Высокообъемный низкоскоростной вентилятор

Высокообъемный низкоскоростной ( HVLS ) вентилятор — это тип механического вентилятора диаметром более 7 футов (2,1 м). ^{[ 1 ]} Вентиляторы HVLS обычно представляют собой потолочные вентиляторы , хотя некоторые из них монтируются на опорах. Вентиляторы HVLS движутся медленно и распределяют большие объемы 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 промышленности системы HVACR часто являются непомерно дорогостоящими или непрактичными и обычно используются только для холодильных складов или производства охлажденных или замороженных продуктов. ^{[ 2 ]} Вентиляторы, установленные в таких помещениях, как склады , сараи , ангары и распределительные центры, могут предотвратить тепловой стресс, повысить комфорт работников и производительность как рабочих, так и домашнего скота. ^{[ 3 ]} Вентиляторы HVLS также используются в коммерческих помещениях, где кондиционирование воздуха более распространено, но увеличение движения воздуха от потолочных вентиляторов может экономически эффективно повысить комфорт пассажиров или предотвратить расслоение. Типичные коммерческие применения включают торговые центры , церкви , офисные здания , здания терминалов аэропортов, фитнес-центры и школы .

История

В конце 1990-х годов Уильям Фэрбенк, профессор Калифорнийского университета в Риверсайде, и Уолтер К. Бойд, основатель MacroAir Technologies, изобрели и запатентовали новый тип циркуляционного вентилятора, сначала названный «Высокообъемный вентилятор большого диаметра» (High-Volume, Large-Diameter). ХВЛД) вентилятор. ^{[ 4 ]} Этот тип вентиляторов изначально был разработан для сельскохозяйственного применения, поэтому ранние исследования были сосредоточены на преимуществах вентиляторов HVLS для молочного производства. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

Как работают вентиляторы HVLS

Вентиляторы HVLS работают по принципу, согласно которому прохладный движущийся 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 стена горизонтально движущегося воздуха, называемая горизонтальной напольной струей, соответствует диаметру вентилятора и, в меньшей степени, скорости вентилятора. Как только струя пола достигает своего потенциала, она мигрирует наружу, пока не встретит боковую стену или другую вертикальную поверхность. ^{[ 8 ]}

В идеальных условиях вентилятор диаметром 8 футов (2,4 м) производит струю воздуха на полу глубиной примерно 36 дюймов (910 мм). Вентилятор диаметром 24 фута (7,3 м) создает напольную струю глубиной 108 дюймов (2700 мм), достаточно высокую, чтобы охватить стоящего на полу человека или корову, что является первоначальной целью его разработки. ^{[ 8 ]}

Коммерческие вентиляторы HVLS отличаются от бытовых потолочных вентиляторов диаметром, скоростью вращения и производительностью. Хотя некоторые вентиляторы используют современные лопасти для перемещения воздуха, другие методы используются для повышения его эффективности, например, использование аэродинамических профилей . ^{[ нужна ссылка ]}

Большие вентиляторы против маленьких вентиляторов

Вентиляторы большего диаметра могут перемещать больше воздуха, чем вентиляторы меньшего диаметра, с той же скоростью. Турбулентная высокоскоростная воздушная струя рассеивается очень быстро. Однако большой столб воздуха «путешествует» дальше, чем маленький, 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 варьируется в зависимости от квадрата диаметра, большая колонна имеет пропорционально меньше периферий и, следовательно, меньшее сопротивление . Таким образом, столб воздуха от вентилятора диаметром 3 фута (0,91 м) имеет более чем в шесть раз большую поверхность трения на объем перемещаемого воздуха, чем столб воздуха от вентилятора диаметром 20 футов (6,1 м). ^{[ 8 ]}

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

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

Мощность привода вентилятора увеличивается примерно пропорционально кубу средней скорости воздуха, проходящего через вентилятор. Коммерческий вентилятор, подающий воздух со скоростью 20 миль в час (миль в час), требует примерно в 64 раза больше мощности, чем вентилятор аналогичного размера, подающий 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 действенны, чем маленькие высокоскоростные вентиляторы.

