1. مقدمه

در عصر حاضر، با رشد بی‌وقفه صنایع، افزایش تراکم ساختمان‌ها و گسترش فضاهای بسته در محیط‌های زندگی و کار، تهویه‌ی مناسب هوا به یکی از ضرورت‌های غیرقابل چشم‌پوشی تبدیل شده است. وجود ذرات معلق، گازهای سمی، رطوبت بالا، گرمای تولید شده توسط ماشین‌آلات و تجمع آلاینده‌ها در محیط‌های بسته، تهدیدی جدی برای سلامت انسان، ایمنی تجهیزات و کارایی فرآیندهاست. در این میان، اگزاست فن‌ها به عنوان قلب تپنده سیستم‌های تهویه، نقش حیاتی در حفظ کیفیت هوای داخلی ایفا می‌کنند.

یکی از مؤثرترین و رایج‌ترین انواع این فن‌ها، اگزاست فن سانتریفیوژ است که به دلیل طراحی خاص، توان بالا در جابه‌جایی هوا و قابلیت غلبه بر افت فشار استاتیکی، در اغلب پروژه‌های صنعتی، تجاری و حتی خانگی به‌کار می‌رود. این نوع فن‌ها، برخلاف فن‌های آکسیال که هوا را در راستای محور پروانه جابه‌جا می‌کنند، هوا را از مرکز مکیده و در زاویه ۹۰ درجه به بیرون پرتاب می‌کنند، که همین ویژگی موجب تمایز عملکردی آن‌ها شده است.

اگزاست فن‌های سانتریفیوژ، از آشپزخانه‌های صنعتی گرفته تا معادن زیرزمینی، از بیمارستان‌ها تا کارخانجات فولاد، همگی نیازمند تخلیه‌ی سریع و مؤثر هوا هستند. در واقع، هر جا که کنترل بو، حرارت، گردوغبار، بخار، گازهای شیمیایی یا رطوبت مطرح باشد، این فن‌ها به‌عنوان یک راهکار مؤثر مطرح‌اند.

2. تعریف اگزاست فن و عملکرد کلی آن

اگزاست فن چیست؟

اگزاست فن (Exhaust Fan) یا فن تخلیه، یک دستگاه مکانیکی است که با ایجاد اختلاف فشار، هوا را از یک محیط بسته مکیده و به بیرون هدایت می‌کند. هدف اصلی اگزاست فن، خروج هوای آلوده، گرم، مرطوب، یا اشباع‌شده از ذرات و گازهای مضر از یک فضا و ایجاد گردش هوا است.

این دستگاه یکی از مؤلفه‌های اصلی سیستم تهویه مطبوع (HVAC) محسوب می‌شود و در انواع فضاها مانند ساختمان‌های اداری، آشپزخانه‌های صنعتی، سرویس‌های بهداشتی، کارگاه‌ها، کارخانه‌ها و آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

عملکرد کلی اگزاست فن چگونه است؟

فرآیند عملکرد یک اگزاست فن را می‌توان در ۳ مرحله اصلی خلاصه کرد:

1. مکش هوا از محیط داخلی
   اگزاست فن به‌واسطه طراحی آیرودینامیکی خود و حرکت پروانه یا ایمپلر، هوای داخل فضا را به درون خود می‌کشد. این هوا ممکن است حاوی بخار آب، گازهای شیمیایی، ذرات معلق، بوهای نامطبوع یا گرمای زیاد باشد.
2. ایجاد اختلاف فشار مثبت در خروجی
   چرخش پره‌های فن باعث شتاب گرفتن مولکول‌های هوا شده و با افزایش فشار و انرژی جنبشی، این هوا به سمت بیرون رانده می‌شود. فن‌هایی مانند سانتریفیوژ قادرند این عمل را با قدرت بیشتر و در برابر مقاومت بالا (مثلاً فیلترها، مسیرهای پیچیده یا کانال‌کشی طولانی) انجام دهند.
3. تخلیه هوا به بیرون یا به فیلتر / سیستم تصفیه
   در نهایت، هوای آلوده یا گرم از خروجی فن به بیرون از محیط تخلیه می‌شود یا در برخی کاربردهای صنعتی وارد سیستم فیلتراسیون، دودگیر یا بازیابی حرارت می‌گردد.

