Bina tesisatlarında kanallı sistemlerde kullanılan iki yaygın fan tipi, genel olarak santrifüj ve eksenel fanlar olarak adlandırılır; bu isim, fan içinden geçen hava akışının belirleyici yönünden türetilmiştir. Bu iki tip de, belirli hacimsel akış/basınç özelliklerinin yanı sıra diğer operasyonel özellikler (boyut, gürültü, titreşim, temizlenebilirlik, bakım kolaylığı ve sağlamlık dahil) sağlamak üzere geliştirilmiş bir dizi alt tipe ayrılmıştır.

---

Tablo 1: Çapı >600 mm olan fanlar için ABD ve Avrupa'da yayınlanmış en yüksek fan verimliliği verileri

---

Tablo 1'de, HVAC'de en sık kullanılan fan türlerinden bazıları, çeşitli ABD ve Avrupa üreticileri tarafından yayınlanan verilerden derlenen gösterge niteliğindeki en yüksek verimlilik değerleriyle birlikte listelenmiştir. Bunlara ek olarak, 'fiş' fanı (aslında santrifüj fanın bir varyantı) son yıllarda giderek daha popüler hale gelmiştir.

---

Şekil 1: Genel fan eğrileri. Gerçek fanlar bu basitleştirilmiş eğrilerden oldukça farklılık gösterebilir.

---

Şekil 1'de karakteristik fan eğrileri gösterilmiştir. Bunlar abartılı, idealize edilmiş eğrilerdir ve gerçek fanlar bunlardan farklılık gösterebilir; ancak benzer özellikler sergilemeleri muhtemeldir. Bu, fanın aynı basınçta iki olası akış hızı arasında geçiş yapabildiği veya fanın durması sonucu oluşan kararsızlık alanlarını da içerir (bkz. Hava akış kutusunun durması). Üreticiler ayrıca literatürlerinde tercih edilen 'güvenli' çalışma aralıklarını da belirtmelidir.

Santrifüj fanlar

Santrifüj fanlarda, hava pervanenin ekseni boyunca girer ve daha sonra santrifüj hareketiyle pervaneden radyal olarak dışarı atılır. Bu fanlar hem yüksek basınç hem de yüksek hacimsel debi üretebilirler. Geleneksel santrifüj fanların çoğu, hareket eden havayı yönlendirmek ve kinetik enerjiyi verimli bir şekilde statik basınca dönüştürmek için kullanılan sarmal tipte bir gövde içine yerleştirilmiştir (Şekil 2'deki gibi). Daha fazla hava hareket ettirmek için, fan, havanın gövdenin her iki tarafından da girmesine izin veren 'çift genişlikli çift girişli' bir pervane ile tasarlanabilir.

---

Şekil 2: Geriye doğru eğimli pervaneye sahip, sarmal gövdeli santrifüj fan

---

Pervaneyi oluşturan çeşitli kanat şekilleri vardır; başlıca tipler öne doğru kavisli ve geriye doğru kavisli kanatlardır. Kanat şekli, performansını, potansiyel verimliliğini ve karakteristik fan eğrisinin şeklini belirleyecektir. Fanın verimliliğini etkileyen diğer faktörler ise pervane çarkının genişliği, giriş konisi ile dönen pervane arasındaki boşluk ve fanın havayı dışarı attığı alan (yani 'üfleme alanı')dır.

Bu tip fanlar geleneksel olarak kayış ve kasnak düzenine sahip bir motorla çalıştırılıyordu. Bununla birlikte, elektronik hız kontrol sistemlerindeki gelişmeler ve elektronik olarak komütasyonlu ('EC' veya fırçasız) motorların artan kullanılabilirliği ile doğrudan tahrik sistemleri daha sık kullanılmaya başlandı. Bu, kayış tahrik sistemindeki verimsizlikleri (bakım gereksinimine bağlı olarak %2 ile %10'dan fazla olabilir) ortadan kaldırmakla kalmaz, aynı zamanda titreşimi azaltır, bakım ihtiyacını düşürür (daha az rulman ve temizlik gereksinimi) ve montajı daha kompakt hale getirir.

