AxiTop یا سایلنسر

AxiTop چیست؟

به منظور انجام فرآیند refrigeration و خنک‌سازی، گرمای تولید شده در چرخه باید توسط یک مبدل حرارتی به محیط پیرامونی منتقل شود. به منظور انجام این کار، فن‌ها هوای خنک را از درون مبدل‌ها می‌گذرانند تا گرما را به محیط انتقال دهند. به منظور طراحی یک فن، مخصوصا از نقطه نظر بازدهی و کم صدا بودن، راه‌های متعددی وجود دارد. دیفیوزر، به عنوان یک تجهیز غیر فعال (Passive)، بهبود زیادی در زمینه بازده فن و میزان سروصدای آن ایجاد می‌کند. اثر تقویتی فشار دیفیوزر، تلفات را در قسمت خروجی فن کاهش داده باعث می‌شود تا فن به راحتی با سامانه‌های مبدل حرارتی موجود تطبیق داده شود.

سامانه‌های تهویه هوا و تهویه مطبوع به طور معمول یا به صورت مداوم در حال کار کردن هستند و یا اینکه چرخه فعالیت طولانی دارند. از آنجایی که هر وات مصرفی اضافی باعث افزایش هزینه‌ها شده و باعث آسیب به محیط زیست می‌شود، بازده انرژی به هنگام انتخاب فن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در حال حاضر  مقررات و قوانین نیز در این زمینه نقش مهمی را بازی می‌کنند. از جمله این نوع قوانین و مقرررات می توان به الزامات ERP اشاره نمود. جهت مطالعه بیشتر می توانید به لینک مقاله با عنوان  ” دستورالعمل ERP چیست ؟ “ مراجعه نمایید.  در دهه‌های آتی مصرف بهینه انرژی و منابع یکی از اهداف اصلی جوامع خواهد بود. به همین دلیل است که در سالیان اخیر، استفاده از فناوری موتورهای بهینه GreenTech EC رواج یافته و این نوع از موتورها در حال جایگزین شدن با موتورهای مرسوم AC هستند. به منظور کسب اطلاعات بیشتر درمورد فناوری GreenTech شرکت ebm به مقاله‌های (فناوری EC چیست؟ و صرفه جویی در مصرف انرژی) موجود در وب‌ سایت شرکت مهر تهویه توس مراجعه نمایید.

اتلاف در خروجی، موردی که معمولا در نظر گرفته نمی‌شود

مصرف بهینه انرژی و کارکرد کم صدای یک فن  محوری هم به موتور و هم به پروانه فن بستگی دارد. یک فن محوری با استفاده از موتور و پروانه، حجم هوای خنک مورد نیاز به منظور انتقال گرما از مبدل حرارتی را تولید می‌کند. برای طراحی پروانه فن به منظور این که مشکلاتی نظیر جداشدن جریان‌ها یا ایجاد جریان برگشتی (که باعث اتلاف انرژی و همچنین ایجاد سروصدا می‌شود) به وجود نیایند، نیاز است تا به ملاحظات آیرودینامیکی توجه ویژه‌ای شود. در حال حاضر، پره‌هایی که در فن‌های محوری شرکت ebm با تکنولوژی GreenTech EC استفاده می‌شوند، می‌توانند مشکلات گفته شده را تا حد زیادی برطرف می‌کنند. اما هنگامی که می‌خواهیم یک فن انتخاب کنیم، یک مورد دیگر را باید درنظر داشته باشیم، میزان اتلاف در خروجی فن‌های محوری که مانعی در قسمت خروجی خود ندارند است که معمولا در محاسبات و ملاحظات در نظر گرفته نمی‌شود. در شکل زیر، P_o نشان دهنده جریان توان برای توان محرکه ورودی به یک فن محوری است که خروجی آن بدون مانع است. P_o به خروجی استاتیکی دمنده P_us (که نتیجه جریان هوا و افزایش فشار استاتیکی فن است) تقسیم می‌شود. بیشترین مقدار اتلاف در این فرآیند، مؤلفه خروجی دینامیکی هوا (P_ud) می‌باشد که به عنوان اتلاف خروجی شناخته می‌شود.

