Медленный вентилятор большого объема - High-volume low-speed fan

Низкоскоростной вентилятор большого объема

А большой объем низкоскоростной (HVLS) поклонник это тип механический вентилятор более 7 футов (2,1 м) в диаметре.[1] Вентиляторы HVLS обычно потолочные вентиляторы хотя некоторые из них установлены на столбах. Вентиляторы HVLS движутся медленно и распределяют большое количество воздуха с низкой скоростью вращения - отсюда и название «большой объем, низкая скорость».

Типичные области применения вентиляторов HVLS делятся на две категории: промышленные и коммерческие. В промышленных приложениях HVACR часто является дорогостоящим или непрактичным и обычно используется только для холодильных складов или производства охлажденных или замороженных пищевых продуктов.[2] Вентиляторы установлены в помещениях типа склады, сараи, ангары и распределительные центры может предотвратить тепловой стресс, повысить комфорт рабочих и продуктивность как рабочих, так и домашнего скота.[3] Вентиляторы HVLS также используются в коммерческих помещениях, где более распространено кондиционирование воздуха, но повышенное движение воздуха от потолочных вентиляторов может с минимальными затратами повысить комфорт пассажиров или предотвратить расслоение. Типичные коммерческие приложения включают торговые центры, церкви, офисные здания, здания аэровокзалов, фитнес-центры и школы.

История

В конце 1990-х годов Уильям Фэйрбэнк, профессор Калифорнийского университета в Риверсайде, и Уолтер К. Бойд, основатель MacroAir Technologies, изобрели и запатентовали новый тип циркуляционного вентилятора, который сначала назывался High-Volume, Large-Diameter ( HVLD) вентилятор.[4] Этот тип вентилятора был первоначально разработан для сельскохозяйственных нужд, поэтому ранние исследования были сосредоточены на преимуществах вентиляторов HVLS для молочного производства.[5][6][7]

Как работают вентиляторы HVLS

Вентиляторы HVLS работают по принципу, по которому движущийся холодный воздух разрушает насыщенный влагой пограничный слой, окружающий тело, и ускоряет испарение, создавая охлаждающий эффект. Потолочные вентиляторы при вращении создают столб воздуха. Этот столб воздуха движется вниз и наружу по полу. Эта глубокая стенка горизонтально движущегося воздуха, называемая горизонтальной напольной струей, зависит от диаметра вентилятора и, в меньшей степени, от скорости вентилятора. Как только струя пола достигает своего потенциала, она мигрирует наружу, пока не встретится с боковой стенкой или другой вертикальной поверхностью.[8]

В идеальных условиях вентилятор диаметром 8 футов (2,4 м) производит струю воздуха в пол на глубину примерно 36 дюймов (910 мм). Вентилятор диаметром 24 фута (7,3 м) производит напольную струю глубиной 108 дюймов (2700 мм), достаточно высокую, чтобы поглотить человека, стоящего на полу, или корову - первоначальную цель его разработки.[8]

Коммерческие вентиляторы HVLS отличаются от потолочных бытовых вентиляторов диаметром, скоростью вращения и производительностью. В то время как некоторые вентиляторы используют современные лопасти для перемещения воздуха, используются другие методы, чтобы сделать его более эффективным, например использование профили.[нужна цитата ]

Большие вентиляторы против маленьких

Вентиляторы большего диаметра могут перемещать больше воздуха, чем вентиляторы меньшего размера, с той же скоростью. Турбулентная воздушная струя с высокой скоростью рассеивается очень быстро. Однако большой столб воздуха «перемещается» дальше, чем небольшой из-за трения между движущимся воздухом и неподвижным воздухом, которое возникает на периферии движущегося столба.[8]

Периметр столба воздуха напрямую зависит от диаметра столба. Хотя площадь поперечного сечения зависит от квадрата диаметра, большая колонна имеет пропорционально меньше периферий и, следовательно, меньше тащить. Следовательно, столб воздуха от вентилятора диаметром 3 фута (0,91 м) имеет более чем в шесть раз больше поверхности трения на единицу перемещаемого объема воздуха, чем столб воздуха от вентилятора диаметром 20 футов (6,1 м).[8]

Когда нижний столб воздуха от вентилятора HVLS достигает пола, воздух поворачивается в горизонтальном направлении от колонны во всех направлениях. Воздух, выходящий наружу, называется «горизонтальной напольной струей». Поскольку высота струи в полу определяется диаметром столба воздуха, вентилятор большего диаметра, естественно, создает больший столб воздуха и, следовательно, более высокую струю в полу.[8]

Меньшие высокоскоростные вентиляторы эквивалентного объема не способны произвести такой же эффект.

Мощность вентилятора увеличивается примерно пропорционально кубу средней скорости воздуха, проходящего через вентилятор. Коммерческий вентилятор, доставляющий воздух со скоростью 20 миль в час (миль в час), требует примерно в 64 раза больше мощности, чем вентилятор аналогичного размера, доставляющий воздух со скоростью пять миль в час.[8]

Скорость полета в сочетании с «эффективностью» вентилятора означает, что, когда целью является охлаждение людей или животных, очень большие низкоскоростные коммерческие вентиляторы более эффективны и эффективны, чем маленькие высокоскоростные вентиляторы.

Измерение производительности вентилятора

В целом, Ассоциация воздушного движения и контроля Стандарт 230 устанавливает единые процедуры тестирования для определения производительности потолочных вентиляторов.

