Tipi di ventilatori: classificazione, scopo e principio di funzionamento
Il ventilatore è il fondamento di qualsiasi sistema di ventilazione artificiale. L'apparecchio è ampiamente utilizzato in ambiente domestico ed è indispensabile in molti settori dell'attività umana. Quando si pianifica l'acquisto di apparecchiature di ventilazione, è necessario comprendere le specificità della sua struttura e del suo funzionamento.
Nell'articolo qui presentato sono descritti in dettaglio i tipi di ventilatori, le loro caratteristiche costruttive, i principi di funzionamento e lo scopo di ciascun apparecchio. Le illustreremo le priorità nella scelta del modello più adatto. Da noi saprà come selezionare il dispositivo in base alle condizioni operative.
Indice dei contenuti:
Classificazione dei ventilatori in base ai parametri principali
I ventilatori sono dispositivi meccanici progettati per spostare, immettere o aspirare masse d'aria e di gas. La circolazione dell'aria avviene grazie alla differenza di pressione tra il condotto di ingresso e quello di uscita dell'impianto di ventilazione.
I ventilatori sono utilizzati ovunque. Sono indispensabili nella realizzazione del sistema di ventilazione forzata di mandata ed estrazione di un edificio, per la ventilazione degli elementi funzionanti nei condizionatori e nei dispositivi di riscaldamento.

La classificazione generale degli impianti di ventilazione si basa su diversi parametri.
Tra i principali criteri di classificazione possiamo evidenziare:
- struttura e principio di funzionamento del dispositivo;
- scopo e condizioni di funzionamento del ventilatore;
- modalità di installazione;
- metodi di collegamento del dispositivo al motore elettrico;
- caratteristiche tecniche: grado di protezione IP, pressione generata, potenza assorbita, velocità di rotazione, rendimento e livello di pressione acustica.
In base al tipo di costruzione si distinguono cinque varianti di ventilatori: assiali, centrifughi, diagonali, tangenziali e senza pale.

In base alle condizioni operative, si distinguono i seguenti tipi di macchine soffianti:
- apparecchi di uso generale;
- ventilatori per scopi speciali.
Il primo gruppo comprende unità progettate per lavorare con flussi d'aria e gas inerti, la cui temperatura non supera i +50°C. Il secondo gruppo include attrezzature speciali: resistenti al calore, antideflagranti, per polveri, resistenti alla corrosione e per l'evacuazione dei fumi.
In base al metodo di installazione, si distinguono:
- standard – l'installazione viene effettuata su un supporto;
- da tetto – montaggio sul tetto dell'edificio;
- canalizzati – posizionati all'interno del condotto di ventilazione;
- multizona – modelli progettati per il collegamento a più canali d'aria.
Come azionamento dell'unità di ventilazione vengono utilizzati motori elettrici.
Sono possibili diversi modi di accoppiamento del motore con la girante:
- collegamento diretto;
- trasmissione a cinghia trapezoidale;
- accoppiamento senza gradini.
Dopo aver determinato il tipo di ventilatore appropriato, si seleziona un modello con caratteristiche tecniche ottimali.

Principio di funzionamento dei diversi tipi di dispositivi
Il criterio principale per la scelta di un ventilatore è la sua struttura e il principio di funzionamento. Le caratteristiche costruttive e i dettagli tecnici determinano l'efficienza del dispositivo, il livello di rumore, l'economicità del funzionamento e la possibilità del suo impiego in determinate condizioni.
Ventilatore assiale – modello classico
Il ventilatore assiale (assiale) è ampiamente utilizzato nei sistemi di ventilazione domestici per case private, nelle cappe dei bagni, in varianti di cappa complesse, come elemento di raffreddamento di vari apparecchi e dispositivi elettronici, nonché in gallerie del vento e motori turboventilatori nel settore aeronautico.
La costruzione dei modelli è caratterizzata da semplicità di esecuzione e dimensioni ridotte. Elementi principali: corpo cilindrico, ruota con pale e azionamento. Il diametro interno del cilindro deve garantire rotazioni senza ostacoli della girante. L'intervallo tra le pale e il corpo è limitato all'1,5% della lunghezza della pala rotante.

Principio di funzionamento: le pale rotanti catturano l'aria e la spingono lungo l'asse della ventola. Il movimento dei flussi d'aria in direzione radiale è quasi assente. La capacità dell'apparecchiatura viene regolata ruotando le pale.
Caratteristiche distintive dei modelli assiali:
- non richiedono molto spazio per l'installazione;
- consumo energetico economico;
- basso livello di rumore;
- semplicità di funzionamento e manutenzione;
- costo contenuto.
I vantaggi di funzionamento e utilizzo dei ventilatori assiali hanno determinato la loro ampia popolarità in ambito domestico. Sono ampiamente utilizzati modelli con alloggiamento per il raffreddamento di apparecchi elettrici e unità assiali portatili con griglia.

