축류 팬과 송풍기: 차이점, 유형 및 선택 방법

축 팬 회전축을 따라 낮은 압력에서 많은 양의 공기를 이동시키는 반면, 원심 및 축방향 송풍기 설계를 포함한 송풍기는 더 높은 압력을 생성하여 덕트 시스템을 통해 또는 저항에 맞서 공기를 밀어냅니다. 잘못된 유형을 선택하면 공기 흐름이 부족하거나 에너지가 과도하게 소비되거나 장비가 조기에 고장날 수 있습니다. 정압으로 측정되는 시스템 저항이 주요 설계 제약인 경우 구별이 가장 중요합니다. 이 기사에서는 축류 팬과 송풍기가 어떻게 다른지, 각각이 올바른 선택인지, 실제 응용 분야의 성능 사양을 평가하는 방법을 정확하게 설명합니다.

축류 팬의 작동 방식 및 정의

축류 팬은 회전축과 평행하게 공기를 흡입하여 동일한 축 방향으로 배출합니다. 블레이드는 원칙적으로 항공기 프로펠러 블레이드와 유사한 에어로포일 모양이며 회전하면서 양력을 생성하여 팬 하우징을 통해 공기를 가속시킵니다. 결정적인 특징은 공기 흐름 경로는 팬 어셈블리 전체에서 샤프트와 평행을 유지합니다. .

축류 팬은 상대적으로 낮은 정압에서 높은 체적 유량(CFM 또는 m³/h)에 최적화되어 있습니다. 일반적으로 0~50Pa(0~0.2인치 W.G.) 표준 프로펠러 유형 장치의 경우 더 정교한 블레이드 형상을 갖춘 관축 및 풍축 설계의 경우 최대 500–1,000Pa입니다. 이들의 효율성 이점은 입력 전력 와트당 공기의 최대량을 이동시키는 것이 우선순위인 자유 공기 또는 저저항 설치에서 가장 두드러집니다.

축류 팬의 주요 유형

• 프로펠러 팬: 모터 샤프트에 직접 장착된 단순한 평면 또는 약간 구부러진 블레이드; 창문 환기, 벽 배기 팬 및 응축기 냉각에 사용됩니다. 최저 정압 성능(0–25 Pa)
• 관축 팬: 꼭 맞는 원통형 튜브에 둘러싸인 프로펠러형 블레이드; 튜브는 일부 속도 압력을 회복하여 정압 출력을 100–300 Pa로 향상시킵니다. 덕트 환기 및 건조 시스템에 사용됩니다.
• 축류 팬: 소용돌이치는 공기 흐름을 직선화하고 회전 속도를 정압으로 변환하기 위해 임펠러 상류 또는 하류에 고정 가이드 베인이 있는 관축 설계; 300–1,000 Pa 달성; 산업용 환기 및 HVAC 공기 처리에 사용됩니다.
• 역회전 축류 팬: 동일한 축에서 반대 방향으로 회전하는 두 개의 임펠러; 직경을 늘리지 않고도 압력 성능을 두 배로 늘립니다. 고 저항 덕트 시스템 및 항공 우주 응용 분야에 사용됩니다.

축류 송풍기란 무엇이며 표준 축류 팬과 어떻게 다른가요?

업계에서 "축 송풍기"라는 용어는 덕트형 또는 제한된 시스템에 사용하기에 충분한 정압을 개발하도록 특별히 설계된 고성능 축류 팬 장치(일반적으로 반축 또는 역회전 설계)를 설명하는 데 사용됩니다. 축류 팬과 축류 송풍기의 구별은 제조업체마다 항상 표준화되어 있지는 않지만 기능적으로는 축류 송풍기는 더 높은 정압(일반적으로 250~500Pa 이상)에서 작동하며 상당한 덕트 저항에 대해 성능을 유지하도록 설계되었습니다. , 기본 축류 팬은 공기가 거의 없는 조건에 맞게 크기가 조정됩니다.

축류 송풍기 다음과 같은 응용 프로그램에서 일반적으로 발견됩니다.

• 긴 HVAC 덕트는 굴곡부, 필터 및 부속품의 압력 손실이 수백 파스칼에 누적되는 상업용 및 산업용 건물에서 실행됩니다.
• 축류 송풍기가 수백 미터 거리에 걸쳐 공기 흐름을 전달할 수 있는 터널 및 광산 환기
• 배압에 대한 제어된 대용량 공기 흐름이 필요한 스프레이 부스 및 페인트 건조 터널
• 소형 축류 송풍기 카트리지가 밀도가 높은 구성 요소 배열을 통해 공기를 밀어야 하는 서버 랙 및 전력 전자 장치의 전자 냉각

이러한 맥락에서 원심형 송풍기에 비해 축형 송풍기가 갖는 주요 장점은 다음과 같습니다. 인라인 설치 기하학 — 공기 흐름이 동일한 축을 따라 들어오고 나가므로 덕트 방향을 바꾸거나 전환 섹션이 필요하지 않고 기존 덕트 내부에 직접 설치할 수 있습니다.