AMCA 230 устанавливает единые методы лабораторных испытаний вентиляторов с циркуляцией воздуха с целью определения рабочих характеристик с точки зрения тяги в целях оценки, сертификации или гарантии. Версия 1999 года описывала метод определения развиваемой тяги и использовала простое уравнение для преобразования измеренной тяги в воздушный поток. В процессе периодической проверки было определено, что расчетный расход воздуха был слишком большим; поэтому эта версия больше не рассчитывает поток воздуха искусственно, а оставляет измеренные характеристики в единицах тяги.

В текущей версии, AMCA 230-12, снова введена скорость воздушного потока с пересмотренным уравнением и новыми показателями эффективности. Официальный объем стандарта ограничивался потолочными вентиляторами диаметром менее 6 футов (1,8 м).[9] Таким образом, текущий стандарт не распространяется на вентиляторы HVLS. В настоящее время рассматривается новая версия стандарта.

Преимущества нагрева и охлаждения

Движение воздуха может иметь значительное влияние на тепловой комфорт человека. Холодный ветер в холодных условиях считается вредным, но движение воздуха от нейтрального до теплого считается полезным. Это связано с тем, что обычно в условиях, когда температура воздуха превышает 74 ° F, телу необходимо терять тепло, чтобы поддерживать постоянную внутреннюю температуру.

В отличие от кондиционеров, которые охлаждают комнаты, вентиляторы охлаждают людей. Потолочные вентиляторы увеличивают скорость воздуха на уровне пассажиров, что способствует более эффективному отведению тепла, охлаждая человека, а не пространство.[10][11][12] Повышенная скорость воздуха увеличивает скорость конвективных и испарительных потерь тепла от тела, тем самым заставляя пассажира чувствовать себя прохладнее без изменения температуры воздуха по сухому термометру.

Горячий воздух менее плотный, чем холодный, поэтому горячий воздух естественным образом поднимается до уровня потолка в результате процесса, называемого конвекцией. В неподвижном воздухе образуются слои с постоянной температурой, самые холодные внизу и самые теплые вверху. Это называется стратификацией. Самый эффективный и действенный способ перемешивания воздуха в стратифицированном пространстве - это направить горячий воздух вниз до уровня людей. Это позволяет полностью перемешать воздух в помещении, уменьшая как потери тепла через стены и крышу здания, так и потребление энергии зданием. Чтобы избежать сквозняков, вентиляторы должны работать медленно, чтобы скорость воздуха на уровне людей не превышала 40 футов в минуту (12 м / мин).[13][14]

Рекомендации

  1. ^ «Министерство энергетики, 10 CFR, части 429 и 430» (PDF). Energy.gov. Министерство энергетики США. Получено 20 сентября 2015.
  2. ^ «Управление энергетической информации США». Управление энергетической информации США. Получено 20 сентября 2015.
  3. ^ "Технические вопросы по ASHRAE" (PDF). ashrae.org. ASHRAE. Архивировано из оригинал (PDF) 18 июля 2014 г.. Получено 20 сентября 2015.
  4. ^ «Патент № 6244821». Получено 20 сентября 2015.
  5. ^ "Миннесота / Висконсин Инженерные заметки" (PDF). Расширение Висконсинского университета. Получено 20 сентября 2015.
  6. ^ Шульц, Томас. «Опции энергосберегающего вентилятора для охлаждения коров» (PDF). Калифорнийский университет в Дэвисе. Получено 20 сентября 2015.
  7. ^ «Молочные предприятия тестируют новые вентиляторы для охлаждения коров» (PDF). Южная Калифорния Эдисон. Получено 20 сентября 2015.
  8. ^ а б c d е ж Тетлоу, Карин. «HVAC для больших помещений: устойчивые преимущества вентиляторов HVLS». Строительство McGraw Hill.
  9. ^ «Стандарт ANSI / AMCA 230-12: Лабораторные методы тестирования вентиляторов с циркуляцией воздуха для оценки и сертификации. 2010. Арлингтон-Хайтс, Иллинойс» (PDF). Министерство энергетики США. Международная ассоциация воздушного движения и контроля, Inc.. Получено 20 сентября 2015.
  10. ^ Хо, сын; Росарио, Луис; Рахман, Мухаммед. «Повышение теплового комфорта с помощью потолочного вентилятора» (PDF). Прикладная теплотехника. Получено 20 сентября 2015.
  11. ^ Чан, Сюй-Ченг; Пан, Чинг-шу; У, Си-Шэн; Ян, Бинг-Чвен. «Измерение характеристик потока потолочного вентилятора с переменной скоростью вращения» (PDF). Процедуры Clima 2007 WellBeing Indoors. Получено 20 сентября 2015.
  12. ^ «Охлаждение вашего дома с помощью вентиляторов и вентиляции» (PDF). Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Информационный центр по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии. Получено 20 сентября 2015.
  13. ^ Стандарт ASHRAE 55-2013 55-2013 - Температурные условия окружающей среды для проживания человека (одобрено ANSI). 2013. Получено 20 сентября 2015.
  14. ^ ISO 7730: 2005 Эргономика тепловой среды - Аналитическое определение и интерпретация теплового комфорта с использованием расчета индексов PMV и PPD и местных критериев теплового комфорта. (3-е изд.). 15 ноября 2005 г.

внешняя ссылка