چرا استفاده از اگزاست فن ضروری است؟

اگزاست فن صرفاً یک تجهیز لوکس یا رفاهی نیست، بلکه در بسیاری از موارد یک الزام ایمنی و بهداشتی است. دلایل استفاده گسترده از آن عبارت‌اند از:

• حذف گازهای خطرناک: مانند بخارات اسیدی، دی‌اکسید کربن، CO، بخارات روغن و …
• کاهش رطوبت: جلوگیری از رشد قارچ، کپک، زنگ‌زدگی تجهیزات
• کنترل دما: جلوگیری از افزایش بیش از حد دمای محیط در اتاق‌های سرور، موتورخانه، یا سالن‌های تولید
• بهبود کیفیت هوا: حفظ سلامت کارکنان، مشتریان و تجهیزات
• ایجاد فشار منفی در محیط: برای جلوگیری از نفوذ آلاینده‌ها به بخش‌های تمیز (در بیمارستان، آزمایشگاه، اتاق تمیز و…)

اگزاست فن‌ها به چند دسته کلی تقسیم می‌شوند؟

از نظر نوع طراحی و مسیر جریان هوا، اگزاست فن‌ها به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند:

فن سانتریفیوژ موضوع اصلی این مقاله است و در ادامه به‌صورت مفصل به آن می‌پردازیم.

3. معرفی فن سانتریفیوژ و تفاوت آن با فن آکسیال

فن سانتریفیوژ چیست؟

فن سانتریفیوژ (Centrifugal Fan) نوعی فن مکانیکی است که بر اساس نیروی گریز از مرکز کار می‌کند. در این فن‌ها، هوا از مرکز پروانه (ایمپلر) مکیده شده و سپس به‌صورت شعاعی (در زاویه ۹۰ درجه) به سمت بیرون پرتاب می‌شود. طراحی خاص پره‌ها در این نوع فن باعث می‌شود هوا بتواند با قدرت بسیار بیشتری در برابر مقاومت‌هایی مانند فیلترها، کانال‌های طولانی، دمپرها یا موانع دیگر حرکت کند.

این ویژگی، فن سانتریفیوژ را به گزینه‌ای ایده‌آل برای اگزاست صنعتی و سیستم‌هایی با فشار استاتیکی بالا تبدیل کرده است.

اجزای اصلی فن سانتریفیوژ

1. ایمپلر (پروانه): قلب اصلی فن که دارای پره‌های خمیده به جلو، عقب یا شعاعی است.
2. محفظه حلزونی (Volute Housing): پوسته‌ای حلزونی شکل که هوا را به‌درستی به خروجی هدایت می‌کند.
3. ورودی هوا (Inlet Cone): دهانه‌ای که جریان هوا را به سمت مرکز ایمپلر هدایت می‌کند.
4. شفت و یاتاقان‌ها: برای چرخش روان ایمپلر و انتقال نیرو از موتور
5. موتور: منبع قدرت فن که می‌تواند به‌صورت مستقیم (Direct Drive) یا تسمه‌ای (Belt Drive) باشد.
6. پایه و شاسی: برای نصب ایمن فن روی زمین یا سقف

نحوه عملکرد فن سانتریفیوژ

زمانی که موتور شروع به چرخش ایمپلر می‌کند، هوا از طریق دهانه ورودی به مرکز ایمپلر مکیده می‌شود. با چرخش پره‌ها، ذرات هوا به‌سمت بیرون رانده شده و انرژی جنبشی آن‌ها افزایش می‌یابد. این انرژی تبدیل به فشار می‌شود و هوا از خروجی حلزونی با سرعت و فشار بالا خارج می‌شود. به همین دلیل فن‌های سانتریفیوژ قادرند هوا را از میان موانع مختلف عبور دهند.

فن آکسیال چیست؟

در مقابل، فن آکسیال (Axial Fan) فن‌هایی هستند که جریان هوا را در راستای محور چرخش پروانه هدایت می‌کنند. این فن‌ها طراحی ساده‌تری دارند و معمولاً برای جابه‌جایی حجم بالای هوا با فشار کم استفاده می‌شوند.