Modello centrifugo – robustezza e elevata potenza
I ventilatori centrifughi (radiali) sono altamente efficienti – le unità sono in grado di generare alte pressioni e di operare in condizioni difficili. La struttura dell'apparecchiatura include i seguenti elementi.
Corpo. L'involucro diffusore è realizzato in lamiera metallica, rivettato o saldato. Il corpo cavo ha la forma a spirale di una chiocciola, nella struttura sono previsti un bocchello di aspirazione e uno di mandata. Per conferire rigidità, l'involucro viene rinforzato con alettatura o strisce trasversali.

Girante. Il rotore a pale è composto da due dischi, pale e mozzo.
La struttura della girante determina le condizioni d'uso del ventilatore:
- senza dischi – trasporto di flussi con componenti solidi;
- a un disco – movimento di mezzi aerei con basso contenuto di frazioni solide;
- a due dischi – circolazione di masse d'aria pulite in diversi intervalli di pressione;
- a tre dischi – garanzia di aspirazione bilaterale.
Il fissaggio della ruota all'albero avviene tramite i mozzi. Le pale sono fissate ai dischi e ai mozzi.
Pale. Le caratteristiche operative e l'efficienza dell'unità nel loro complesso dipendono in gran parte dalla forma delle pale:
- ala aerodinamica – garantisce silenziosità, buoni indicatori di rendimento, resistenza dell'apparecchio alle alte temperature;
- curve all'indietro – impediscono l'accumulo di polvere all'interno del ventilatore, adatte per l'uso in ambienti con alta depressione;
- curve in avanti – i ventilatori con pale 'anteriori' sono progettati per lavorare con grandi volumi d'aria e alta pressione, si distinguono per la resistenza all'erosione;
- radiali – installazioni di dimensioni compatte con efficienza media, le guide del rotore sono trattate con un rivestimento protettivo contro l'erosione.
Nelle ruote con pale 'posteriori', la differenza tra i valori della pressione statica e totale non è grande, quindi il loro livello di efficienza è elevato. L'efficienza operativa raggiunge l'80%.

Negli impianti centrifughi, l'aria entra in direzione assiale e viene espulsa in direzione radiale. Le masse d'aria, sotto l'azione della forza centrifuga, si muovono all'interno di un involucro cilindrico.
L'intero processo può essere suddiviso in più fasi:
- Durante la rotazione della ruota, l'aria nello spazio tra le pale si dirige verso il bordo del rotore.
- Di conseguenza, al centro della ruota si forma una zona di bassa pressione. Ciò porta all'aspirazione delle masse d'aria dall'esterno.
- Al centro della camera, i flussi d'aria cambiano direzione da assiale a radiale, entrando nei compartimenti tra le pale.
- Grazie alla rapida rotazione, le masse d'aria si dirigono verso la parete interna dell'involucro.
- L'energia cinetica viene parzialmente convertita in energia di compressione e la velocità dell'aria diminuisce – all'interno della 'chiocciola' si accumula un flusso d'aria volumetrico e si forma una pressione eccessiva.
- La massa gassosa si dirige verso il tubo di uscita, entra nella tubazione e poi nella zona di lavoro.
Gli aggregati centrifughi sono utilizzati nei sistemi di ventilazione forzata ed estrazione di grandi ambienti, garage, centri commerciali ed edifici dove è necessaria una ventilazione continua e potente.

Ventilatore diagonale – combinazione di ventilatore assiale e radiale
Il modello diagonale è una sintesi di due tipi di ventilatori: assiale e centrifugo. La girante dell'apparecchio ha una forma speciale – la struttura della ruota di lavoro ricorda quella di un tamburo in un ventilatore radiale. Le pale della girante sono disposte parallelamente all'asse di rotazione.
I ventilatori combinati hanno un corpo cilindrico e dall'aspetto assomigliano più ai modelli assiali. Tuttavia, il principio di funzionamento è diverso a causa delle caratteristiche costruttive della girante. L'aria prima si muove lungo l'asse, poi cambia direzione di 45°.

