מפוחים "חסרי בית"

כהרגלנו , אנחנו מרחיבים בנושא מפוחים, הפעם בהבט חברתי משהוא על מפוחים "חסרי בית" או בשמם Unhoused Plug Fans"", אנו מזמינים אתכם להציע להם "בית" או שם בעברית.

אודות מפוחים "חסרי בית"

Unhoused Plug Fans / Plenum Fans

בניסיון לתרגם את שם המפוחים ללא בית או מפוחים עם מאיץ פתוח, ופה אנו מזמינים אתכם להציע כל כינוי שיתאים למוצר. מחוסר הגדרה בעברית, בשלב זה נמשיך לכנותם מפוחי PLUG ("פלאג").

מבוא:

מפוח "פלאג" הינו מפוח הבנוי ממאיץ צנטריפוגלי הפועל בחלל פתוח מבלי שיהיה עטוף במבנה האצה הגורם לבנית הלחץ הדינמי.

מפוחי פלאג הינם בשימוש זה זמן רב. השימוש בהם החל בשימוש המוגדר והקלאסי בתנורי תהליך כגון: תנורי קליה, ייבוש בתהליכים רציפיים וסטטיים בתעשיית הטקסטיל, העץ והמזון.

מפוחים אלו שפועלים בעיקר בתנורים, פועלים היטב בתיפקודים הנ"ל.

בחיפושים הנמשכים להוזיל את המתקנים בתעשיית ה- HVAC החלו להשתמש יותר ויותר במפוחי פלאג במתקני מיזוג אוויר והאיוורור.

שיקולים ליתרונות:

על פניו מפוחי פלאג אטראקטיבים מאוד בשילובים בתוך מערכות ה- HVAC מהסיבות להלן:

1. תפיסת השטח קטנה בהרבה ממפוח צנטריפוגלי הקלאסי לאותם נתונים.
2. מפל הלחץ הנדרש בתוך היחידה קטן יותר, זאת מאחר ואין צורך בשימוש במפזר לצורך פיזור יעיל של האוויר על פני סוללות ו/או מסננים.
3. מבנה יחידת טיפול האוויר קטן יותר (קצר וצר יותר) ומבנה פשוט יותר בעת השימוש במפוח פלאג מאחר ולא נדרשת התקנה של "מוביל" אוויר בפליטה ובנוס, אין הגבלה בכיוון הפליטה מהמפוח והכיוון ניתן לשינוי בכל עת.
4. מהירות דינמית נמוכה- מאחר וקיים נפח פליטה גדול למפוח, המהירות (הלחץ הדינמי) נמוכה ביותר וניתנת להזנחה.

היתרונות שפורט להלן יכולים להיות מתאימים לתנאי עבודה מיוחדים אבל לא מתאימים לתנאים אחרים במיוחד כאלו שבהם קיימת דרישה לעבודה בלחצים גבוהים. חשוב לציין, יעילות מפוחי הפלאג נופלת מיעילות מפוח עם בית.

הפרשי היעילות מצטמצמים כאשר מפוחי הבית ממוקמים בתוך יחידות טיפול האוויר המשאירות מרחק צר מדופן בית היחידה.

מרחק צר בין המפוח לדפנות היחידה "מפיל" את היעילות של מפוחי הבית כמעט לרמה של מפוחי פלאג.

הויכוחים לגבי יתרונות מפוחי פלג בהשוואה למפוחי בית ביחידות מיזוג אוויר משקפות מספר גורמים ובהם הוצאות השקעה ביחס להוצאות הפעלה, אינטרס יצרני היחידות בהשוואה לאינטרסים של הלקוח ודעתם לאישור או לשלילה של המהנדסים והיועצים.

הפעלת מפוחי פלאג:

יצירת תנועת האוויר ע"י מפוחים צנטריפוגלים מטיפוס פלאג (בהשוואה למפוחים עם בית).