مقایسه کامل فن سانتریفیوژ و فن آکسیال

در چه مواردی فن سانتریفیوژ بر فن آکسیال ارجحیت دارد؟

• زمانی که نیاز به فشار بالا برای عبور هوا از فیلترها، دمپرها، و کانال‌های طولانی داریم
• در محیط‌هایی با آلودگی بالا، بخار، گازهای سمی یا ذرات معلق
• در تهویه نقاط حساس مانند آشپزخانه صنعتی، اتاق تمیز، آزمایشگاه یا صنایع داروسازی
• زمانی که نیاز به کنترل دقیق دبی و فشار هوا داریم
• در سیستم‌هایی که باید ارتعاش، نویز یا تلفات انرژی به حداقل برسد

4. ساختار و اجزای تشکیل‌دهنده فن سانتریفیوژ

فن‌های سانتریفیوژ، به‌عنوان یکی از پرکاربردترین تجهیزات تهویه صنعتی، دارای ساختاری مهندسی‌شده و پیچیده هستند که برای تولید فشار بالا و مقاومت در برابر شرایط سخت طراحی شده‌اند. شناخت دقیق اجزای این فن‌ها نه تنها به درک بهتر عملکرد آن‌ها کمک می‌کند، بلکه در نگهداری، تعمیرات، بهینه‌سازی عملکرد و انتخاب صحیح نیز نقش کلیدی دارد.

در این بخش، تمام اجزای اصلی فن سانتریفیوژ را معرفی می‌کنیم:

1. ایمپلر (Impeller) – قلب تپنده فن

ایمپلر همان پره‌ یا پروانه داخلی است که وظیفه انتقال انرژی مکانیکی موتور به جریان هوا را برعهده دارد. ایمپلرها معمولاً از فولاد، آلومینیوم یا ورق گالوانیزه ساخته می‌شوند و بر اساس نوع پره به سه دسته تقسیم می‌شوند:

2. محفظه حلزونی (Volute Casing)

این بخش، پوسته‌ی بیرونی فن است که مسیر حرکت هوا را از مرکز ایمپلر به سمت خروجی هدایت می‌کند. شکل حلزونی این محفظه باعث افزایش فشار و هدایت مؤثر جریان هوا به بیرون می‌شود.

ویژگی‌ها:

• افزایش فشار استاتیکی خروجی
• جلوگیری از برگشت جریان
• کاهش تلاطم و افزایش راندمان

3. دهانه ورودی (Inlet Cone)

دهانه‌ای که هوا از طریق آن وارد مرکز ایمپلر می‌شود. طراحی آیرودینامیکی آن به گونه‌ای است که جریان هوا بدون اغتشاش وارد فن شده و به‌صورت یکنواخت بین پره‌ها توزیع شود.

4. موتور (Motor)

منبع اصلی تأمین انرژی برای چرخش ایمپلر. موتور می‌تواند به‌صورت‌های زیر باشد:

5. شفت (Shaft) و یاتاقان‌ها (Bearings)

شفت، میله‌ای است که ایمپلر روی آن سوار می‌شود و از طریق یاتاقان‌ها به‌نرمی می‌چرخد. انتخاب یاتاقان‌های با کیفیت، نقش مهمی در کاهش لرزش، افزایش طول عمر و عملکرد بی‌صدا دارد.

6. پایه یا شاسی (Base Frame)

تمام اجزای فن بر روی یک پایه فلزی یا شاسی نصب می‌شوند. این شاسی باید:

• ضد لرزش باشد (با نصب لرزه‌گیر یا رابر پد)
• تحمل وزن موتور و فن را داشته باشد
• قابلیت نصب در کف یا سقف را داشته باشد

7. دمپرها (Dampers) و دریچه‌های کنترلی

در بسیاری از فن‌های سانتریفیوژ صنعتی، از دمپرهای ورودی یا خروجی استفاده می‌شود تا حجم جریان کنترل شده و یا جریان هوا قطع گردد.

8. محفظه صداگیر (در صورت نیاز)

برای کاهش نویز در کاربردهای خاص، محفظه‌هایی از جنس آکوستیک یا با روکش عایق صوتی در اطراف فن نصب می‌شود.

نمودار ساده اجزای فن سانتریفیوژ (توصیفی)

    [ دریچه ورودی هوا ]
             ↓
       ╭────────╮
       │  Inlet │ ←── جریان هوای ورودی
       ╰────────╯
             ↓
       [ Impeller ] ← چرخش و ایجاد فشار
             ↓
      ┌─────────────┐
      │ Volute Casing │ ← هدایت و افزایش فشار هوا
      └─────────────┘
             ↓
      [ خروجی هوا ] ← اتصال به کانال اگزاست

نکات مهم طراحی اجزا:

• فاصله بین دیواره محفظه و پره‌های ایمپلر باید دقیق باشد تا تلاطم به حداقل برسد.
• بالانس دینامیکی ایمپلر برای جلوگیری از لرزش حیاتی است.
• موتور باید دارای کلاس حفاظتی مناسب (IP) و عایق‌کاری متناسب با شرایط محیط باشد.
• نوع بلبرینگ باید متناسب با دور فن و دمای کارکرد انتخاب شود.

