szakember jellemzi ezt úgy, hogy ha egy szemétlapátot egy motortengelyen forgatunk, máris kész a ventilátor. E megfogalmazás igaz abból a szempontból, hogy a levegőszállítás ekkor is létrejön, s igaz sajnos úgy is, hogy e tanácsot sokan szó szerint értelmezik, s ilyen igénnyel gyártják típusaikat. Valójában hiába ismert az axiális ventilátortípus régóta, hiába kutatták e területet a világháborúk repülőinek tervezésekor világszerte, hiába ismert ma sokféle tervezői módszer és számítógépes áramlási modell, jó hatásfokú, csendes, igényes axiális típuscsaládot csak alapos tervezés és kísérletezés alapján lehet sorozatgyártásban előállítani. Ezek a kis sorozatban készülő ventilátorok korlátozott fejlesztési költséget viselnek el, s komoly tapasztalat, kultúra kell a gyártáshoz. Ha valaki egy jó ventilátort lemásol és gyártani kezdi, az alábbiakra számíthat. Ha műanyag a járókerék, rossz anyagválasztás esetén téli körülmények között a műanyag járókerekek túl ridegek, törnek. A motortengelynél fémagyat kell a járókerékbe önteni. Rossz anyagpárosításnál a műanyag a dilatációs különbségek miatt megrepedezik. Nagyobb átmérőknél a műanyag, működés közben deformálódik, besúrol, megváltozik jelleggörbéje. Lemezlapátos kivitelnél az olcsóbb agykonstrukciók fellazulnak, leesik a motortengelyről a lapát. Sajtolt lemezkonstrukciónál a lágy, vékony fém könnyen deformálódik, kiegyensúlyozatlanná válik. Hegesztett lemezlapátoknál a hőkezeletlen varratok mentén az anyag rideggé válik, könnyen bereped stb. A lehetséges hibákat szinte végtelenül lehetne sorolni, de célunk csak annyi volt, hogy bemutassuk, valamit gyártani sokkal több, mint megtervezni, lerajzolni. A konstrukció, a részletek és a költségek erősen összefüggenek, de a gyártók filozófiája is fontos befolyásoló tényező. Ezek után lássuk, milyen kiforrottnak tekinthető gyártmányokat vásárolhatunk a piacon. E piaci területet jellemzően méret szerint kettéoszthatjuk. A névlegesen mm átmérőig gyártott ventilátorok általános célra készülő, tipikus kereskedelmi termékek, míg e méret felett általában egyedi igények szerint készülnek, sok választható paraméterrel rendelhetők. Mielőtt a tárgyalást a legegyszerűbb gépekkel elkezdenénk, három fontos üzemtani problémát előre kell bocsátanunk. Az axiális ventilátoroknak ugyanis a teljes jelleggörbe tartománya nem használható, mert nagy fojtás esetén az áramlás úgymond leválik a járókerék-lapátokról, ami azt jelenti, hogy a lapátok mögött óriási örvények keletkeznek, s a jelleggörbe visszaesik, bizonytalanná válik, a ventilátor zaja mélyebb tónusú, a légáramlás egyenetlen, pumpáló lesz. Ez ugyanaz a jelenség, mint mikor a vitorláshajó vitorláját kreutzolásnál túlhúzzuk, vagy mikor landolásnál a túl meredekre vett orrú repülő átesik. Axiális gépeknél tehát a várható munkapont megfelelő helyét a jelleggörbén ellenőrizni kell. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 14

15 A másik kérdés a helyes forgásirány megválasztása. Az axiális ventilátorok a tervezettel ellenkezőleg forgatva fordított áramlási irányt hoznak létre (radiális ventilátorok mindig ugyanabba az irányba szállítanak, csak a hatásfok romlik le nagyon), s jelleggörbéjük százalékkal esik vissza a gyári elképzeléshez mérten. Ezt sajnos kezdő szellőzésszerelők, különösen csőventilátoroknál, nem veszik észre, s gyakran fordított helyzetben, rossz forgásiránnyal építik be őket. Emiatt az igényes ventilátorokon mindig feltüntetik a szállítási- és a forgásirányt. Harmadik figyelmet érdemlő jellemző, hogy az axiális ventilátorok a hozzájuk csatlakozó rendszernél a saját járókerék-átmérőnél kisebb átmérőre igen érzékenyek. A ventilátorok legjobban működő, legnagyobb kerületi sebességű része a járókerék kerületének