Uma unidade de condensação refrigerada a ar de 30 HP no telhado de um supermercado no sul da China indica uma descarga de 21 bar em uma tarde de julho, quando o valor do projeto é de 17 bar. A bobina está limpa, a carga de refrigerante foi verificada duas vezes, a unidade tem apenas dois anos. O que mudou foi o lado do ar: uma hélice substituta girando a cerca de 890 rpm atrás de uma grade de proteção de malha fina, soprando em cerca de 40 cm de espaço na parede que envia o ar de descarga quente diretamente de volta para a entrada da bobina.

Problemas de design de ventiladores raramente parecem falhas. Nada dispara, nada dá alarme – o sistema simplesmente se estabiliza em uma temperatura de condensação mais alta e paga por isso a cada hora da estação de resfriamento. Vale a pena ter em mente a regra geral: cada 1 K de excesso de temperatura de condensação custa cerca de 2–3% na potência do compressor, portanto, um erro de 4 K equivale a 10% permanentes na conta de eletricidade.

As quatro variáveis do ventilador que decidem a temperatura de condensação

Antes da contagem de pás, marcas de motores ou estilos de proteção, um ventilador condensador equilibra apenas quatro coisas. Coloque-os na ordem certa e todo o resto se tornará um trabalho detalhado.

Fluxo de ar medido na face da bobina, não na saída do ventilador

Os catálogos de fãs oferecem entrega gratuita. Uma bobina de duas fileiras com espaçamento de aletas de 2,0 mm, além de uma grade de proteção, apresenta 30–60 Pa de resistência, e o impulsor desliza ao longo de sua curva para um fluxo visivelmente mais baixo. Dimensione o ventilador em relação ao ponto de operação instalado e nunca em relação à figura de ar livre.

Diâmetro antes da velocidade

Para o mesmo fluxo de ar, um impulsor maior girando lentamente é mais silencioso e geralmente consome menos energia. As unidades de condensação comerciais normalmente usam hélices de 400–630 mm; unidades maiores em telhados e industriais movem-se até 800 mm e além, precisamente para que o motor possa permanecer lento.

Geometria da lâmina, incluindo as peças que ninguém desenha

Inclinação, curvatura, proporção do cubo e contagem de lâminas definem o espectro de ruído e a margem de estol. O mesmo acontece com a lacuna entre a ponta da lâmina e o anel Venturi, que é tanto uma tolerância de fabricação quanto uma decisão de projeto.

O drive e a lógica de controle por trás dele

Velocidade fixa com ciclo de ventilador, duas velocidades ou velocidade variável EC. Esta única escolha decide o comportamento em carga parcial, e é em carga parcial que a maioria dos condensadores passa a maior parte de suas horas de operação.

Como realmente são os bons números de design de ventilador

Os argumentos sobre o design dos fãs andam em círculos rapidamente porque cada um cita uma figura de mérito diferente. A pequena lista abaixo é o que verificamos ao decidir se o lado de ar de uma unidade condensadora está subprojetado, dimensionado corretamente ou se foi solicitado a fazer algo que a geometria da bobina não pode suportar.

Diâmetro, velocidade e as leis do ventilador que punem pás pequenas

As leis dos fãs são simples e implacáveis. O fluxo de ar aumenta com a velocidade, a pressão estática com o quadrado da velocidade, a potência do eixo com o cubo e o som aumenta acentuadamente - na ordem de 12–15 dB para uma duplicação da velocidade de rotação. A consequência é contundente: se uma unidade tiver falta de fluxo de ar, aumentar a velocidade de um pequeno impulsor é a correção mais cara disponível, em potência, ruído e vida útil do rolamento.

O diâmetro do impulsor compra fluxo de ar em velocidade de rotação mais baixa. Uma hélice de 630 mm a 700 rpm e uma hélice de 450 mm a aproximadamente 1.370 rpm podem mover ar semelhante, mas a menor geralmente será mais barulhenta, consumirá mais potência na mesma tarefa e perderá mais desempenho quando a bobina começar a falhar. Em locais sensíveis ao ruído, a velocidade das pontas é o número a observar: manter as pontas das lâminas abaixo de cerca de 60-65 m/s evita o aumento acentuado no tom de passagem das lâminas que os vizinhos notam primeiro, muito antes de qualquer nível sonoro medido se tornar uma reclamação formal.

Folga da ponta, inclinação da lâmina e o ruído que as pessoas realmente percebem

A folga da ponta é o assassino silencioso do desempenho do ventilador. Um aumento de 2 mm num impulsor de 500 mm não parece nada num desenho, mas pode custar vários por cento da eficiência estática e produzir um apito de banda estreita que é transmitido para o edifício seguinte. Vale a pena escrever limites práticos em qualquer especificação: folga não superior a cerca de 1% do diâmetro do impulsor, relação do cubo na faixa de 0,3–0,4 e borda de fuga distorcida ou espaçamento irregular das pás para espalhar a energia tonal no som de banda larga. Testes publicados usando tiras de controle de liberação de vórtices e perfis de lâminas assimétricas relataram reduções de 1–2 dB – números modestos que decidem o resultado quando um local fica 3 dB acima de sua permissão.

A grade de proteção também pertence ao ventilador. Uma malha protetora fina pode adicionar 10–20 Pa de resistência e distorcer o fluxo de entrada; uma proteção de fio mais grossa com passo de 20–25 mm geralmente custa menos desempenho para a mesma função de segurança.

Um ventilador 3 dB mais alto transporta o dobro da potência sonora. Reduzir a velocidade do mesmo ventilador em 15% reduz o consumo de energia em quase 40% e o fluxo de ar em 15%. Qual desses dois números importa mais é uma decisão do site, não uma decisão do catálogo.