شکل 1 جریان توان یک فن محوری بدون مانع در خروجی

به منظور حل این مسئله، شرکت ebm دست به تولید یک دیفیوزر جدید با نام تجاری AxiTop زده است برای اطلاعات بیشتر به بروشور فن محوری با دیفیوزر یکپارچه مراجعه کنید. بعضا به AxiTop در بازار ایران اکوتاپ نیز گفته می شود. جایگزین کردن توری محافظ‌های قدیمی مرسوم با دیفیوزرهای جدید AxiTop شرکت ebm، به طرز قابل توجهی باعث کاهش تلفات در خروجی هوا می‌شود. استفاده از دیفیوزر AxiTop شرکت ebm علاوه بر اینکه باعث افزایش راندمان می‌شود، میزان سروصدای ایجاد شده را کاهش می‌دهد. در حقیقت، یک دیفیوزر، مانند یک نازل معکوس عمل می‌کند.

شکل 2  دیفیوزر AxiTop نصب شده برروی فن محوری شرکت ebm

جهت افزایش عملکرد و کاهش صدای

انرژی دینامیکی به فشار استاتیکی تبدیل می‌شود

هر محیطی حد معینی برای جذب انرژی حرارتی به ازای هر درجه کلوین دارد. میزان اختلاف دمای امکانپذیر و همچنین مقدار گرمایی که باید خارج شود، میزان جریان هوای خنک مورد نیاز را تعیین می‌کند. که این حجم از هوای مورد نیاز را فن باید از طریق حرکت دادن جریان هوا از درون مبدل حرارتی تامین کند. به منظور انجام این کار، نیاز به اختلاف فشاری است که بتواند بر مقاومت جریان در مبدل غلبه کند. به صورت معمول، هنگامی که هوا از فن خارج می‌شود، در خروجی فن دارای بیشترین میزان سرعت است و فشار دینامیکی (P_fd) در محیط پراکنده می‌شود. این پراکنده شدن به این معنی است که انرژی جنبشی جریان هوا تبدیل به آشفتگی (Turbulence) شده و سپس به دلیل اصطکاک تبدیل به انرژی حرارتی می‌شود که دیگر امکان استفاده از آن وجود ندارد. با استفاده از دیفیوزر AxiTop شرکت ebm و عمل کاهش شتاب جریان هوا، بیشتر انرژی جنبشی دینامیکی آن، به فشار استاتیکی (P_fs) تبدیل می‌شود. توضیح این مسئله از نقطه نظر فیزیکی بسیار ساده است: فشار کلی (P_f) که توسط فن ایجاد می‌شود، از مجموع فشار استاتیکی (P_fs) و فشار دینامیکی (P_{fd_cges}) تشکیل شده است. بدین ترتیب، با درنظر گرفتن چگالی (r) در محاسبات، فشار دینامیکی به سه مؤلفه سرعت تقسیم می‌شود که عبارتند از: مؤلفه محوری (P_{fd_cax}=ρ/2×C_ax²)، مؤلفه محیطی (P_{fd_cu}=ρ/2×C_u²) و مؤلفه شعاعی (P_{fd_cr}=ρ/2×C_r²). در دیفیوزر، مؤلفه‌های محوری و محیطی فشار دینامیکی  به دلیل کم شدن سرعت هوا به ازای افزایش سطح مقطع کاهش می‌یابند و همچنین به دلیل قانون بقای انرژی (اصل برنولی) فشار استاتیکی قابل استفاده افزایش می‌یابد.