környezete, amely szűkebb átmérőjű csatlakozás esetén egészen másképp (gyakorlatilag sehogyan sem) működik, mint tervezték. Már egy dimenzióval kisebb csatlakozás is százalék visszaesést okozhat. Axiális ventilátoroknál tehát a csatlakozás mindig legyen azonos méretű a ventilátoréval, és lehetőleg ez 2-3 átmérőnyi hosszon ne is változzon meg. Radiális ventilátorok A lapátozáshoz itt a tengely irányából érkezik az áramlás, de sugárirányban elfordulva halad át a lapátok között. Sokszor centrifugális ventilátornak nevezzük őket. Lehetnek csigaházas kivitelűek, csatorna-, cső- vagy tetőventilátorok, mókuskerekes vagy hagyományos járókerékkel szereltek. Ezek nagy nyomást, arányaiban kisebb mennyiséget és stabil, terhelhető jelleggörbét szolgáltatnak. Ezért ezek nagy ellenállású rendszereknél, hosszú csővezetékeknél, kürtőknél kerülnek alkalmazásra. Zajuk általában kisebb, széles spektrumú, kevésbé zavaró jellegű. Mechanikai rezgések keltésére azonban szinte mindig számíthatunk, így rögzítésükre külön gondot kell fordítani. R a d i á l i s c sőventilátorok Az egyébként kézműves egyediségnek örvendő professzionális szellőzéstechnika egyetlen nagy sorozatban gyártott géptípusáról van szó. Na100 és Na315 között, kb m3/h légszállításig majdnem minden gyártó katalógusában szerepelnek. Egy-egy gyártmány-méretsor Na500 mm-ig és kb m3/h-ig terjed, a nagy méreteknél azonban a gyártott darabszámok igen alacsonyak. A standard típusoknál a nagy darabszám következtében az egész világon 3-4 alkatrészgyártó határozza meg a termelést. Egy csőventilátor két fő részből áll. A külső forgórészes motor és a vele egységet képező járókerék az érték 90%-át kitevő fő elem, míg a két félhéjból álló értéktelen ház határozza meg a gépészeti paraméterek 90%-át. Sajnos a csőventilátorok áramlástechnikailag rosszul kialakított gépek, mert a járókerékből kilépő, forgó levegő mozgási energiája relatíve nagy veszteségeket szenved. Ennek oka az axiális visszaterelés nagymértékű iránytörése, illetve a járókerék mögötti holt tér által okozott diffúzorveszteség. Ezek az áramlástechnikai hibák azonban egy igen praktikus, olcsó és egyszerű géphez vezetnek, amelyeket világszerte szeretettel alkalmazunk. Sok gyártó igyekszik az áramlás javítására, például terelőlapátozás kialakításával, de ezzel csak a jelleggörbe egy részén ér el eredményt, minden egyéb esetben rosszabb zajkeltés, nagyobb veszteségek és drágább, bonyolultabb konstrukció az eredmény. Ennek a ventilátortípusnak pedig éppen egyszerűségében van az ereje. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 15

16 A jó működés fő kritériumai tehát a következők. A hő és füstátterjedést megakadályozó, és jó hanggátlású fémház. Bő átömlést biztosító, terelő nélküli, csendes és így kissé nagyobb méretű háztest. Tartós üzemű, általános szellőztetési feladat olcsó megoldására tehát minden esetben érdemes kiindulópontként a radiális csőventilátorok alkalmazásában gondolkodni. Beépítésük bármely tengelyhelyzetben, külső és belső térben egyaránt lehetséges gondosan kialakított kábelbekötés esetén, mert a védettség minimum IP44. Villamos táplálásuk szinte kizárólag egyfázisú, és a motor hővédelme a tekercseléssel sorba kapcsolt bimetálos termokontakttal gyárilag megoldott. Fordulatszám-szabályzásuk általában csak feszültségcsökkentéssel lehetséges. A gép az áramlási kialakításra nem túl érzékeny, de célszerű elsősorban a szívócsonk előtt néhány méter egyenes csőszakaszt hagyni. Gyakori beépítési hiba, hogy nem bilincsek segítségével, könnyen kivehető csőközdarabként, hanem csőkapcsolóként építik be a ventilátort. Ezzel a későbbi karbantartás, csere igen nehézzé válik. Zsíros elszívásoknál, vagy meleg, párás helyiségek szellőztetésénél ügyelni kell a