Örneğin yüksek hızda çalışan dar kanatlı santrifüj fanlar düşük debili – yüksek basınçlı sistemler için uygundur. Pervaneli fanlar genellikle düşük basınçlarda bir açık alandan başka bir açık alana doğru havayı üfler. Sistemlerde, malzemelerin taşınması çoğu kez radyal kanatlı fanlar kullanılarak yapılır. Konut uygulamalarındaki fanlar ise genellikle tek fazlı motorlara sahiptir. 

Bu yazı, herkesin bildiği fan çeşitlerinin yer aldığı bilindik havalandırma sistemlerinden bahsetmektedir. Temel bilgiler kullanılıp varsayıma dayalı olarak yapılan fan seçim işleminde fan boyutuyla ve modelleriyle ilgili seçenekler, sistemin gereksinimlerini en iyi karşılayacak fanı tespit ederken fark edilir bir şekilde azalır.

Fan Terminolojisi ve Tanımlamaları

Bu bölüm, fan performansıyla ilgili olan birçok ortak endüstri terimini içerir.  Şekil 1’de yer alan Düzlem 1; fan girişini,  Düzlem 2; fan çıkışını ifade eder.

Basit sistemler için fan seçiminde ihtiyaç duyulan dört temel parametre aşağıda mevcuttur. Bu parametreler:  

• Kurulum Tipi

• Fan girişindeki yoğunluk, rf 

• İstenen Debi, Qf

• İstenen debiyi sağlamak için gerekli olan Basınç, Psf  veya Ptf

 

Fan imalatçıları bu dört parametre belliyse, fan tipi ve boyutu konusunda ihtiyacı karşılayacak çeşitli fan seçenekleri sunabilir. Her tip ve boyuttaki fanın istenilen performansı sağlamak için kendine has çalışma hızı ve güç gereksinimi vardır. Eşit bakım gereksinimlerine sahip fanlardan en iyisini seçmek için ekonomik göstergelere bakılır. Başka bir ifadeyle en iyi seçimi yapabilmek için o anki en düşük yatırım ve en düşük işletme maliyetine bakılır.  

Kurulum Tipi

Fanlar için toplam dört temel tipte giriş ve çıkış kanal yerleşimi mevcuttur. Fan terminolojisinde , bu yerleşimler kurulum tipi olarak adlandırılır (bakınız Şekil 2). Kanal yerleşimleri fanın performansını etkiler. Fan imalatçıları bunu bildikleri için performans testlerini yaparken fanları aynı kurulum tipinde test ederler.

Yoğunluk

Fanlar sabit hacimli makinalardır. Debi, fandan geçen gazın yoğunluğundan etkilenmeden sabit kalır. Fakat ihtiyaç duyulan basınç ve güç, yoğunlukla orantılı bir şekilde değişir. Bunu, bir adamın aynı kürekle yer fıstığı ya da taş atmasına benzetebiliriz. Malzeme farklı da olsa küreğin tutma kapasitesini aynı kabul edelim, taşın ağırlığı yer fıstığının ağırlığına (basınç) göre daha fazladır ve taşı kürekle atmak için daha fazla gayret (güç) gerekir. 

Yoğunluk olarak fanın girişindeki yoğunluk ele alınır ve genellikle aşağıdaki sembolle ifade edilir:

r1 =  rf 

Elektronik fan seçim programları fan kataloglarına göre farklı sonuçlar verebiliyordu, oysa fan katalogları standart havaya göre fan performans değerlerini doğru olarak vermektedir. Bu durum da fan modeline, boyutuna ve imalatçısına göre fanın performansını karşılaştırmada kolaylık sağlar.

Debi (Akış Oranı)

Genellikle hacimsel debi aşağıdaki gibi ifade edilir.

Q1 = Qf

Hacimsel debi bazen de kütlesel debi kullanılarak ifade edilebilir.. Bu durumda fan debisi, kütlesel debinin fanın girişindeki yoğunluğa bölünmesiyle bulunur.

Qf = m / rf

Bu sebeplerden standart hava debisi (Qs) tanımlanmıştır, fakat bu da kütlesel debinin bir başka yolla tanımlanması anlamına gelir. Eğer Ús standart hava yoğunluysa (1,2 kg/m3 ya da 0,075 lbm/ft3) hacimsel debi;

Qf  = (Qs / rs ) / rf’dir.

Fan Basıncı

Yukarıdaki ifadelere göre iki şekilde basınç tanımlanabilir; 

Fan toplam basıncı Ptf  veya fan statik basıncı Psf

Bilindiği üzere basınç, fanın sistemde kurulumunun nasıl yapıldığına bağlıdır. Bu yazıda, B ve D kurulum tipi incelenmiştir. Fakat kurulum tipini incelemeden önce Ptf  ve Psf  nin ne olduğunun tam olarak bilinmesi gerekir. 