Geriye doğru kavisli santrifüj fanlar

Geriye doğru kavisli (veya 'eğimli') fanlar, dönüş yönünden uzağa doğru eğimli kanatlarla karakterize edilir. Şekil 3'te gösterildiği gibi aerodinamik kanatlar veya üç boyutlu düz kanatlar kullanıldığında %90'a varan verimliliğe ulaşabilirler; düz kavisli kanatlar kullanıldığında biraz daha düşük, basit düz plaka geriye doğru eğimli kanatlar kullanıldığında ise daha da düşük verimlilik elde edilir. Hava, pervanenin uçlarından nispeten düşük hızda çıkar, bu nedenle gövde içindeki sürtünme kayıpları düşüktür ve hava kaynaklı gürültü de düşüktür. Çalışma eğrisinin uç noktalarında durma noktasına gelebilirler. Nispeten daha geniş pervaneler en yüksek verimliliği sağlayacak ve daha büyük aerodinamik profilli kanatları rahatlıkla kullanabileceklerdir. İnce pervaneler aerodinamik kanatlardan çok az fayda görecek ve bu nedenle düz plaka kanatlar kullanma eğilimindedirler. Geriye doğru kavisli fanlar, özellikle düşük gürültü seviyesiyle birlikte yüksek basınç üretme kapasiteleriyle ve aşırı yüklenmeyi önleyen güç özellikleriyle bilinirler; bu, bir sistemdeki direnç azaldıkça ve akış hızı arttıkça elektrik motorunun çektiği gücün azalacağı anlamına gelir. Geriye doğru kavisli fanların yapısı, daha az verimli olan öne doğru kavisli fanlara göre daha sağlam ve daha ağır olma olasılığı yüksektir. Kanatlar üzerindeki havanın nispeten düşük hızı, kirleticilerin (toz ve yağ gibi) birikmesine olanak sağlayabilir.

---

Şekil 3: Santrifüj fan pervanelerinin gösterimi

---

İleriye doğru kavisli santrifüj fanlar

İleriye doğru kavisli fanlar, çok sayıda ileriye doğru kavisli kanatla karakterize edilir. Genellikle daha düşük basınç ürettikleri için, eşdeğer güçteki geriye doğru kavisli fanlara göre daha küçük, daha hafif ve daha ucuzdurlar. Şekil 3 ve Şekil 4'te gösterildiği gibi, bu tip fan pervanesi, tek bir metal levhadan oluşturulmuş kadar basit olabilen 20'den fazla kanat içerir. Bireysel olarak oluşturulmuş kanatlarla daha büyük boyutlarda daha yüksek verimlilik elde edilir. Hava, kanat uçlarından yüksek teğetsel hızla çıkar ve bu kinetik enerjinin gövdede statik basınca dönüştürülmesi gerekir - bu da verimliliği düşürür. Genellikle düşük ila orta hava hacimleri için düşük basınçta (normalde <1,5 kPa) kullanılırlar ve %70'in altında nispeten düşük bir verimliliğe sahiptirler. Hava, kanat uçlarından yüksek hızda çıktığı ve kinetik enerjiyi etkili bir şekilde statik basınca dönüştürmek için kullanıldığı için, sarmal gövde en iyi verimliliği elde etmek için özellikle önemlidir. Düşük dönüş hızlarında çalışırlar ve bu nedenle mekanik olarak üretilen gürültü seviyeleri, daha yüksek hızlı geriye doğru kavisli fanlara göre daha düşük olma eğilimindedir. Bu fan, düşük sistem dirençlerine karşı çalışırken aşırı yüklenme güç özelliği gösterir.

---

Şekil 4: Entegre motorlu, öne doğru kavisli santrifüj fan

---

Bu vantilatörler, örneğin havanın yoğun tozla kirlenmiş olduğu veya içinde yağ damlacıkları taşıdığı yerlerde uygun değildir.

---

Şekil 5: Geriye doğru kavisli kanatlara sahip doğrudan tahrikli bujili fan örneği

---

Radyal kanatlı santrifüj fanlar

Radyal kanatlı santrifüj fan, kirli hava partiküllerini yüksek basınçlarda (yaklaşık 10 kPa) hareket ettirebilme avantajına sahiptir; ancak yüksek hızlarda çalışırken çok gürültülü ve verimsizdir (<%60) ve bu nedenle genel amaçlı HVAC sistemlerinde kullanılmamalıdır. Ayrıca aşırı yüklenme güç özelliğinden de muzdariptir – sistem direnci azaldıkça (belki de hacim kontrol damperlerinin açılmasıyla), motor gücü artacak ve motor boyutuna bağlı olarak muhtemelen 'aşırı yüklenebilir'.