شکل 3 دیفیوزر AxiTop شرکت ebm جهت تبدیل  قسمتی از

فشار دینامیکی به فشار استاتیکی

بنابراین اگر تمامی اجزا و مؤلفه‌ها به نحوی تنظیم شوند که از نظر آیرودینامیکی بهینه شوند، بازدهی به طرز قابل توجهی افزایش می‌یابد. در عمل، استفاده از دیفیوزر AxiTop شرکت ebm نه تنها به معنی مصرف کمتر انرژی می‌باشد، بلکه به معنی آزادی عمل بیشتر برای مصرف کننده  نیز می‌باشد. پیکربندی دیفیوزر می‌تواند با توجه به کاربرد مصرف کننده و مواردی که نیاز دارد، تغییر کند. به هنگام استفاده از دفیوزر AxiTop شرکت ebm، هم می‌توان با ثابت نگه داشتن انرژی ورودی، پرتاب باد بیشتری داشته باشیم و هم می‌توان بدون تغییر میزان پرتاب باد خروجی و ثابت نگه داشتن آن، مصرف انرژی را کاهش داد. همچنین استفاده از دیفیوزر AxiTop شرکت ebm می‌تواند کارایی فن را از نظر میزان سروصدای ایجاد شده بهبود بخشد. این بهبود آکوستیکی سیستم هنگامی مورد اهمیت است که مورد استفاده فن‌ها در محیط‌هایی است که میزان سروصدای ایجاد شده در آن محیط حائز اهمیت است. به عنوان مثال، انجام تهویه هوا در هنگام شب، کارکرد سامانه‌های تهویه مطبوع در مناطق مسکونی و یا ساختمان‌ها و اتاق‌هایی که میزان صدای درون آن‌ها باید کنترل شده باشد (بیمارستان‌ها، مدارس، اداره‌ها و…). به منظور دستیابی به اطلاعات بیشتر در مورد میزان سروصدای فن‌ها به مقاله بهینه‌سازی صدای فن‌ها در وب سایت شرکت مهر تهویه توس مراجعه نمایید.

توانایی حفظ انرژی، افزایش بازده و همچنین کاهش نویز که توسط یک دیفیوزر بهینه می‌تواند ایجاد شود، برای مبدل‌های حرارتی مرسوم که در بازار موجود هستند می‌تواند حائز اهمیت باشد. طبق بررسی‌های انجام شده و با توجه به تصویر زیر، جایگزین کردن یک فن ساده که فقط توری محافظ دارد با یک فن مشابه دارای دیفیوزر باعث کاهش مصرف انرژی به میزان 27 درصد شده و در ضمن نگه‌داشتن میزان پرتاب باد خروجی به صورت ثابت، میزان سروصدای آن تا 7.2 دسیبل کاهش یابد. از سوی دیگر، در هنگام استفاده از دیفیوزر AxiTop شرکت ebm، اگر فقط بازدهی بیشتر مد نظر باشد، می‌توان با ثابت نگه‌داشتن توان ورودی به فن،

میزان جریان باد خروجی را تا 9 درصد افزایش و میزان سروصدای ایجاد شده را تا 4/9 دسیبل کاهش داد. به عنوان مثال با فرض کارکرد فن محوری با میزان کاری 6000 ساعت در سال و میزان قیمت هر kWh برابر با 0.13 یورو، با استفاده از دیفیوزر AxiTop ساخت شرکت ebm می‌توان به میزان 411 یورو در مصرف انرژی سالانه فن صرفه‌جویی کرد.