csőfalon kondenzálódó folyadékfilm elvezetésére. Ezért vízszintes tengelylyel szerelt esetben sokszor célszerű a fémház hasát alul megfúrni, nehogy a kondenzátum összegyűlhessen, és az abba beleérő lapát tönkretegye a gépet. A csőventilátorokhoz számos tartozék is rendelhető, így ügyes légkezelő rendszerek is összeépíthetők elemekből. Sajnos korlátokat is kell említenünk. Ezek a kisméretű külső forgórészes motorok mechanikai szempontból igen sérülékenyek. A forgórész általában alumíniumöntvény, mely viszonylag puha, így ütésre, leejtésre azonnal deformálódik. A járókerekek szintén sérülékeny, egyszerű lemezkonstrukciók, vagy lemez és fröccsöntött műanyag kombinációk, melyek a forgórész palástjára felsajtolva a motorral komplett egységet alkotnak. A kisebb méretek lapátjainál alkalmazott műanyagok általában gyengén bírják az ammóniás közegeket, bizonyos olajokat és sókat, így pékségekben, barlangokban, vagy olajködös levegőben bizonyos idő után a lapátok eltörnek, szétporladnak. Érdekességként említjük, hogy a spikocső-gyártásnál használt kenőolaj szintén képes a csőventilátorok műanyag lapátozásának meglágyítására, s volt már példa ebből adódóan több káresetre. Emiatt is, de főleg higiéniai okokból Németországban a legtöbb munkánál követelmény a csővezetékrendszer beépítés előtti vegyszeres tisztítása. A kis csapágyméretek és csapágy távköz, valamint az igen vékony motoröntvény miatt gyenge a motorfelfüggesztés (amely a teljes forgórészt tartja). Nagy portartalmú levegőben, összetapadni képes szennyeződések, szabadból szívásnál jég kirakódásának veszélye esetén a lapátok rendszeres (akár napi!) tisztítása szükséges, mert különben a forgórész kiegyensúlyozatlansága fáradt töréshez, mechanikai sérüléshez vezet. Karbantartásnál a tisztításon túlmenően egyedül a csapágyazás javítása, cseréje gazdaságos, mert a konstrukció annyira kompakt, hogy bármely egyéb hiba esetén olcsóbb a komplett csere, mint a javítási próbálkozások. H a n g c s i l l a p í t o t t r a d i á l i s c sőventilátorok A gyári hangcsillapítású berendezéseket általában ott javasolják beépítésre, ahol a helyszűke miatt nincs mód egyéb hangcsillapítás alkalmazására. Egyedi módszerekkel ugyanis általában tervezettebben és sokszor olcsóbban is megoldható a zajcsökkentés. Ha azonban a ventilátort szűk Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 16

17 álmennyezeti terekben lehet csak elhelyezni, ha rövid csőszakasszal csatlakozunk szívóoldalról olyan térhez, amelyben a megkövetelt zajszint alacsony, nem könnyű és nem is érdemes megkerülni alkalmazásukat. A hangcsillapított csőventilátorok mechanikai, villamos tulajdonságai hasonlók a normál kivitelekhez, de fontos eltérések jelentkeznek a következőkben. Kis sorozatban készülnek, ezért áruk általában többszöröse a normál kivitelekéinek. Szívóoldali áramlási zavarra (könyök, diffúzor, elágazás stb.) kényesek, de áramlástechnikai kialakításuk korrektebb, hatásfokuk jobb. Csak a szívócsonk és a ház hangcsillapított, nyomóoldalról a normál kivitellel megegyező a zajkeltésük. Zsíros elszívásra nem alkalmasak. Nyitható dobozkonstrukciójuk miatt fix beépítésük (kötőbilincsek nélkül) javasolt. Tömegük lényegesen nagyobb, mint a hasonló teljesítményű csőventilátoroké (minél nehezebb, annál jobb hangcsillapítási értékek várhatók). Jellemzően egy drágább, előrehajló, fém járókerék és csigaház jelenti a gép lelkét, de a nehéz, gondos kiképzésű, és így bonyolult ház értéke mégis közel fele a teljes ventilátorénak. R a d i á l i s c s a t o r n a v e n t i l á t o r o k Ezek a berendezések sokban hasonlítanak a csőventilátorokhoz, de azoknál nagyobbak ( m3/h) lényegesen kisebb sorozatban készülnek, s így eleve sokkal drágábbak. A fő eltérések az