Il principale vantaggio del ventilatore di tipo misto è il raggiungimento di valori di compromesso tra caratteristiche acustiche, prestazioni e dimensioni del dispositivo.
Molto spesso i gruppi centrifugo-assiali vengono utilizzati come ventilatori canalizzati in piccoli e medi sistemi di ventilazione con condotti estesi. Vengono impiegati come estrattori e unità di immissione in sistemi di mandata in pressione.
Installazione tangenziale – uniformità del flusso d'aria
Il ventilatore tangenziale (diametrale) è costituito da un corpo allungato, dotato di diffusore e bocchettone, e da una girante di tipo tamburo con pale inclinate. L'aria viene spostata due volte perpendicolarmente all'asse di rotazione del cilindro.

Caratteristiche distintive dei dispositivi diametrali:
- elevati indicatori aerodinamici;
- capacità di fornire un flusso uniforme;
- possibilità di ruotare il ventilatore per selezionare la direzione del flusso d'aria;
- silenziosità di funzionamento;
- elevato livello di rendimento – fino al 60-70%.
Ambito di applicazione: realizzazione di barriere d'aria, fan coil e utilizzo in sistemi split.
Ventilatore senza pale – tecnologia innovativa
I ventilatori domestici senza pale sono apparsi da poco sul mercato nazionale dei sistemi di ventilazione. Il loro principio di funzionamento è radicalmente diverso dalle modifiche sopra esaminate.

Componenti del dispositivo:
- un telaio di forma rotonda o ovale, progettato per aspirare ed espellere le masse d'aria;
- una base per fissare il telaio;
- una mini-turbina, incorporata nella base del ventilatore;
- un motore.
Il ventilatore innovativo funziona secondo il seguente principio:
- Dopo l'accensione del motore, la turbina viene messa in azione.
- Girando, la turbina aspira l'aria attraverso le perforazioni nel corpo della base.
- Sotto l'effetto della turbolenza, l'aria viene accelerata 15 volte ed esce attraverso le fessure di uscita, situate lungo il perimetro del telaio.
Le correnti d'aria lambiscono la superficie dell'anello e si dirigono nella direzione desiderata.

Rispetto ai modelli tradizionali, i ventilatori senza pale presentano una serie di vantaggi:
- regolazione graduale dell'intensità del flusso d'aria;
- comodità e assoluta sicurezza d'uso;
- cambio di direzione dell'aria tramite regolazione della posizione dell'anello;
- efficienza operativa – consumo energetico inferiore del 20% rispetto ai modelli assiali.
Principali svantaggi del dispositivo: costo elevato e alto livello di rumore.
Dipendenza dalle condizioni operative
Nella scelta di un ventilatore è importante considerare le condizioni d'uso. Per l'impiego in ambienti aggressivi sono state sviluppate installazioni altamente specializzate.
Apparecchi per uso in condizioni normali
I ventilatori per uso generale sono realizzati in acciaio al carbonio.
Gli apparecchi possono essere installati a condizione che siano soddisfatte le seguenti condizioni operative obbligatorie:
- contenuto di polvere nell'aria per gli apparecchi radiali – non superiore a 0,01 g/m³, per i dispositivi assiali – fino a 0,01 g/m³;
- temperatura dell'ambiente di lavoro – fino a +50°C;
- assenza nell'aria di componenti chimicamente aggressivi, esplosivi, fibre e particelle appiccicose.
L'ambiente di vapore e gas non deve provocare processi corrosivi accelerati; la velocità di corrosione ammissibile del metallo è di 0,1 mm all'anno. Se la temperatura di esercizio supera il valore limite, il funzionamento del motore, solitamente posizionato nel flusso delle masse d'aria spostate, si deteriora.

I modelli per uso generico vengono utilizzati nei sistemi di riscaldamento ad aria e ventilazione di edifici pubblici, residenziali e industriali, nonché per altri scopi sanitario-tecnici.
Impianti di ventilazione per scopi speciali
I ventilatori per uso speciale sono solitamente suddivisi in cinque gruppi:
- per polveri;
- resistenti al calore;
- antideflagranti;
- resistenti alla corrosione;
- per estrazione fumi.
Gli apparecchi per polveri vengono utilizzati per pulire le masse d'aria da polvere e particelle di sporco: segatura di legno e metallo, scorie di saldatura, residui di cereali. Il flusso d'aria, passando attraverso i tubi, cambia la sua direzione da assiale a radiale. A causa della forza centrifuga, anche la velocità del flusso d'aria cambia.