Измерение производительности вентилятора

В целом, Стандарт 230 Ассоциации движения и контроля воздуха устанавливает единые процедуры испытаний для определения производительности потолочных вентиляторов.

AMCA 230 устанавливает единые методы лабораторных испытаний циркуляционных вентиляторов с целью определения производительности с точки зрения тяги для целей оценки, сертификации или гарантии. В версии 1999 года описывался разработанный метод определения тяги и использовалось простое уравнение для преобразования измеренной тяги в воздушный поток. В ходе периодической проверки было установлено, что расчетный расход воздуха слишком велик; поэтому эта версия больше не рассчитывает воздушный поток искусственно, а оставляет измеренные характеристики в единицах тяги.

В текущей версии AMCA 230–12 вновь введена скорость воздушного потока с пересмотренным уравнением и новыми показателями эффективности. Официальная сфера применения стандарта ограничивалась потолочными вентиляторами диаметром менее 6 футов (1,8 м). ^{[ 9 ]} Таким образом, настоящий стандарт не распространяется на вентиляторы HVLS. Новая версия стандарта в настоящее время находится на рассмотрении.

Преимущества отопления и охлаждения

Движение воздуха может оказывать существенное влияние на тепловой комфорт человека. Холод ветром в холодных условиях считается вредным, но движение воздуха в нейтральных и теплых средах считается полезным. Это связано с тем, что обычно в условиях, когда температура воздуха превышает 74 °F (23,3 ° C), телу необходимо терять тепло, чтобы поддерживать постоянную внутреннюю температуру.

В отличие от кондиционеров, которые охлаждают помещения, вентиляторы охлаждают людей. Потолочные вентиляторы увеличивают скорость воздуха на уровне пассажиров, что способствует более эффективному отводу тепла, охлаждая пассажиров, а не пространство. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Повышенная скорость воздуха увеличивает скорость конвективных и испарительных потерь тепла от тела, в результате чего пассажир чувствует себя прохладнее без изменения температуры воздуха по сухому термометру.

Горячий воздух менее плотный, чем холодный, поэтому горячий воздух естественным образом поднимается до уровня потолка посредством процесса, называемого конвекцией. В неподвижном воздухе образуются слои постоянной температуры: самые холодные внизу и самые теплые вверху. Это называется стратификацией. Самый эффективный и действенный способ смешивания воздуха в стратифицированном пространстве — это направить горячий воздух вниз до уровня находящихся в нем людей. Это позволяет полностью перемешивать воздух в помещении, одновременно снижая как потери тепла через стены и крышу здания, так и энергопотребление здания. Чтобы избежать сквозняка, вентиляторы должны работать медленно, чтобы скорость воздуха на уровне пассажиров не превышала 40 футов в минуту (12 м/мин). ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}

Ссылки

^ «Министерство энергетики, CFR 10, части 429 и 430» (PDF) . Energy.gov.ru . Министерство энергетики США . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ «Управление энергетической информации США» . Управление энергетической информации США . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ «Технические вопросы и ответы по ASHRAE» (PDF) . ashrae.org . АШРАЭ. Архивировано из оригинала (PDF) 18 июля 2014 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ «Патент № 6244821» . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ «Инженерные заметки Миннесоты/Висконсина» (PDF) . Расширение Университета Висконсина . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ Шульц, Томас. «Варианты энергосберегающего вентилятора для охлаждения коров» (PDF) . Калифорнийский университет в Дэвисе . Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2016 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ «Молочные предприятия тестируют новые вентиляторы для охлаждения коров» (PDF) . Южная Калифорния Эдисон . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Тетлоу, Карин. «ОВиК для больших помещений: устойчивые преимущества вентиляторов HVLS» . Строительство Макгроу Хилл. Архивировано из оригинала 3 октября 2011 г. Проверено 30 июня 2011 г.
^ «Стандарт ANSI/AMCA 230-12: Лабораторные методы испытаний вентиляторов с циркуляцией воздуха для оценки и сертификации. 2010. Арлингтон-Хайтс, Иллинойс» (PDF) . Министерство энергетики США . Международная ассоциация воздушного движения и контроля, Inc. Проверено 20 сентября 2015 г.
^ Хо, сынок; Росарио, Луис; Рахман, Мухаммед. «Повышение теплового комфорта с помощью потолочного вентилятора» (PDF) . Прикладная теплотехника. Архивировано из оригинала (PDF) 4 августа 2016 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ Чан, Сюй-Чэн; Пан, Цзин-шу; У, Си-Шэн; Ян, Бин-Чвен. «Измерение характеристик потока потолочного вентилятора с переменной скоростью вращения» (PDF) . Материалы Clima 2007. Благополучие в помещении . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ «Охлаждение домов с помощью вентиляторов и вентиляции» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Информационный центр по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ ASHRAE 55-2013 Стандарт 55-2013 — Термические условия окружающей среды для пребывания людей (одобрено ANSI) . 2013 . Проверено 20 сентября 2015 г.
^ ISO 7730:2005 Эргономика тепловой среды. Аналитическое определение и интерпретация теплового комфорта с использованием расчета индексов PMV и PPD и критериев локального теплового комфорта (3-е изд.). 15 ноября 2005 г.