alábbiakban adhatók meg. A konstrukció egy téglalap keresztmetszetű elem durván felében elhelyezett csigaházas ventilátorból, és az azt kiegészítő szívótáskából áll. A szívótáskás ház és az előrehajló lapátozás miatt a hozzááramlásra nagyon kényesek. Egy könyökidom után beépítve akár 30-40%-os elmaradás is lehetséges az eredeti jelleggörbéhez képest. A nyomóoldalon a kiáramlás a teljes csatorna-keresztmetszet töredékén történik, így kapcsolódó elemeknél (átmeneti idomok, hangcsillapítók!) a fojtások elkerülésére fokozottan figyelni kell. A motorok mechanikailag erősek, robusztusak. A járókerekek általában előrehajlók, a motorokkal egységet képeznek, s mechanikailag gyengék. Háromfázisú kiviteleknél a helyes forgásirányra ügyelni kell. A motorvédelem gyárilag elő van készítve, de csak védőkapcsolón keresztül működik. A csatornaventilátorok nagyobb légmennyiségek szállítására, nehezebb körülmények közötti üzemre, például zsíros, poros közegek elszívására is alkalmasak. Nagy tartozékkínálattal kiegészítve komolyabb légkezelők összeépítésére is mód nyílik. A kivitelek között könnyen tisztítható, nyitható-, vagy hangcsillapított házú, robbanásbiztos, valamint hőálló konstrukciók is találhatók. Az ismertetés sorrendjében előrehaladva egyre több paramétert kell figyelembe venni, és egyre erősebben függ a gépészet a társszakmák munkájától. Az alkalmazásoknál tehát tapasztalat szerint jócskán van mód tudás- vagy tapasztalathiánnyal, tervezetlenséggel, figyelmetlenséggel nagy értékű kár okozásra a legnagyobb jó szándék mellett is. Sajnos a bekövetkezett hibák 95 százaléka ilyen okokból keletkezik, s ekkor az elvtelen spórolásnak, a szakági tervek megtakarításának, a tisztes munkavégzés helyetti sietős és olcsó munkának az amúgy is túlterhelt kivitelező fizeti a kárát. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 17

18 Félaxiális ventilátorok Az idegen szaknyelv sokszor különbséget tesz félaxiális és félradiális (diagonális) ventilátor között. A lényege az, hogy ezek az axiális és radiális típusok közötti átmenetet képezik, átlagosan nagy nyomást létesítenek, átlagosan nagy mennyiséget szállítanak, a főáramlás a ventilátorban határozott, de kismértékű iránytörést szenved. Furfangos berendezések, amelyekhez szakember szükséges. Keresztáramú ventilátorok E konstrukciók az évszázad elején jelentek meg nagyobb volumenben, és pontos működési módjuk ma sem tökéletesen ismert. Járókerékformájuk egy igen hosszú mókuskerékre emlékeztet, amelynek palástján lép be és ki a levegő. Lényegük, hogy igen nagy mennyiségű levegőt képesek szállítani elég tisztességes nyomáskülönbség mellett. Zajkeltésük sokszor meglepően alacsony, s így konstrukciósan nagyon alkalmasak klímakonvektorok, kompakt légfűtők, légszűrők, műszerhűtések, egyéb kultúrkörnyezetben üzemelő berendezések alkatrészeiként. Önálló katalógustermékként ritkák, és szintén komoly szakértelem, tapasztalat kell alkalmazásukhoz. Állandó paraméterű gépek Ezek azok, amelyeket ki- vagy bekapcsolni lehet, és más szabadsági fok nincs az üzemeltetésben. A legegyszerűbb háztartási, és a nagyobb méretű vagy speciálsiabb ipari ventilátoroknál jellemző e kivitel. Ezeknek persze szintén jelleggörbéik vannak, de a tervezési állapot egy monoton, stabil légszállításra és megbízható, egyszerű üzemre vonatkozik. Változtatható fordulatszámú ventilátorok Sok ventilátornál igény, hogy a beépítés után még egy széles paraméterű légszállítás-, nyomásvagy zajtartományban tetszés szerinti pontokhoz ugorhassunk. Erre a fordulatszám-változtatás egy nagyon jó módszer. Ezért a ventilátorgyártók kisebb teljesítményeknél sokszor feszültségcsökkentéssel szabályozható motorokkal szereli a ventilátort (ilyen a cső- és csatornaventilátorok legtöbbje), amelyeket