I ventilatori radiali antipolvere di bassa potenza vengono installati su veicoli che trasportano miscele di cereali. I dispositivi ad alta pressione sono utilizzati in grandi officine industriali.
Le unità termoresistenti sono progettate per spostare aria la cui temperatura supera i +80°C.
A causa delle dure condizioni operative, i ventilatori devono possedere caratteristiche speciali:
- isolamento termico del motore elettrico e suo posizionamento all'esterno del flusso d'aria;
- elevato livello di protezione del motore – IP44 e superiore;
- realizzazione degli elementi costruttivi in materiali refrattari (poliammide termoresistente, lega di alluminio, acciaio inossidabile o al carbonio);
- ampio intervallo di temperature operative.
I ventilatori resistenti al calore vengono utilizzati nella realizzazione di sistemi di ventilazione per bagni e saune, per l'aspirazione dell'aria di scarico ad alta temperatura da camini o stufe, e per la rimozione dei prodotti della combustione da ambienti industriali.

Le apparecchiature di ventilazione antideflagranti sono progettate per la rimozione di miscele di gas esplosive. Rientrano in questa categoria le miscele in cui, dall'accensione della più piccola particella, si incendia l'intero volume di gas rimanente.
I requisiti di sicurezza antideflagrante per le apparecchiature elettriche sono regolamentati dalle direttive ATEX UE. A seconda del grado di pericolo di esplosione delle zone, gli impianti di ventilazione possono essere protetti con:
- riempimento in quarzo o olio degli involucri delle parti conduttrici;
- sigillatura con compound – materiale polimerico;
- rivestimenti antideflagranti.
I materiali utilizzati per la realizzazione dei collettori d'ingresso, delle giranti e del telaio sono acciaio inossidabile, leghe di alluminio e gruppi di materiali eterogenei: acciaio inossidabile-ottone, bronzo, plastica elettroconduttiva.

I ventilatori resistenti alla corrosione sono progettati per il trasporto di miscele aria-gas aggressive non esplosive con un contenuto insignificante di polvere e senza componenti fibrosi o appiccicosi.
I materiali di fabbricazione delle parti del dispositivo: leghe di titanio, polipropilene, vinilplast. In alternativa, gli elementi funzionali vengono rivestiti con un rivestimento anticorrosione – acciaio resistente alla corrosione di grado 08X13 o lega di titanio.
Ambito di applicazione dei ventilatori «antiruggine»:
- metallurgia ferrosa;
- linee di produzione di fertilizzanti minerali;
- produzione di carbonio;
- alimentazione d'aria alle caldaie con miscela bollente;
- organizzazione della circolazione di vapore acqueo con impurità di fenolo, alcali e idrogeno solforato;
- linee degli impianti chimici del coke.
I ventilatori per l'estrazione del fumo sono potenti dispositivi resistenti al fuoco, installati nel sistema di ventilazione dell'edificio e utilizzati per espellere il fumo dall'ambiente. A questi gruppi vengono applicati severi requisiti tecnici.

Ambito di applicazione: sistemi di ventilazione antifumo per edifici di diversa destinazione. Gli 'aspiratori di fumo' vengono installati sul tetto dell'edificio tramite una flangia di montaggio e collegati ai condotti di estrazione del fumo.
A seconda della progettazione del ventilatore, lo scarico del fumo può essere su due o quattro lati, in direzione orizzontale o verticale. È prevista la possibilità di funzionamento degli apparecchi in modalità di ventilazione generale dell'edificio.
Tipi di ventilatori in base al metodo di montaggio
Come indicato in precedenza, in base al metodo di installazione i dispositivi di ventilazione si dividono in 4 gruppi: standard, da tetto, canalizzati e multizona.
I ventilatori standard di solito vengono forniti con un telaio di supporto o un supporto. La loro installazione non presenta particolari difficoltà.
I gruppi da tetto vengono installati sulla copertura dell'edificio e costituiscono l'elemento finale del sistema di ventilazione. Questi ventilatori sono esposti a fattori esterni negativi (pioggia, neve, raffiche di vento), pertanto sono realizzati in materiali particolarmente resistenti. Quasi tutti i modelli sono dotati di un cono di protezione che impedisce l'ostruzione della carcassa.

Quando si sceglie un ventilatore da tetto, si tiene conto delle specificità dell'ambiente da attrezzare. Ad esempio, per un asilo nido, un ospedale o una scuola viene selezionato un modello con basso livello di rumore. Per un'officina produttiva, la priorità sarà la potenza dell'attrezzatura.
Le unità di ventilazione canalizzate vengono installate nei condotti di ventilazione e provvedono all'estrazione e all'immissione dell'aria attraverso un sistema di condotti. La costruzione dei ventilatori canalizzati è solitamente di tipo diagonale o radiale, più raramente assiale.
La scelta dell'apparecchio viene effettuata in base alla forma del condotto. Vengono prodotti modelli per condotti rotondi, quadrati e rettangolari.