Fan toplam basıncı, fan girişi ve çıkışı arasındaki toplam basınç farkıdır.

Ptf   = Pt2   –   Pt1

Fan statik basıncı; Psf   = Ptf   –   Pvf   

(Pvf = fan (hız) dinamik basıncı )

Ancak standart bir denklem olmadığı için, birçok mühendis Ps  = Pt –  Pv    denklemine aşinadır, çünkü;

Pvf  =  Pv2   

Böylece Æ Psf   = Pt2   –   Pt1  –    Pv2        olur.  

 

Bu bilgide sistem tasarımcısına, B ve D tipi kurulumda fan basıncını nasıl belirleyeceğini gösterir.

Şekil 3’te de gördüğümüz gibi B tipi kurulumda fan çıkışı kanala bağlıyken, fan girişi ise atmosfere açıktır. 

Psf   = Pt2   –   Pv2    =    Ps2   

     

Sistemin atmosfere açık oluşundan kaynaklanan kayıpları da kapsayacak şekilde sistemde fanın çıkışında da fan statik basınç kaybı oluşur. AMCA 500-L ye göre test edilen mimari panjurlar çıkış kayıplarını içermektedir. (Not: Barrie Graham’ın yazısı D tipi kurulumdaki fanlar için neden toplam fan basıncının belirlenmesi gerektiğine çok iyi bir örnek teşkil eder. Daha fazla bilgi için makalenin sonunda yer alan kaynakça kısmına bakınız.)

Şekil 4’teki fan kurulumunu dikkate alınız, hem fan girişindeki kanalın boyutu fan girişiyle hem de fan çıkışındaki kanalın boyutu fan çıkışı ile aynı ölçüde değildir ve fan ile kanal girişi ve çıkışı henüz dizayn edilmemiştir. Çünkü varsayım niteliğinde olan bu durum halen fan seçim işleminin bir parçasıdır. Şekil 4’te görülen kanaldan fana geçişteki statik basınç, kanal ile fan arasındaki mesafeye bağlı olarak değişebilir. Bu durumun nedeni, geçişteki alanın artması veya azalması sonucunda hızda ve dinamik basınçta meydana gelen değişimdir.

Toplam basınç, geçişteki yüzey sürtünmesini dikkate almadığımız zaman değişmez. Buradan yola çıkarak gerekli olan toplam fan basıncını belirleyebiliriz.

Ptf = Pt2 – Pt1 = 5,15 in. 

wg – (-1,88 in. wg) = 7,03 in. wg           

Bu örneğe göre gereken fan statik basıncı nedir sorusuna cevap verebilmemiz için fanın seçilmiş olması ve fan çıkış alanının bilinmesi gerekir. Daha sonra;

Psf  = 7,03 in wg – Pv2    

Sistem Etkisi

Fandan beklenen performansı (fan seçiminde kullanılan fan üreticisinin belirttiği performans değeri) almak için girişteki hava debisi tam olarak dolgun ve simetrik olmalı, girdaplar oluşturmamalıdır. Şekil 5’te görüldüğü gibi fan çıkışındaki simetrik olmayan akışın belli bir yerden sonra istenildiği şekilde gidebilmesi için fan çıkışındaki kanal uzunluğunun hesaplanması gerekir. Bu şekilde tasarlanmadığında, fan performansında gözlenen bu etkiye “sistem etkisi” denilir.

AMCA Yayın 201 benzer sebeplerin meydana getirdiği sistem etkilerinden bahseder ve bu durumlardan korunmak için tavsiyelerde bulunur. AMCA Yayın 201, fan giriş yüzeyinden en az kanal çapının üç katı kadar mesafe önünde olacak şekilde dirsek kullanılmasını tavsiye eder. Kanal çapının beş katı kadar mesafeye kadar da dirseğin, sistem etkisine neden olabileceği kabul edilir.

Etkili kanal uzunluğu terimini, AMCA Yayın 201 ortaya çıkarmıştır. Kanal içerisindeki hız 2500 fpm veya daha az ise etkili kanal uzunluğu, kanal çapının 2,5 katıdır ve her 1000 fpm artış için kanal çapı kadar uzunluk bu mesafeye ilave edilir. Santrifüj fanlarda sistem etkilerinden korunmak için etkili kanal uzunluğunun % 100 üne, eksenel fanlarda ise % 50’sine ihtiyaç vardır.