Внешние ссылки

Ассоциация воздушного движения и контроля

[1] «Министерство энергетики, CFR 10, части 429 и 430» (PDF) . Energy.gov.ru . Министерство энергетики США . Проверено 20 сентября 2015 г.

[2] «Управление энергетической информации США» . Управление энергетической информации США . Проверено 20 сентября 2015 г.

[3] «Технические вопросы и ответы по ASHRAE» (PDF) . ashrae.org . АШРАЭ. Архивировано из оригинала (PDF) 18 июля 2014 года . Проверено 20 сентября 2015 г.

[4] «Патент № 6244821» . Проверено 20 сентября 2015 г.

[5] «Инженерные заметки Миннесоты/Висконсина» (PDF) . Расширение Университета Висконсина . Проверено 20 сентября 2015 г.

[6] Шульц, Томас. «Варианты энергосберегающего вентилятора для охлаждения коров» (PDF) . Калифорнийский университет в Дэвисе . Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2016 года . Проверено 20 сентября 2015 г.

[7] «Молочные предприятия тестируют новые вентиляторы для охлаждения коров» (PDF) . Южная Калифорния Эдисон . Проверено 20 сентября 2015 г.

[Tetlow-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Тетлоу, Карин. «ОВиК для больших помещений: устойчивые преимущества вентиляторов HVLS» . Строительство Макгроу Хилл. Архивировано из оригинала 3 октября 2011 г. Проверено 30 июня 2011 г.

[9] «Стандарт ANSI/AMCA 230-12: Лабораторные методы испытаний вентиляторов с циркуляцией воздуха для оценки и сертификации. 2010. Арлингтон-Хайтс, Иллинойс» (PDF) . Министерство энергетики США . Международная ассоциация воздушного движения и контроля, Inc. Проверено 20 сентября 2015 г.

[10] Хо, сынок; Росарио, Луис; Рахман, Мухаммед. «Повышение теплового комфорта с помощью потолочного вентилятора» (PDF) . Прикладная теплотехника. Архивировано из оригинала (PDF) 4 августа 2016 года . Проверено 20 сентября 2015 г.

[11] Чан, Сюй-Чэн; Пан, Цзин-шу; У, Си-Шэн; Ян, Бин-Чвен. «Измерение характеристик потока потолочного вентилятора с переменной скоростью вращения» (PDF) . Материалы Clima 2007. Благополучие в помещении . Проверено 20 сентября 2015 г.

[12] «Охлаждение домов с помощью вентиляторов и вентиляции» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Информационный центр по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии . Проверено 20 сентября 2015 г.

[13] ASHRAE 55-2013 Стандарт 55-2013 — Термические условия окружающей среды для пребывания людей (одобрено ANSI) . 2013 . Проверено 20 сентября 2015 г.

[14] ISO 7730:2005 Эргономика тепловой среды. Аналитическое определение и интерпретация теплового комфорта с использованием расчета индексов PMV и PPD и критериев локального теплового комфорта (3-е изд.). 15 ноября 2005 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]