Para uma visão mais ampla de como as escolhas das pás e do fluxo de ar interagem com o comportamento da bobina, nossa nota sobre projeto do ventilador e características do fluxo de ar em condensadores resfriados a ar segue as mesmas variáveis no nível do sistema.

Adaptação do controle do ventilador à unidade e à aplicação

Um ventilador instalado funciona tão bem quanto sua estratégia de controle permite. Um condensador de varejo operando em um circuito de média temperatura acionado por inversor varia a velocidade do ventilador continuamente e mantém a pressão de condensação dentro de uma faixa estreita enquanto a carga da loja oscila durante a tarde; uma unidade de velocidade fixa girando três ventiladores em etapas funciona bem a 32 °C ambiente e tem dificuldade em 2 °C, onde a bobina condensa demais, o subresfriamento líquido entra em colapso e a válvula de expansão perde autoridade.

Unidade de condensação inversora de média temperatura para supermercados e lojas de conveniência Unidade condensadora inverter de média temperatura para lojas de conveniência, com ventiladores de velocidade ajustável e controles Danfoss adequados para diversas cargas de loja. Ver Produto →

Em unidades condensadoras semi-herméticas resfriadas a ar, o pacote do ventilador é normalmente dimensionado para um ambiente declarado com uma pequena margem, e a questão do design é onde fica essa margem – a área extra da face da bobina é silenciosa, a velocidade extra do ventilador não. Rever a curva do ventilador em relação à queda de pressão real da bobina, e não em relação ao fluxo de ar nominal, é a etapa que mais frequentemente expõe uma incompatibilidade antes da unidade sair da fábrica.

Unidade de condensação semi-hermética resfriada a ar, 3HP–25HP Unidade de condensação semi-hermética resfriada a ar cobrindo 3HP–25HP e vários refrigerantes, relevante ao verificar o desempenho do ventilador contra queda de pressão da serpentina. Ver Produto →

Para tarefas maiores, as unidades condensadoras do tipo parafuso normalmente operam dois ou três ventiladores em uma bobina dividida, o que permite a operação parcial da bobina em ambiente baixo e fluxo de ar escalonado sem parar todo o condensador. Nesse arranjo, o espaçamento dos ventiladores e a sequência em que os ventiladores iniciam são tão importantes quanto o design das pás, porque um conjunto de ventiladores mal sequenciados pode puxar o ar de descarga através de uma seção de bobina vizinha e cancelar o benefício da superfície extra.

Unidade Condensadora Tipo Parafuso para Alta, Média e Baixa Temperatura Unidade condensadora tipo parafuso em configurações simples e em paralelo para múltiplos sistemas de refrigeração, adequada para tarefas maiores com operação de ventilador escalonada. Ver Produto →

Verificações de comissionamento que expõem um problema de design do ventilador

A maioria das faltas no lado ar pode ser encontrada em uma única visita se as verificações forem feitas em ordem, no ambiente de projeto ou próximo ao de projeto, com a unidade em carga estável.

1. Confirme a direção de rotação e o passo da lâmina em relação à placa de identificação - um ventilador trifásico invertido ainda move ar, mas muito menos.
2. Meça a corrente do motor e compare com o valor nominal; um ventilador próximo à classificação da placa de identificação geralmente está lutando contra uma bobina restrita ou um Venturi mal ajustado.
3. Verifique a temperatura de aproximação: a temperatura de condensação menos a ambiente deve ficar na faixa de 8–12 K em uma serpentina limpa no fluxo de ar projetado.
4. Passe um lápis de fumaça ao redor da entrada da bobina e na parte superior da unidade para encontrar a recirculação, a falha mais comum no telhado.
5. Registrar a velocidade de vibração e a temperatura do rolamento após trinta minutos de funcionamento; qualquer coisa acima de 4,5 mm/s RMS justifica uma olhada no equilíbrio e na folga da ponta.
6. Verifique o estágio de controle – velocidade mínima, banda morta e número de ventiladores permitidos em ambiente baixo – em relação à sequência para a qual a unidade foi projetada.

O que escrever nas especificações de um ventilador

Quatro linhas separam uma especificação útil do ventilador de uma vaga: fluxo de ar necessário na queda de pressão real da bobina, em vez de ar livre; pressão sonora permitida a uma distância e banda de oitava determinadas; a faixa de controle, expressa em porcentagem de velocidade mínima; e a temperatura ambiente na qual a capacidade total ainda deve ser fornecida. Adicione a classe de corrosão – locais costeiros e de processamento de alimentos precisam de acabamentos de motor e lâminas diferentes de uma sala de fábrica seca no interior – e o requisito de acesso para manutenção, porque um ventilador que não pode ser removido sem cortar a tubulação não receberá manutenção.

Um bom design de ventilador do condensador resfriado a ar raramente é o impulsor mais avançado do mercado. Trata-se de combinar um impulsor com a resistência real da bobina, manter a folga da ponta honesta, escolher um diâmetro que deixe o motor funcionar lentamente e deixar a estratégia de controle usar essa faixa durante todo o ano. Acerte esses quatro e o condensador manterá sua temperatura de condensação projetada até agosto, o compressor extrairá o que a folha de dados prometia e ninguém no prédio ao lado registrará uma reclamação de ruído.

Se você estiver especificando uma unidade condensadora ou substituindo um conjunto de ventiladores em uma serpentina existente, nossa equipe de engenharia poderá verificar o ponto de operação instalado em relação às condições ambientais e ao perfil de carga — entre em contato conosco com o desenho da bobina e os detalhes do local.