trafókkal, fázishasításos elven, fojtóellenállásokkal vagy kondenzátorokkal lehet szabályozni. Nagyobb berendezéseknél a feszültségváltoztatás önmagában tönkreteszi a motorokat. Ekkor 3 fázisnál szóba jöhet a frekvenciaváltós technika, vagy inkább szokásos a különleges tekercselésű, több fix fordulatszámú motor alkalmazása. Változtatható lapátozású ventilátorok Ezek bonyolult és drága ipari berendezések, amelyeknél vagy egy vezetőlapátozás, vagy maga a forgó járókerék lapátjai állíthatók. Ma már csak elvétve vannak üzem közbeni állításra alkalmas ilyen ventilátorok, mert az árak itt extrémen magasak lehetnek, amit csak akkor érdemes megfizetni, ha más megoldás nem kivitelezhető (bányaszellőztetők, szélcsatornák, lebegtető gépek stb.). Bizonytalan vagy időszakonként változó üzemi paramétermezők esetén műhelymunkával átállítható (átszerelhető) ventilátorokat szokás alkalmazni. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 18

19 Szerkezeti zajok - A ventilátorok akusztikája Vannak olyan áramlástechnikai eredetű zajok, melyeket az utóbbi években többé-kevésbé már sikerült minimálisra csökkenteni. Régi ventilátorok javításánál, módosításánál a következő szempontokat feltétlenül figyelembe kell venni. R a d i á l i s v e n t i l á t o r o k s ze r k e ze t i z a j a A legerősebb olyan zajforrás, amelyet csökkenthetünk. Ezt a járókeréknek a lapátvégek alkotta külső palástja, és a csigaház spiráljának legömbölyített vége, az ún. spirálnyelv közötti rés okozza. Ebben a résben a forgó járókerék és az álló spirális egymásra hatásából periodikusan változó nyomás, ebből eredően erős hangjelenség keletkezik. A nyelvhang zavaró rezgésszámát frekvenciáját - kifejező összefüggés azt mutatja, hogy elsősorban kis fordulatszámmal érhető el a nyelvhang csökkentése. A járókerék lapátszámának a hatása nem egyértelmű, mert az összefüggés szerint a kis lapátszám csökkenti a zavaró rezgésszámot, de ez csak bizonyos lapátszám alatt érvényes. 20 db lapáton felül - vagyis sűrű lapátozás esetén - sokkal csendesebben járnak a radiális ventilátorok. Ha a járókerékhez közel van a spirális nyelve, akkor erős, szirénaszerű hang keletkezik. Ennek csökkentésére célszerű a rést a nyelv távolításával növelni. Nemcsak az S résközt, hanem a spirálnyelv legömbölyítésének r sugárméretét is célszerű növelni a szirénahatás csökkentésére. Kevésbé zavaró hang keletkezik a járókerék szívónyílása és a csigaház álló szívócsonkja közötti résben. A jó hatásfok miatt kis résméret szükséges, de a zajtalanságot elsősorban a pontos, centrikus megmunkálás és szerelés biztosítja, mert enélkül periodikusan változó réskeresztmetszet keletkezik, ami sebesség- illetve nyomásingadozást okoz, ami zajforrásként szerepel. A x i á l v e n t i l á t o r o k s ze r k e ze t i z a j a Ezek a forgó járókerék és az álló hengerpalást közötti rés, illetve a forgó járókerék és az álló támasztórudak vagy terelőlapátok alkotta rés. A járókerék kilépő éle és a burkoló hengerpalást közötti résnek szükségszerűen milliméter nagyságrendűen kicsinek kell lennie. Pontatlan gyártás és szerelés esetén a palástrés forgás közben periodikusan változik, és ez hangjelenséggel jár, ami csak pontos megmunkálással és még pontosabb szereléssel csökkenthető. Vezetőlapátos ventilátor esetén a zajtalanítás érdekében a járókerék lapátszámának és a vezetőlapátszámnak ne legyen közös osztója. Ezenkívül a két lapátrendszer közötti távolság akkora legyen, hogy az egymásra hatás ne járjon nagy zajkeltéssel. A profillapátozás kisebb rés esetén is zajcsökkentő megoldás. M e c h a n i k a i z a j f o r r á s o k Igen számottevőek a nem üzemi jellegű, hanem gyártási okból, hibás szerelésből keletkező ventilátorzajok. Ilyen a hibás hegesztés, csavarozás, hajtás-beállítások (tengelykapcsoló-hajtó motor, ékszíjhajtás stb.), a nem jól összefogott, nem jól vagy hiányosan merevített spirálház rezgései. Hasonlóan gyártási hiba a kiegyensúlyozatlan járókerék, amely periodikus rezgéseket gerjeszt. Az egyensúlyozatlanság rezgésszáma a ventilátor fordulatszámának megfelelő forgási frekvencia. Mindezek a járókerék gondos statikus és dinamikus egyensúlyozásával, ill. a ventilátor tervszerű Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 19

