Виды и принцип работы безлопастных вентиляторов

Вентиляторы давно являются доступными и эффективными приборами, помогающими поддерживать нужный микроклимат в квартире или офисе. От давления, температуры, относительной влажности, скорости воздушного потока такого устройства будет зависеть здоровье, самочувствие и работоспособность находящихся в помещении людей.

Самым простым устройством для принудительной циркуляции воздуха в помещении является вентилятор – крыльчатка с лопастями, насаженная на вал двигателя без редуктора. У всех вентиляторов с открытыми лопастями есть очень неприятный «побочный эффект» – шум, возникающий за счет резкого изменения скорости и направления движения воздушного потока на лопастях. На низких оборотах звук напоминает гул низко летящего самолета, на высоких – свист.

Известный английский ученый Джеймс Дайсон долгое время работал над созданием устройства для конвекции воздуха в помещении, которое работает без шума и сквозняков. Он опробовал идею Николы Тесла по ускорению воздушного потока при помощи высокочастотного электрического поля высокого напряжения. Вскоре ученый отказался от этой идеи – высокое напряжение требовало хорошей изоляции и создавало ядовитые окислы азота и металлов за счет тлеющего разряда между электродами.

Вторая идея, которую опробовал Дайсон, была его собственной. Он хотел создать вентилятор без главного недостатка – повышенного шума при работе, возникающего от резкого изменения скорости и направления потока воздуха. Корпус вентилятора, напоминающий в профиле крыло самолета, ученый сделал в форме кольца со щелевидной прорезью для выхода воздуха по окружности. Высокооборотная воздушная турбина без лопастей, по конструкции напоминающая водяную мельницу, расположена внизу корпуса. Она засасывает воздух через щели и подает его на вторую турбину высокого давления, расположенную вверху около кольца. Сжатый воздух с большой скоростью выходит через узкую прорезь в пластиковом кольце.

Падение давления при выходе воздуха через щель, напоминающую в профиле крыло самолета, закручивает спиралью окружающий воздух. Мощная воздушная спираль, похожая на большой бублик, движется вперед вдоль оси кольца, интенсивно увлекая за собой окружающий воздух по закону Бернулли и создавая вокруг себя зону турбулентности.

Конструкция турбины безлопастного вентилятора защищена патентом, поэтому описать в деталях устройство главного узла безлопастного вентилятора, не представляется возможным. По информации из открытых источников известно, что турбина вентилятора использует технологию Air Multiplier. По данным независимой экспертизы тип безлопастного вентилятора является одним из самых тихих и экономичных. Он сертифицирован ISO.

Работа настольного безлопастного вентилятора основана на принципе центробежной воздушной турбины. В процессе работы возникает мягкий воздушный поток, который комфортно охлаждает воздух в летний зной. Скорость и распределение потока не создают сквозняков. Воздух засасывается в устройство через узкие прорези при помощи безлопастной крыльчатки, насаженной на вал высокооборотного двигателя без редуктора. По конструкции крыльчатка напоминает газовую турбину.

Для уменьшения шума всасываемый воздух проходит через камеру Гемгольца, которая за счет обратного резонанса поглощает шум. Далее воздух подается по трубке к кольцу со щелевым отверстием по периметру, которое в поперечном сечении напоминает самолетное крыло. На выходе воздух образует ламинарный поток, который благодаря аэродинамическому профилю щелевого отверстия вытекает с большой скоростью, вызывая падение давления в зоне скоростного воздушного потока.

По закону Бернулли перепад давления в зоне скоростного потока увлекает за собой окружающий воздух, почти в пятнадцать раз увеличивая движущуюся с большой скоростью массу. Воздействие безлопастного вентилятора на микроклимат в помещении можно многократно усилить, если резервуар в корпусе заполнить водой или перед вентилятором по направлению движения воздуха поставить простейший ультразвуковой увлажнитель. Температура воздуха понижается при этом на 3-5°C. Если требуется более интенсивное охлаждение, резервуар вместо воды можно заполнить:

• сухим льдом (t – 78,5°C);
• смесью льда с солью (23,1% NaCl, 76,9% льда, t – 21,2°C);
• смесью льда с хлоридом кальция (29,9% CaCl2, 70,1% льда, t – 55°С).

В следующем году фирма Exhale Fans начинает выпуск потолочной модели безлопастного вентилятора разработчика Ника Хайнера. Потолочное расположение вентилятора обеспечивает более правильное распределение прохладного воздуха вдоль стен нисходящими потоками. По сравнению с напольной моделью инновационный вентилятор исключает возникновение турбулентных потоков воздуха и сквозняков, а также не занимает лишнее место на полу.

Безлопастные вентиляторы, как и другие модели, имеют ряд достоинств и недостатков. Достоинства:

• нет открытых движущихся частей, это обеспечивает безопасность детей и животных;
• не пересушивают воздух;
• не требуют обслуживания.

Недостатки:

• шум во время работы около 40 децибел;
• сравнительно высокая цена;
• непрочная конструкция корпуса.