축류 팬과 송풍기: 핵심 성능 차이

축류 팬과 송풍기(원심형 및 축류 송풍기 유형 모두) 간의 근본적인 성능 차이는 정압과 체적 유량 간의 관계로 귀결됩니다. 올바른 장비 선택을 위해서는 이러한 관계(팬 곡선)를 이해하는 것이 필수적입니다.

팬 곡선의 가파른 정도도 크게 다릅니다. 축형 팬은 상대적으로 평평한 곡선을 가지고 있습니다. 즉, 정압이 증가하면 공기 흐름 출력이 급격하게 떨어집니다. 원심 송풍기는 시스템 저항이 변화함에 따라 출력을 보다 일관되게 유지하는 더 가파르고 안정적인 곡선을 가지고 있습니다. 이로 인해 댐퍼 위치가 변경되는 가변 풍량(VAV) HVAC 시스템과 같이 저항이 변동하는 시스템에서 원심 송풍기가 더 관대해집니다.

정지 및 서지: 높은 저항을 받는 축류 팬의 중요한 한계

축류 팬과 송풍기의 가장 중요한 실제 차이점 중 하나는 공기 역학적 실속 현상입니다. 축류 팬이 설계된 압력 범위를 넘어서 작동하는 경우(예: 덕트 시스템이 부분적으로 막히거나 예기치 않게 저항이 증가하는 경우) 항공기 날개가 너무 높은 받음각에서 정지하는 것과 같은 방식으로 블레이드가 정지될 수 있습니다. 결과는 갑작스럽고 극적인 공기 흐름 손실, 진동 증가, 소음 증가, 모터 온도의 급격한 상승 .

팬 성능 곡선에서 이 불안정한 영역은 최고 효율 지점 왼쪽에 움푹 들어간 부분이나 혹으로 나타납니다. 종종 "스톨 영역" 또는 "서지 영역"이라고 불리는 이 영역에서 작동하면 맥동적인 공기 흐름, 블레이드와 하우징의 구조적 피로, 심한 경우 모터 소진이 발생합니다. Vaneaxis 송풍기는 단순한 프로펠러 팬보다 안정적으로 작동 범위가 더 넓지만 모든 축 설계에는 서로 다른 임펠러 형상으로 인해 원심 송풍기가 거의 영향을 받지 않는 실속 임계값이 있습니다.

실질적인 의미: 작동점이 고저항 영역으로 이동할 수 있는 시스템에는 축류 팬을 선택하지 마십시오. . 정지 지점에서 최소 15~20%의 여유를 두고 시스템 저항 곡선이 안정적인 작동 범위 내에서 팬 곡선과 잘 교차하는지 항상 확인하십시오.

에너지 효율성 및 운영 비용

각각의 설계 지점에서 축류 팬과 원심 송풍기 모두 70~85%의 최대 효율을 달성할 수 있습니다. 각 유형의 효율성 이점은 전적으로 애플리케이션이 최적의 작동 범위에 속하는지 여부에 따라 달라집니다.

축류 팬은 원심 송풍기보다 더 효율적입니다. 고유량, 저압 애플리케이션 . 50Pa에서 50,000m³/h로 움직이는 대형 산업용 축류 팬은 80% 효율로 작동할 수 있습니다. 동일한 작업에 대해 원심 송풍기를 설치하면 해당 작동 지점에서 효율성이 낮아지고 에너지 소비가 증가합니다. 반대로, 500Pa가 필요한 시스템에서 프로펠러 축류 팬을 사용하면 팬이 실속 영역 깊은 곳에서 작동하게 되어 효율성이 30% 미만으로 떨어지고 장치가 조기에 고장날 가능성이 높습니다.

최신 EC(전자 정류) 모터 기술은 축류 팬과 송풍기 모두에 점점 더 많이 적용되어 실제 시스템 요구에 맞는 가변 속도 작동이 가능합니다. 60% 속도로 작동하는 EC 구동 축류 팬 또는 축류 송풍기는 약 최고 속도 출력의 22% (친화력 법칙에 따라: 전력은 속도의 세제곱으로 확장됨) 데이터 센터 냉각 및 HVAC 공기 처리와 같은 가변 수요 시스템에서 상당한 에너지 절감 효과를 제공합니다.

소음 특성 및 음향 고려 사항

소음은 HVAC, 전자 장치 냉각 및 점유 공간 환기에서 자주 선택되는 기준입니다. 축형 팬은 일반적으로 낮은 정압에서 동일한 공기 흐름에 맞게 크기가 조정된 경우 원심형 송풍기보다 소음 수준이 낮습니다. 축형 블레이드 형상이 주어진 공기 흐름 속도에 대해 난류를 줄이고 팁 속도를 낮추기 때문입니다.