יציאת האוויר במפוחים ללא בית הינה בכיוון רדיאלי לציר מאיץ המפוח ובמהירות בעלות כיוון ועוצמה לא מוגדרת בד"כ בתחום מהירות של 6,000-5,000 רגל/דקה.

(25-30) מ/שנייה), מהירויות אלו קורסות מהר מאחר ואין להם אפשרות לבנות לחץ בחלל הגדול בו ממוקם המפוח.

צורת זרימת האוויר מהמפוח אל הפלנום בו הוא פועל חייבת להיות חזויה מראש ומבוססת על התנהגות המערכת כולה.

הדרך הנכונה לחזות את התנהגות המערכת הינה להתבסס על נתוני המפוחים המיוצגים ע"י יצרן המאיצים וזאת בתנאי מעבדה- ויש להתאים נתוני עקומות הפעולה של המפוחים בהתבסס על מספר פקטורים המשפיעים על כלל המערכת.

גורם ראשון – WOV  הינו הגורם העיקרי-

היחס בין הספיקה המבוקשת והספיקה של המאיץ בלחץ אפס הנקרא (Wide Open Volum) WOV.

גורם שני הינו תוספת עליית הלחץ-

מאחר וקיימת בעיה של מגבלת הלחץ אותו מפתח מפוח הפלאג וכן יעילות פעולה נמוכה יחסית, המאיצים עבור מפוחי פלאג בנויים במבנה שונה מאותם המאיצים המיועדים לעבודה במפוחי בית.

השוני הינו במבנה הכף (בד"כ מבנה איירופוייל). זווית כניסה ופליטה השונות מאותו המאיץ במפוחי בית.

כל זאת כדי לצפות על העובדה שהמפוח פועל ללא בית ("תפקיד" הבית לבנות את הלחץ.)

כאמור בחנה נכונה של המערכת מבטיחה פעולה בהתאם למבוקש ותלויה בגורמים שהוזכרו קודם, והם WOV , ובניית הלחץ, גורמים אלו תלויים תלות רבה בגורמים המפורטים להלן:

חסמים:

1. העברת התנגדות – המרחק בין מאיץ המפוח והקירות סביבו חייב להיבחן בזהירות רבה ולהיות בתחום המפורט בטבלה הנ"ל וזאת ביחס של ה- WOV.

הנתון של ה-WOV נלקח בטבלאות הפעולה של היצרנים וחישוב היחס בין הספיקה המבוקשת ב- CFM  ובין הספיקה בלחץ סטטי אפס.

בעזרת נתון זה ומספר הקירות בקרבת המאיץ והמרחק ביניהם ובין המאיץ, ניתן לקבל נתון שבו יש להכפיל את מהירות הסיבוב של המפוח ומתקבל גם מקדם עבור חישוב הגדלת המנוע ביחס למנוע ולסיבובים הנדרשים במצב רגיל.

2. מתכננים רבים רוצים להניח שהאוויר שמייצר המפוח מועבר לתא לחץ לפני פליטתו לחלל השני, חשיבה זאת יכולה להיות נוחה לצורת ההסתכלות על מערכת "היחסים" בין המפוח לחלל, אבל אין זאת הדרך היחידה ולא תמיד הנכונה להסתכל על מערכת פעולה כזאת.

בכל מקרה הצורה והמידה של הפתח דרכו האוויר "עוזב" את (הפלנום) החלל חייב להילקח בחשבון בעת תכנון המערכת.

אנו מציגים 3 אפשרויות של פתחי פליטה לאוויר, פתח עם תעלה ישרה, פתח עם תעלה הכוללת רדיוסים ביציאה ופתח ללא תעלה.

מפל הלחץ המופיע בכ"א מהאפשרויות משמעותי בחישוב המערכת. כמו כן, מיקום הפליטה ביחס לציר המאיץ משפיע משמעותית על מפל הלחץ.