5. انواع اگزاست فن سانتریفیوژ و ویژگی‌های هرکدام

فن‌های سانتریفیوژ بر اساس شکل پره‌ها، نوع کاربرد، نحوه انتقال نیرو، طراحی بدنه و موقعیت نصب به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. انتخاب نوع صحیح فن، ارتباط مستقیم با نوع پروژه، ویژگی‌های محیطی و الزامات تهویه دارد. در این بخش، انواع اگزاست فن‌های سانتریفیوژ را به‌صورت طبقه‌بندی‌شده معرفی می‌کنیم:

1. دسته‌بندی بر اساس شکل پره‌های ایمپلر

الف) فن با پره‌های خمیده به عقب (Backward Curved)

• ویژگی‌ها: راندمان بالا، نویز پایین، فشار بالا، خودتمیزشونده
• کاربرد: کارخانه‌ها، هواسازها، تهویه مرکزی، پروژه‌های حرفه‌ای
• مزایا: مصرف انرژی کمتر، رسوب‌پذیری کمتر، قابلیت عملکرد مداوم
• معایب: هزینه ساخت بالاتر

ب) فن با پره‌های خمیده به جلو (Forward Curved)

• ویژگی‌ها: دبی بالا، مناسب برای فشارهای متوسط
• کاربرد: فن‌کویل‌ها، اگزاست کوچک، سیستم‌های تهویه مطبوع
• مزایا: سایز کوچک، صدای ملایم
• معایب: رسوب‌پذیری بالا، نیاز به نگهداری بیشتر

ج) فن با پره‌های شعاعی (Radial)

• ویژگی‌ها: پره‌های مستقیم، مقاومت بالا در برابر آلودگی
• کاربرد: سیستم‌های غبارگیر، محیط‌های با ذرات معلق زیاد، معدن
• مزایا: استحکام بالا، مناسب برای گازها یا مواد ساینده
• معایب: راندمان کمتر، نویز بالاتر

2. دسته‌بندی بر اساس نحوه انتقال نیرو

3. دسته‌بندی بر اساس موقعیت نصب

4. دسته‌بندی بر اساس کاربرد تخصصی

✅ فن سانتریفیوژ ضد انفجار (Explosion-Proof)

• استفاده در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، آزمایشگاه‌ها
• دارای موتور و بدنه ضد جرقه (EX Proof)
• مناسب برای گازها و مواد اشتعال‌زا

✅ فن سانتریفیوژ مقاوم به اسید

• بدنه از PVC، پلی‌پروپیلن یا استیل ضد اسید
• کاربرد در کارگاه‌های شیمی، خطوط آبکاری، بیمارستان‌ها
• مقاوم در برابر خوردگی

✅ فن سانتریفیوژ دوجداره یا عایق‌دار

• دارای لایه عایق صوتی یا حرارتی
• مناسب برای مکان‌های حساس به صدا یا دمای بالا

5. فن سانتریفیوژ سقفی (Roof Centrifugal Exhaust Fan)

• طراحی خاص برای نصب روی پشت‌بام
• دارای کلاهک ضد باران و پرتاب هوا به بالا
• مناسب برای تخلیه هوای گرم یا آلوده به فضای آزاد
• کاربرد در آشپزخانه صنعتی، پارکینگ، هتل، رستوران

مقایسه نهایی انواع فن‌ها (بر اساس عملکرد کلی)

6. کاربردهای صنعتی و خانگی اگزاست فن سانتریفیوژ

فن سانتریفیوژ به‌دلیل عملکرد قدرتمند، فشار استاتیکی بالا و قابلیت تحمل شرایط سخت، در طیف گسترده‌ای از کاربردهای خانگی، تجاری، صنعتی و تخصصی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فن‌ها معمولاً در پروژه‌هایی به‌کار می‌روند که تهویه صرفاً جنبه رفاهی ندارد، بلکه جنبه ایمنی، عملکردی و سلامت نیز دارد.