Le unità di ventilazione multizona sono dotate di un corpo che consente di collegare più condotti di aspirazione provenienti da diverse zone. Tali ventilatori sono indispensabili negli ambienti in cui è necessario installare una cappa di estrazione in diverse stanze, ma il condotto di scarico è uno solo.

Un ulteriore vantaggio è la semplificazione dell'uso. È necessario manutenere un solo ventilatore, non diversi.
Varietà di modelli di ventilatori domestici
I ventilatori domestici sono ulteriormente classificati in base al luogo di installazione.
Da finestra. L'apparecchio viene montato in una finestra o in una parete vicino alla finestra, non c'è condotto. Tali apparecchiature vengono utilizzate principalmente in locali pubblici: caffè, parrucchieri, ecc. L'installazione fai-da-te in finestre in PVC già installate è problematica.

Da cucina. Rimuovono vapori e vari odori che si generano durante la cottura. Il ventilatore viene montato direttamente nella cappa di aspirazione. In base alla costruzione si distinguono cappe piatte, a cupola e integrate. I ventilatori da cucina devono essere resistenti al calore e avere una griglia di protezione esterna.
Apparecchiature per il bagno. Per aumentare l'efficienza della ventilazione di scarico del WC e del bagno si utilizzano ventilatori a parete e da soffitto a montaggio superficiale. I dispositivi compatti sono economici e facili da installare.

Indipendentemente dal tipo di ventilatore scelto, occorre prestare particolare attenzione alla marcatura dell'apparecchio, ovvero al grado di protezione IP. Lo standard IP caratterizza la protezione dell'apparecchiatura in un ambiente non aggressivo.

Il livello di protezione contro l'ingresso di umidità all'interno del corpo è indicato dalla seconda cifra della marcatura.

Conclusioni e video utili sull'argomento
Video #1. Principio di funzionamento e vantaggi competitivi del ventilatore senza pale:
Video #2. Dispositivo del ventilatore centrifugo VTsUN:
Video #3. Costruzione del ventilatore canalizzato di forma rotonda:
Le caratteristiche di modello e tecnico-operative dei ventilatori consentono di scegliere l'attrezzatura ottimale sia per uso domestico che industriale. Le costruzioni degli impianti di ventilazione vengono costantemente migliorate per adattarsi alle esigenze dei clienti.
Sono sorti dubbi durante la lettura dell'articolo? Desidera segnalare dettagli utili per la scelta dell'attrezzatura? Scriva, per favore, i commenti nel blocco qui sotto.

Il ventilatore senza pale mi ha incuriosito. In un simile apparecchio un bambino non può infilare la mano. Io stessa ho urtato più volte un apparecchio simile. È vero che le pale sono morbide e si ferma subito, ma la sensazione rimane sgradevole. Nel ventilatore senza pale questi problemi sono risolti alla radice. Il rumore non è più forte del rumore di un compressore per acquario. E sul prezzo i produttori lavoreranno; un ventilatore del genere potrebbe essere venduto in massa.
Io ho solo un ventilatore tra i dispositivi di ventilazione: in cucina, abbinato alla cappa. Del tutto normale, è costato qualche spicciolo, funziona ancora.
Ora sto pensando di installare un ventilatore in bagno, ma ciò che offrono è troppo costoso, con un prezzo di 150-200 €. Ecco, se installo un semplice ventilatore assiale nella cappa da solo, sarà in grado di gestire l'eliminazione degli odori?
Buongiorno, Vadim. Probabilmente i consulenti del negozio in cui ha chiesto informazioni sul ventilatore per la cappa in bagno hanno deciso di aumentare il loro indice di vendite a sue spese.
Per il suo caso si possono applicare i calcoli standard tenendo conto delle dimensioni tipiche per un bagno di 1,7×1,5×2,5 m. Il tasso di ricambio è circa otto, quindi è necessaria una cappa con una portata di almeno 50 m³/h. Se si scelgono ventilatori assiali, hanno una potenza minima di 80 m³/h, mentre i ventilatori centrifughi hanno 40-100 m³/h. Ciò significa che trovare un ventilatore adatto per la cappa in bagno non sarà difficile.
Le andranno bene i seguenti modelli:
– Ventilatore ERA assiale aspirante Slim 5, d 125;
– Ventilatore ERA 4S-02, assiale aspirante d 100.
Il prezzo dei modelli elencati è nell'ordine di 10 €. Si tratta di un costo del tutto accettabile per un'apparecchiatura per la cappa in un bagno di un appartamento con planimetria standard. Il collegamento del ventilatore di scarico avviene secondo uno schema semplicissimo, è possibile eseguire tutto da sé.