Fişli fanlar

Bu özel olarak tasarlanmış santrifüj pervaneler, bir sarmal muhafazaya monte edilmek yerine, doğrudan hava işleme ünitesinin muhafazasına (veya herhangi bir kanal veya plenuma) yerleştirilebilir ve ilk maliyetleri, muhafazalı santrifüj fanlardan daha düşük olma olasılığı yüksektir. 'Plenum', 'tıkaç' veya basitçe 'muhafazasız' santrifüj fanlar olarak bilinen bu fanlar, bazı alan avantajları sağlayabilir, ancak işletme verimliliğinde kayıplara neden olabilir (en iyi verimlilikler, muhafazalı öne doğru kavisli santrifüj fanlarınkine benzerdir). Fanlar, havayı giriş konisinden (muhafazalı bir fan gibi) çeker, ancak daha sonra havayı pervanenin 360°'lik dış çevresinin tamamı boyunca radyal olarak boşaltır. Çıkış bağlantılarında (plenumdan) büyük bir esneklik sağlayabilirler; bu da, sistem basınç düşüşüne (ve dolayısıyla ek fan gücüne) katkıda bulunacak bitişik kıvrımlara veya kanal sistemindeki keskin geçişlere daha az ihtiyaç duyulabileceği anlamına gelir. Plenumdan çıkan kanallara çan ağızlı girişler kullanılarak genel sistem verimliliği artırılabilir. Tıkaç fanın avantajlarından biri, büyük ölçüde plenum içindeki ses emilimi ve pervaneden kanal ağzına "doğrudan görüş" yollarının olmamasından kaynaklanan gelişmiş akustik performansıdır. Verimlilik, fanın plenum içindeki konumuna ve fanın çıkışa olan ilişkisine çok bağlı olacaktır – plenum, havadaki kinetik enerjiyi dönüştürmek ve böylece statik basıncı artırmak için kullanılır. Pervane tipine bağlı olarak önemli ölçüde farklı performans ve farklı çalışma kararlılıkları olacaktır – karışık akışlı pervaneler (radyal ve eksenel akışın bir kombinasyonunu sağlayan), basit santrifüj pervaneler kullanılarak oluşturulan güçlü radyal hava akışı modelinden kaynaklanan akış problemlerinin üstesinden gelmek için kullanılmıştır³.

Daha küçük üniteler için, kompakt tasarımları genellikle kolayca kontrol edilebilen EC motorlarının kullanımıyla tamamlanır.

Eksenel fanlar

Eksenel akışlı fanlarda, hava fanın içinden dönme ekseni doğrultusunda geçer (Şekil 6'daki basit borulu eksenel fanda gösterildiği gibi) – basınçlandırma aerodinamik kaldırma kuvvetiyle (uçak kanadına benzer şekilde) sağlanır. Bunlar nispeten kompakt, düşük maliyetli ve hafiftir, özellikle nispeten düşük basınçlara karşı hava hareket ettirmek için uygundurlar, bu nedenle basınç düşüşlerinin besleme sistemlerinden daha düşük olduğu emiş sistemlerinde sıklıkla kullanılırlar – besleme genellikle klima ünitesindeki tüm klima bileşenlerinin basınç düşüşünü içerir. Hava basit bir eksenel fandan çıktığında, pervaneden geçerken havaya verilen dönme nedeniyle girdap oluşturur – fanın performansı, Şekil 7'de gösterilen kanatlı eksenel fanda olduğu gibi, girdabı geri kazanmak için aşağı akış yönlendirme kanatları ile önemli ölçüde iyileştirilebilir. Bir eksenel fanın verimliliği, kanadın şekli, kanat ucu ile çevreleyen kasa arasındaki mesafe ve girdap geri kazanımı tarafından etkilenir. Fanın çıkışını verimli bir şekilde değiştirmek için kanadın eğimi değiştirilebilir. Eksenel fanların dönüş yönünü tersine çevirerek, hava akışı da tersine çevrilebilir; ancak fan esas yönde çalışacak şekilde tasarlanmış olacaktır.

---

Şekil 6: Boru şeklinde eksenel akışlı bir fan

---

Eksenel fanların karakteristik eğrisinde, aşırı yüklenmeyi önleyici güç karakteristiği avantajına sahip olmalarına rağmen, geniş bir çalışma koşulları aralığına sahip sistemler için uygunsuz hale getirebilecek bir durma bölgesi bulunur.

---

Şekil 7: Kanatlı eksenel akışlı fan

---

Kanatlı eksenel fanlar, geriye doğru kavisli santrifüj fanlar kadar verimli olabilir ve makul basınçlarda (tipik olarak 2 kPa civarında) yüksek akışlar üretebilirler, ancak daha fazla gürültüye neden olma olasılıkları yüksektir.

Karışık akışlı fan, eksenel fanın bir gelişimidir ve Şekil 8'de gösterildiği gibi, havanın genişleyen kanallardan radyal olarak çekildiği ve daha sonra düzleştirici kılavuz kanatçıklardan eksenel olarak geçirildiği konik şekilli bir pervaneye sahiptir. Bu birleşik etki, diğer eksenel akışlı fanlarla mümkün olandan çok daha yüksek basınç üretebilir. Verimlilik ve gürültü seviyeleri, geriye doğru eğimli santrifüj fanınkine benzer olabilir.

---

Şekil 8: Karışık akışlı sıralı fan

---

Fanın montajı

Etkin bir fan çözümü sağlama çabaları, fan ile havanın taşındığı yerel kanallar arasındaki ilişki nedeniyle ciddi şekilde sekteye uğrayabilir.

---

Yayın tarihi: 07 Ocak 2022