البته باید توجه داشت که این اعداد با توجه به کاربرد و مورد مصرف فن و دیفیوزر می‌توانند متغیر باشند. با توجه به پیکربندی‌های مختلف و کاربردهای متفاوت، بهینه‌سازی کارایی فن می‌تواند هم با کاهش توان ورودی به فن صورت گیرد و هم با افزایش عملکرد هوا انجام شود. بنابراین مصرف کننده نه تنها در حین کار انرژی کمتری مصرف می‌کند، بلکه مهندس طراح سامانه می‌تواند سیستم تهویه مطبوع کوچکتری با سطوح کمتر مبدل حرارتی طراحی کند. بدین ترتیب در حالیکه میزان فضای مورد نیاز سامانه خنک کننده می‌تواند کاهش محسوسی داشته باشد، توانایی سردسازی آن تغییری نداشته و همچنین میزان سروصدای ایجاد شده توسط آن می‌تواند ثابت باشد و یا حتی کاهش داده شود. در مقایسه با سایر مبدل‌های حرارتی، کوچکتر شدن اندازه کل سیستم، از اهمیت ویژه‌ای برای مصرف کننده برخوردار است. به هنگامی که سیستم طراحی شده دچار نقص طراحی است، استفاده از دیفیوزر حتی می‌تواند از اهمیت بیشتری برخوردار باشد. در این حالت، دیفیوزر می‌تواند عملکرد سیستم را بدون افزایش سروصدا افزایش دهد. در چنین مواردی، نیاز به نصب مبدل حرارتی اضافی (افزایش هزینه‌ها) برطرف می‌شود.

در هنگام استفاده از دیفیوزر AxiTop شرکت ebm بر روی مبدل‌های حرارتی موجود، نیاز به تغییرات زیادی بر سامانه‌های تهویه مطبوع و… نیست و با اندک تغییراتی می‌توان دیفیوزرها را نصب کرد. دیفیوزر AxiTop شرکت ebm به آسانی و در محل توری سبد محافظ فن نصب می‌شود و در اینصورت حلقه محافظ دور فن نیز می‌تواند همچنان مورد استفاده قرار گیرد. باید توجه داشت که دیفیوزر AxiTop ساخت شرکت ebm تنها 250 میلیمتر ارتفاع دارد و به همین دلیل جای کمتری اشغال می‌کند.

فن محوری شرکت   ebm با دیفیوزر AxiTop

همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است، یک فن محوری سایز 800 که به دیفیوزر AxiTop ساخت شرکت ebm مجهز شده است، از نظر اندازه خیلی تغییرات نداشته و اندازه آن در رنج مرسوم سایر فن‌های بدون دیفیوزر است. در واقع، اضافه کردن یک دیفیوزر AxiTop ساخت شرکت ebm به یک فن محور سایز 800، تنها 18 سانتی‌متر به ارتفاع آن اضافه می‌کند.

از نظر فیزیکی، یک دیفیوزر نمی‌تواند به اندازه کافی بزرگ باشد تا فشار استاتیکی را افزایش دهد. اما در عمل، ابعاد دیفیوزر باید تا جای ممکن کوچک باشد. شبیه‌‌سازی‌های CFD به همراه بهینه‌سازی پارامترها باعث ایجاد یک نتیجه آیرودینامیکی عالی شده است. تصویر زیر نشان دهنده خصوصیات جریان هوای خروجی از فن بدون دفیوزر و با استفاده از دیفیوزر می‌باشد. دیفیوزر AxiTop شرکت ebm، برای استفاده در فن‌های سایز 800 و 910 میلیمتر طراحی شده است. طبق گزارش شرکت ebm، نسخه‌هایی از دیفیوزر AxiTop مناسب برای فن‌های سایز 500 میلیمتر در حال ساخت است که می‌توانیم در آینده نزدیک از آن‌ها استفاده کنیم. از دیفیوزرهای AxiTop شرکت ebm می‌توان هم در فن‌هایی با فناوری AC استفاده کرد و هم در فن‌هایی که از فناوری جدید GreenTech EC استفاده می‌کنند. هرچند استفاده از دیفیوزر AxiTop به منظور افزایش کارایی، در فن‌های EC به دلیل اینکه فناوری  EC به صورت خود به خود بهینه است، ارجحیت دارد.

شکل 5 (سمت راست) فن محوری بدون استفاده از دیفیوزر  (سمت چپ)

فن محوری با استفاده از دیفیوزر AxiTop ساخت شرکت ebm.