Безлопастной вентилятор – достижение климатической инженерии

Идея принудительной вентиляции возникла еще в доисторические времена. Древние египтяне начали использовать опахало в качестве индивидуального вентилятора, используя термодинамическое явление понижения температуры при обтекании физического тела  газовым потоком. Не одну тысячу лет обмахиваются дамы всего мира веерами в душном помещении (чем не безлопастной вентилятор?), не вникая в научные тонкости процесса воздухообмена.

Предпосылки создания безлопастного вентилятора

После изобретения воздушного винта появился бытовой симбиоз пропеллера и электродвигателя – всем знакомый электрический вентилятор. Его запатентовал еще в конце 19-го века знаменитый Томас Эдисон, пытаясь хоть как-то помочь своим американским согражданам превозмочь полуденную жару в душных помещениях. Изобретенный агрегат быстро обрел привычные классические очертания и стал символом комфорта конторских служащих и банковских клерков.

Уже свыше 120 лет пропеллер, соосный с электродвигателем, обеспечивает вентиляцию жилых помещений и производственных площадей, охлаждая перегретое оборудование, продувая тоннели, удаляя продукты горения или очищая атмосферу от вредных газов. Но его первоначальное предназначение – вентилирование помещений – всегда остается приоритетным. Свежий воздух и прохлада – главные задачи вентиляции, как убеждены миллиарды пользователей. Бытовые вентиляторы имеют множество технических модификаций и дизайнерских решений, но сам принцип создания направленного воздушного потока при помощи лопастей-крыльчаток целое столетие оставался незыблемым.

Описание данного прибора

Эволюцию инженерной мысли не остановить. И вот уже Эдисон наших дней – британец Джеймс Дайсон (Dyson), специалист по пылесосам, создает DysonAirMultiplier (дословный перевод — «умножитель воздуха Дайсона»). Это изобретение настолько значимо для климатической техники, что его внесли в десятку революционных мировых изобретений от 2010 года.

Принцип действия безлопастного вентилятора основан на реализации физического принципа падения динамического давления внутри газового потока, в данном случае – воздушного. Окружающая внешняя среда стремится выровнять создавшийся дисбаланс, в разреженную область устремляется воздух. В движение вовлекаются все большие объемы воздуха, что приводит к многократному возрастанию его расхода через кольцо-диффузор.

Рассмотрим более детально реализацию этого эффекта в конструкции вентилятора (см. рисунок).

1. Конструктивно прибор Дайсона выполнен в виде круглой полой рамки-кольца, установленной на специальном основании-подставке.
2. Внутри основания на общем валу размещены высокоскоростная турбина и электродвигатель. Двигатель приводит в действие турбину, которая осуществляет подачу воздуха в рабочую полость кольцевой рамки.
3. Для забора воздуха используются технологические отверстия в основании вентилятора.
4. По периметру кольцевой рамки-диффузора тянется узкая щель толщиной 3 мм, из которой поданный турбиной воздух вырывается равномерным ламинарным потоком и увлекает в своем истечении воздух из внутрирамочного пространства.
5. Образовавшаяся внутрикольцевая зона с пониженным давлением моментально заполняется воздухом с окружающей среды, который также будет вовлечен в общем направленном потоке.
6. В соответствии с данным принципом работы создается устойчивый равномерный воздушный поток, имеющий скорость движения порядка 35 км в час. В зависимости от размеров диффузора и мощности турбины вентилятор Дайсона способен перекачать до 400 литров воздуха, что в 15 раз превышает пропускную возможность лопастного вентилятора аналогичных размеров.

Преимущества и недостатки безлопастных вентиляторов Дайсона

Несмотря на новизну изобретения и трудности освоения рынка вентиляторов, приборы Дайсона упрочняют свои позиции на этом поприще. Китай, Гонконг  и Малайзия уже запустили в промышленных масштабах производство безлопастных вентиляторов двух видов:

1. Напольные модели, оснащенные дополнительными функциями подогрева и имеющие мощность до 2 кВт. Высота напольных приборов может достигать 800 мм;
2. Настольные модели, они покомпактнее и не такие мощные. Мощность безлопастного настольного вентилятора всего лишь в пределах 30-60 Вт.

Опыт эксплуатации уже позволяет сделать сравнительные оценки традиционных вентиляторов и вентиляторов Дайсона. В пользу безлопастных вентиляторов отмечают следующие факторы:

• Безопасная эксплуатация. Нет необходимости устанавливать защитную решетку, так как нет вращающихся деталей типа лопастей, которые могут поранить.
• Малая мощность электропривода;
• Отсутствие вибраций;
• Равномерная плотность потока;
• Возможность регулировки скорости потока воздуха;
• Управление работой дистанционно;
• Возможность автоматических поворотов по сторонам до 90⁰;
• Нет затруднений при уходе за прибором, вентиляторы моются или вытираются обычной тряпочкой.

Из недостатков на данный момент считают:

• Шумность работы, хотя шум безлопастного вентилятора монотонный;
• Ограниченная область применения. Лопастные вентиляторы выполняют множество функций, о которых говорилось в начале статьи. У безлопастных вентиляторов пока задача единственная – создание комфортного микроклимата за счет воздушных потоков.

Это важно! Многих смущает сравнительно высокая стоимость безлопастных вентиляторов. Но если в качестве сравнительного критерия использовать соотношение свежести (то есть объема  проходящего через кольцо воздуха в единицу времени) к стоимости, то показатель окажется много ниже, чем  даже для самых дешевых моделей кондиционеров.

Перспективы использования безлопастных вентиляторов

В соответствии с тем, как работает безлопастной вентилятор, стратегия его внедрения на рынок будет ориентироваться на использование в жилых и офисных помещениях. «Умножители» Дайсона становятся популярными подарками руководителям и топ-менеджерам, стильным предметом интерьера современного жилища и офиса.

Это важно! При эксплуатации контрафактных безлопастных вентиляторов, в которых пиратски используются технологии «ноу-хау», возможны самые непредсказуемые последствия типа возгорания или короткого замыкания.