מפל הלחץ ביציאה ממוקמת בקו ציר המפוח גדולה ושונה משמעותית מיציאה רדיאלית.

קריטריונים מעשיים:

קיימים גורמים נוספים המשפיעים על הזרימה ועל הנתונים האוירודינמיים של המערכת בפעילות מפוחי פלאג.

1.פעולת 2 מפוחים במקביל-

התקנת 2 מפוחים במקביל מחייבת שהמפוחים יהיו זהים במבנה ובגודל ושיופעלו באותה המהירות. כמו כן, נתוני הכניסה והיציאה וחייבים להיות זהים.

כאשר 2 המפוחים ממוקמים אחד ליד השני חייב להיות מותקן קיר חוצץ ביניהם במרחק בהתאם להנחיות בנידון.

יש לבחון עתה אפשרויות של הופעת רזוננס וזאת ע"י סיבובי המפוחים בכיוונים נגדיים, מפוח אחד יבנה בצד הימני והשני בצד השמאלי, כמו כן להפריד בין הבסיסיים של 2 המפוחים.

2. מפוחי פלאג משמשים לעיתים קרובות כמפוח להחזרת אוויר וזאת בטור במבנה יחידה עם מפוח אספקה "במבנה בית".

במקרה זה יש לבחון בקפדנות שנקודת "ההזדקרות" (STALL) על עקומות 2 המפוחים חייבות להיות רחוקות אחת מהשנייה.

מערכות מיזוג אוויר המופעלות בשיטת VAV חייבות להיבחן בזהירות לכל נקודת עבודה של מפוח כדי למנוע אפשרות של פעולה בנקודת ההזדקרות.

3. ביחידות טיפול באוויר מתקינים לעיתים קירות מחוררים מול הפליטה של מפוחי בית וזאת כדי להקטין את מהירות המפגש בין האוויר הזורם ובין כל חלקי הסוללות או המסננים הממוקמים חזיתית למפוח.

מפוחי פלאג המשרתים זרימת אוויר במעלה הזרימה לא נדרשים לקירות המחוררים, אבל במורד הזרימה (בכניסה למפוח) במידה וממוקם ממול היניקה סוללות או פילטרים יש להתייחס למצב זה בדומה להתייחסות למפוחי בית במעלה הזרימה. בעיה זאת קיימת במיוחד כאשר צד היניקה של מפוחי הפלאג ממוקמים ממול סוללה רטובה, מהירות גבוהה מול מרכז היניקה עלולה לסחוף מים, לכן השימוש בקיר מחורר עוזר.

4.רעשים- ספקטרום הרעש של מפוחי פלאג בהשוואה למפוחי בית זהה עקרונית אבל במקרים בהם ממוקם מפוח לאוויר חוזר מטיפוס פלאג קיים חשש לרעש בתעלות האוויר החוזר. התקנת קיר אקוסטי וכן התקנת בידוד אקוסטי בתא המפוח יקטינו בעיה זאת.

5.התקנת מאיץ חשוף בתא היחידה מעלה בעיה בטיחותית-

יש להתקין מתקני הבטחה ככך שיד אדם לא תפגע מהמפוח המסתובב ע"י התקנת מגינים מתאימים, כמו כן יש להתקין מנתק זרם כך שאדם המתחזק את המפוח לא יפגע מהפעלת המפוח ע"י גורמים אחרים.

מסקנות:

למפוחי פלאג יש הצלחה רבה עד כה ויש להניח שהצלחה זאת תמשך גם בעתיד. פעולת מפוחי פלאג ניתנת להערכה כמו מפוחים עם בית אבל השיקולים ההנדסיים חייבים להילקח בזהירות ולהימנע מחוקי אצבע, שיפורים במבנה המאיצים כפי שמתבצעים לאחרונה במפוחי פלאג יגדילו את הביטחון ואת השימוש במפוחים אלו בעתיד.