در این بخش، کاربردهای مهم این فن‌ها را به تفکیک بررسی می‌کنیم:

الف) کاربردهای خانگی و نیمه‌صنعتی

1. آشپزخانه‌های خانگی بزرگ یا نیمه‌صنعتی
   • تخلیه بخار، دود و بوی غذا
   • اتصال به هودهای بزرگ استیل
   • استفاده در ویلاها یا آشپزخانه‌های باغی
2. سرویس بهداشتی، حمام و اتاق رخت‌شویی
   • کاهش رطوبت و جلوگیری از رشد کپک
   • تخلیه بو و بخار به بیرون
3. پارکینگ منازل یا ساختمان‌ها
   • تهویه گازهای خروجی خودرو (CO، NOx)
   • عملکرد متناوب یا دائم در فضای بسته
4. زیرزمین و موتورخانه کوچک خانگی
   • تخلیه گرما و رطوبت
   • تهویه فضاهای فاقد پنجره یا جریان طبیعی هوا

ب) کاربردهای تجاری و ساختمانی

1. رستوران‌ها، فست‌فودها، هتل‌ها و تالارها
   • تخلیه دود، چربی و بوی غذا از هودهای صنعتی
   • استفاده از فن سانتریفیوژ سقفی یا دوجداره ضد صدا
2. ساختمان‌های اداری و تجاری
   • تهویه اتاق سرور، بایگانی، سالن اجتماعات
   • اتصال به سیستم BMS برای کنترل هوشمند
3. سالن‌های ورزشی، سینما، فروشگاه‌ها
   • تخلیه هوای گرم یا آلوده
   • گردش هوا در فضاهای با جمعیت بالا
4. آسانسور و شفت‌های عمودی
   • تهویه شفت‌ها برای جلوگیری از تجمع حرارت یا بخار
   • جلوگیری از فشار منفی در چاه آسانسور

ج) کاربردهای صنعتی و سنگین

1. کارخانه‌ها و خطوط تولید
   • تخلیه گازهای حاصل از فرآیند تولید، گرد و غبار، بخار روغن
   • نصب در کنار غبارگیرها، فیلترهای صنعتی و اسکرابرها
2. کارگاه‌های نجاری، جوشکاری، برش CNC
   • جمع‌آوری و تخلیه ذرات معلق، دود و بوی رزین یا سوختگی
   • اتصال به سیستم‌های مکش مرکزی یا غبارگیر
3. صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
   • استفاده از فن‌های ضد انفجار (EX Proof)
   • تهویه محیط‌های قابل اشتعال و سمی
4. معادن زیرزمینی و تونل‌ها
   • تأمین هوای تازه و تخلیه گازهای خطرناک
   • استفاده از فن‌های سانتریفیوژ با ظرفیت بالا و ساختار مقاوم
5. بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌ها، اتاق تمیز (Clean Room)
   • جلوگیری از انتقال آلودگی بین بخش‌ها
   • حفظ فشار مثبت یا منفی در اتاق‌های خاص

جدول خلاصه کاربردها

✅ جمع‌بندی

فن سانتریفیوژ، ستون فقرات سیستم‌های تهویه صنعتی و تخصصی است. این نوع فن با طراحی خاص و عملکرد مبتنی بر نیروی گریز از مرکز، توانایی فوق‌العاده‌ای در جابه‌جایی هوا در شرایطی با مقاومت بالا دارد. از تخلیه دود در رستوران‌ها گرفته تا تهویه معادن و اتاق‌های تمیز بیمارستانی، کاربردهای گسترده‌ای دارد که جایگزینی برای آن نمی‌توان متصور شد.

در این مقاله، تلاش کردیم نگاهی عمیق و چندلایه به تمام جنبه‌های این فن داشته باشیم؛ از ساختار و اجزای داخلی گرفته تا انواع مختلف آن، کاربردها، مزایا، محاسبات و روش‌های نصب. این اطلاعات نه تنها برای مهندسان تأسیسات و طراحان سیستم‌های تهویه مفید است، بلکه به مصرف‌کنندگان صنعتی و سازندگان پروژه‌ها کمک می‌کند تا بهترین انتخاب را بر اساس نیاز خود داشته باشند.

در عصر بهینه‌سازی انرژی، سلامت هوا و پایداری زیست‌محیطی، انتخاب و استفاده صحیح از اگزاست فن سانتریفیوژ یک ضرورت هوشمندانه است؛ نه صرفاً یک انتخاب فنی.

برای خواندن بقیه مطالب به وبلاگ لوتوس فن مراجعه فرمایید.