Настольный вентилятор позволяет подавать свежий воздух на рабочее место, охлаждать мощную компьютерную технику, горячие блюда и напитки, проводить ароматерапию в домашних условиях. Его можно легко переносить с одного места на другое. Напольный вентилятор предназначен для установки на полу. Высокая мощность и скорость воздушного потока дают возможность обеспечить комфортные условия в отдельной комнате, офисе или квартире. Незначительное увеличение шума устраняется удалением устройства от человека. Форма и параметры вентилятора позволяют полностью заменить воздух в комнате за несколько часов.

Портативный вентилятор можно использовать на пляже, в туристическом походе, пещерах, пустыне, палатке, поезде, автомобиле, на яхте в открытом море. Большинство портативных моделей питаются от встроенного аккумулятора, USB-порта компьютера, более дорогие – от солнечных батарей. Их главные преимущества – небольшой вес и размеры, энергетическая автономность. Особое место среди портативных моделей занимают автомобильные безлопастные вентиляторы с питанием от сети автомобиля 12V. Они намного дешевле автомобильных кондиционеров, позволяют быстро проветрить салон автомобиля, удалить запахи бензина, дизельного топлива, автомобильной эмали, синтетического клея и грунтовки.

Прежде всего, нужно определить место для установки вентилятора:

• на рабочем столе;
• на потолке;
• на полу в помещении;
• переносной или портативный;
• в салоне автомобиля.

В офисах лучше всего использовать настольные или напольные модели компании Dyson. Они предназначены для помещений, где работают люди, и полностью соответствуют требованиям ISO. Внутри корпуса вентилятора находятся:

• высокооборотная центробежная турбина;
• электростатический генератор аэроионов озона О3;
• элемент Пельтье для обогрева (охлаждения) воздуха;
• ультразвуковой излучатель для распыления воды.

Вентиляторы безлопастные долговечны, они не требуют специального ухода и обслуживания. Как и все бытовые электроприборы, их нельзя включать при попадании влаги внутрь корпуса или в помещениях с относительной влажностью воздуха выше 85%. Перед первым включением в новом месте нужно проверить напряжение в розетке (220V). Ремонтировать изделие может только квалифицированный персонал с группой допуска не ниже IV. Заполнение внутреннего резервуара водой можно производить только после отключения вентилятора от сети. Если устройство упало с большой высоты, перед включением его должен осмотреть специалист. Это нужно сделать даже тогда, когда вентилятор после падения работает и на корпусе нет видимых трещин и сколов.

Для сборки вентилятора своими руками нужно иметь навыки слесарных и электромонтажных работ, а также приобрести в магазине все необходимые детали. Для безлопастного вентилятора нужно приобрести:

• трубы из ПВХ различных диаметров;
• слесарную ножовку;
• линейку или рулетку строительную;
• грифельный карандаш или маркер;

• шкурку «нулевку»;
• пищевой контейнер из пластика для еды;
• нож с острым лезвием;
• ленту изоляционную;

• перфоратор и сверла в наборе;
• коронку для работы по дереву;
• универсальный клей;
• кусок стекловолокна для утепления окон;

• лобзик электрический;
• нитроэмаль в аэрозольном баллончике;
• ленту светодиодную;
• электрический паяльник 220V;

• кулер корпусной для компьютера 120x120 мм;
• термоусадку неармированную;
• набор электрических проводов;
• отвертку универсальную со сменными лезвиями;

• набор крепежа;
• слесарные ножницы;
• сетку полимерную для воздуховодов;
• термопистолет электрический;

• разъем аудио Æ3,5 мм в сборе («папа» и «мама»);
• пассатижи универсальные;
• электрический выключатель 220V;
• газовый баллон с горелкой;

• заготовка для печатной платы из гетинакса;
• потенциометр из нихромовой проволки;
• диод Шоттки корпусной, микросхема NE555;
• конденсаторы, резисторы, диоды;

• резиновые ножки для подставки;
• блок питания сетевой универсальный.

Несмотря на консерватизм мышления, сразу после своего появления безлопастные вентиляторы начали уверенно формировать свою нишу потребителей на рынке техники для создания комфортного микроклимата в квартире и офисных помещениях. Покупатели безлопастных кондиционеров отмечают как преимущества:

• высокую производительность при небольших габаритах;
• отсутствие потока холодного воздуха при работе кондиционера;
• отсутствие необходимости периодического технического обслуживания;
• удобство при смене места расположения офиса – не нужно вызывать специалистов для работ по установке и заправке системы фреоном;
• нет вибрации окон и характерного шума компрессора при работе;
• простоту управления – нет рукояток режима компрессора и управления воздушной заслонкой;
• не нужно периодически сливать конденсат из поддона.

Около 0,1% покупателей отмечают повышенный шум при работе. По мнению экспертов, шум от турбины безлопастного кондиционера значительно ниже проникающего с улицы через окна или от работающего системного блока обычного компьютера.

О том, как сделать вентилятор своими руками, смотрите в следующем видео.