20 karbantartásával (járókerék tisztítása) kiküszöbölhetők. Nem a ventilátor szerkezetéből adódik a ventilátor csapágyainak zaja. A típusventilátorok gördülőcsapágyakkal készülnek, amelyek zajforrások, és a hangrezgés átadódik a lemezdob jellegű csapágyaknak is. A csapágyzaj-csökkentés fő tényezője a kis fordulatszám. Különösen zajtalan üzemelést igénylő berendezéseknél a csapágyzajt egyszerű siklócsapágyazással lehet jól csökkenteni. Ilyen igények esetén a hajtómotor csapágyazását is siklócsapágyazással kellene megoldani. Az ipari ventilátorok a kis fordulatszámon működnek, ezért fontos a zajtalan szerkezeti elemek kialakítása, csendes működő gördülőcsapágyak alkalmazása. A kis teljesítményű radiális ventilátorok esetében a közvetlen motortengelyre ékelt járókerekű ventilátortípusnál elmarad a csapágyzaj, azonban ezeknél is csak kis fordulatszámú motorok alkalmazásával csökken a ventilátorzaj. Ékszíjhajtású ventilátoroknál a szíjtárcsák kerületi sebességének közepes értékkel való alkalmazása csökkenti a hajtás okozta zajt. Pontosan megmunkált, beállított és karbantartott tengelykapcsoláshajtás (ha aszinkron fordulatról van szó) a zajosság szempontjából is kedvezőbb az ékszíjhajtásúnál. Az elkerülhetetlen csapágyzajt felerősíti a gyenge és dobszerű csapágytartó bak, ezért erős, jól merevített csapágybak alkalmazása zajtalanabb üzemet biztosít. A keletkező zaj a ventilátorból, mint zajforrásból a szellőztetett térbe kétféle módon juthat. Léghang formájában: a keletkező hang a légcsatornában áramló levegő közvetítésével jut el a szellőztetett helyiségig. A levegő áramlási és a hang terjedési iránya egymástól független, tehát a levegő áramlási irányával szemben is terjed a hanghullám. A másik eshetőség a testhang, amikor a zaj a légcsatorna anyagában vagy az épületszerkezetben terjed tova. A testhangokat közvetlenül a ventilátornál kell lokalizálni, mert távolabb már szinte lehetetlen. A légcsatornának átadódó rezgéseket a ventilátor előtt és után elhelyezett rugalmas (vitorlavászon vagy gumilemez) csőszakasszal gátoljuk meg. Ügyelni kell arra, hogy a rezgéstompító két oldala között semmiféle szilárd kapcsolat ne legyen. Ezért nem ad megfelelő eredményt a nem közvetlenül a ventilátornál elhelyezett rezgéstompító, ugyanis az ez előtti és utáni csőszakasz függesztése, huzalozása, és a falszerkezet a rezgéstompítót rövidre zárja. A ventilátor kiegyensúlyozatlanságából eredő rezgéseket ad át az alapzatnak. Az alap ezt továbbítja az épület födémének, falának. Ez a nemkívánatos hatás a ventilátor rugalmas felfüggesztésével ill. alátámasztásával akadályozható meg. Régebbi megoldás szerint a ventilátor- és a motoralapot az épületszerkezettől parafaágyazás közbeiktatásával elválasztjuk. Az utóbbi időben kerültek kialakításra a kemény gumituskós és acélrugós rezgéscsillapítók. A ventilátor alapcsavarok helyett ezen elemeket alkalmazva a ventilátor és az épületszerkezet között a fémes kapcsolat megszűnik, az átadódó rezgések (testhangok) csökkennek. Az egy csillapító elemre eső géptömeg gumituskós rezgéstompítónál kg, acélrugósnál kg típusnagyságtól függően. Kisebb, ill. nagyobb terhelés a rezgéstompító hatékonyságát rontja. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6. 20