그러나 축류 팬은 회전 속도를 곱한 블레이드 수와 동일한 주파수에서 특유의 "블레이드 통과 주파수" 톤인 보다 고조적인 고주파 소음 신호를 생성합니다. 예를 들어, 1,450RPM으로 작동하는 6개의 블레이드 축류 팬은 다음과 같은 지점에서 지배적인 톤을 생성합니다. 145Hz 이는 원심 송풍기의 더 넓은 저주파 소음 스펙트럼보다 탑승자가 더 인지하고 짜증나게 합니다.

축류 팬의 소음 감소 전략은 다음과 같습니다.

• 블레이드 통과 주파수를 분산시켜 음조 강도를 줄이기 위해 홀수 블레이드를 선택합니다.
• 주어진 공기 흐름 목표에 대해 RPM 대신 블레이드 직경을 늘려 팁 속도를 줄입니다.
• 풍축 덕트 설치에 음향 입구 및 출구 소음기 설치
• EC 가변 속도 드라이브를 사용하여 냉각 또는 환기 부하에 충분한 최저 속도로 실행

축류 팬과 송풍기 중에서 선택: 실용적인 결정 프레임워크

선택 프로세스는 항상 특정 기술을 다른 기술보다 선호하는 것이 아니라 시스템의 운영 요구 사항에서 시작해야 합니다. 다음 순서를 따르세요.

1. 필요한 공기 흐름(m³/h 또는 CFM)을 계산합니다. 열 방출 부하, 공기 변화율 요구 사항 또는 프로세스 요구 사항을 기준으로 합니다.
2. 시스템 정압 계산 직선 배관, 굴곡부, 필터, 그릴 및 열 교환기 등 모든 덕트 구성 요소의 압력 손실을 합산합니다. 정압이 100~150Pa 미만인 경우 표준 축류 팬으로 충분할 수 있습니다. 300 Pa를 초과하는 경우 축류 송풍기 또는 원심 송풍기가 필요합니다.
3. 사용 가능한 공간과 설치 형상을 평가합니다. 장치를 기존 원형 덕트 내에 인라인으로 설치해야 하는 경우 축류 팬 또는 축류 송풍기가 실용적인 선택입니다. 공간이 허용되고 높은 압력이 필요한 경우 원심 송풍기가 가장 넓은 압력 범위를 제공합니다.
4. 소음 제한 사항을 확인하세요. 엄격한 음압 수준 제한(예: 1m에서 45dB(A) 미만)이 적용되는 점유 공간에서는 일반적으로 저속 대구경 축 팬 또는 전방 곡선 원심 송풍기가 가장 좋은 성능을 발휘합니다.
5. 팬 곡선의 작동 지점을 확인합니다. 축 설계의 경우 실속 영역에서 최소 15~20% 떨어져 있고, 최상의 에너지 결과를 위해서는 최대 효율의 10~15% 이내인 안정적인 범위 내에 속합니다.

요약: 각 유형을 사용해야 하는 경우

일반적인 사양 실수와 이를 방지하는 방법

축류 팬과 송풍기를 잘못 사용하는 것은 환기 시스템 성능 저하의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다. 엔지니어링 및 유지 관리 실습에서 다음 오류가 반복적으로 나타납니다.

• 덕트 시스템의 자유 공기 흐름 등급을 기준으로 축류 팬 선택: 제조업체의 공기 흐름 등급은 정압 0에서 측정됩니다. 적당한 저항(200Pa)을 갖는 실제 덕트 시스템에서 실제 공기 흐름은 정격 자유 공기 값의 40~60%일 수 있습니다. 항상 헤드라인 공기 흐름 수치가 아닌 팬 곡선을 사용하십시오.
• 정압 부족: 필터 압력 강하(일반적으로 표준 HVAC 필터의 경우 50~150Pa), 열 교환기 저항 또는 향후 덕트 표면 오염을 고려하지 않으면 시간이 지남에 따라 저항이 증가함에 따라 시스템 성능이 점차 저하됩니다.
• 긴 덕트에 프로펠러 축류 팬 설치: 베인축 설계의 튜브 및 가이드 베인이 없으면 단순한 프로펠러 팬은 압력 상승에 기여하지 않고 열로 소멸되는 높은 소용돌이 속도를 생성하므로 덕트 저항에 대해 의미 있는 공기 흐름을 제공하지 않습니다.
• 설치 효과 무시: 팬 입구 또는 출구 근처에 장애물이 있으면(팬 직경 1~2개 이내) 공기 흐름이 15~25% 줄어들고 소음이 증가할 수 있습니다. 팬 성능 데이터는 표준화된 흡입 조건을 가정합니다. 실제 설치는 종종 크게 벗어나는 경우가 있습니다.
• 더 큰 팬을 선택하여 안전 여유를 위한 대형화: 낮은 흐름과 높은 압력에서 최대 효율성 지점보다 훨씬 왼쪽에서 작동하는 팬은 올바른 크기의 장치보다 효율성이 떨어지고 소음이 더 많을 수 있으며 불안정하고 정지되기 쉽습니다.