Velkoobjemový nízkorychlostní ventilátor - High-volume low-speed fan

Vysokorychlostní ventilátor s nízkou rychlostí

A velkoobjemová nízká rychlost (HVLS) fanoušek je typ mechanický ventilátor větší než 2,1 m v průměru.[1] Fanoušci HVLS jsou obecně stropní ventilátory i když některé jsou namontovány na tyči. Ventilátory HVLS se pohybují pomalu a distribuují velké množství vzduchu při nízké rychlosti otáčení - odtud název „velký objem, nízká rychlost“.

Typické aplikace pro ventilátory HVLS spadají do dvou klasifikací - průmyslové a komerční. V průmyslových aplikacích je HVACR často nákladově neúnosný nebo nepraktický a obvykle se používá pouze pro chlazené sklady nebo pro výrobu chlazených nebo mražených potravin.[2] Ventilátory instalované v prostorech jako sklady, stodoly, hangáry a distribuční centra může zabránit tepelnému stresu, zvýšit pohodlí pracovníků a produktivitu pracovníků i hospodářských zvířat.[3] Ventilátory HVLS se používají také v komerčních prostorech, kde je častější klimatizace, ale zvýšený pohyb vzduchu ze stropních ventilátorů může nákladově efektivně zvýšit pohodlí cestujících nebo zabránit stratifikaci. Typické komerční aplikace zahrnují nákupní centra, kostely, kancelářské budovy, budovy letištních terminálů, fitness centra a školy.

Dějiny

Na konci 90. let William Fairbank, profesor na Kalifornské univerzitě v Riverside, a Walter K. Boyd, zakladatel společnosti MacroAir Technologies, vynalezli a patentovali nový typ ventilátoru oběhového čerpadla, kterému se poprvé říká velký objem, velký průměr ( HVLD).[4] Tento typ ventilátoru byl původně vyvinut pro zemědělské aplikace, takže první výzkum se zaměřil na výhody ventilátorů HVLS pro produkci mléka.[5][6][7]

Jak fungují fanoušci HVLS

Fanoušci HVLS pracují na principu, že chladný pohybující se vzduch rozbíjí mezní vrstvu nasycenou vlhkostí obklopující tělo a urychluje odpařování, aby vytvořil chladicí účinek. Stropní ventilátory vytvářejí při otáčení sloupec vzduchu. Tento sloupec vzduchu se pohybuje dolů a ven po podlaze. Tato hluboká stěna vodorovného pohybujícího se vzduchu, nazývaná vodorovný podlahový paprsek, je relativní k průměru ventilátoru a v menší míře k rychlosti ventilátoru. Jakmile proud podlahy dosáhne svého potenciálu, migruje směrem ven, dokud nenarazí na boční stěnu nebo jiný svislý povrch.[8]

Za ideálních podmínek vytváří ventilátor o průměru 2,4 metru vzduchový paprsek o hloubce přibližně 910 mm. Ventilátor o průměru 7,3 m vytváří podlahový paprsek hluboký 108 palců (2 700 mm), dostatečně vysoký na to, aby pohltil člověka stojícího na podlaze nebo krávu, což je jeho počáteční vývojový účel.[8]

Komerční ventilátory HVLS se liší od stropních ventilátorů v domácnosti průměrem, rychlostí otáčení a výkonem. Zatímco někteří fanoušci používají k pohybu vzduchu moderní lopatky, používají se jiné metody, aby byla efektivnější, například používání profily křídel.[Citace je zapotřebí ]

Velcí fanoušci versus malí fanoušci

Větší ventilátory mohou při stejné rychlosti pohybovat více vzduchu než menší ventilátory. Turbulentní proud vzduchu o vysoké rychlosti se velmi rychle rozptýlí. Velký sloupec vzduchu však „cestuje“ dále než malý kvůli tření mezi pohybujícím se vzduchem a stacionárním vzduchem, ke kterému dochází na obvodu pohybujícího se sloupce.[8]

Obvod vzduchového sloupce se mění přímo s průměrem sloupu. Zatímco plocha průřezu se mění se čtvercem průměru, velký sloup má úměrně méně obvodů, a proto méně táhnout. Vzduchový sloupec z ventilátoru o průměru 3 stopy (0,91 m) má tedy více než šestkrát větší třecí rozhraní na objem vzduchu, který se pohybuje, jako vzduchový sloupek z ventilátoru o průměru 20 stop (6,1 m).[8]

Když spodní sloupec vzduchu z ventilátoru HVLS dosáhne podlahy, vzduch se otočí ve vodorovném směru od sloupu ve všech směrech. Vzduch proudící ven se nazývá „vodorovný podlahový paprsek“. Vzhledem k tomu, že výška podlahového paprsku je určena průměrem vzduchového sloupce, vytváří větrák s větším průměrem přirozeně větší vzduchový sloup a tím i vyšší podlahový paprsek.[8]

Menší vysokorychlostní ventilátory s ekvivalentním posunem nejsou schopny dosáhnout stejného efektu.

Výkon pohonu ventilátoru se zhruba zvyšuje s krychlí průměrné rychlosti vzduchu skrz ventilátor. Komerční ventilátor dodávající vzduch rychlostí 20 mil za hodinu (mph) vyžaduje přibližně 64krát více energie než ventilátor podobné velikosti dodávající vzduch rychlostí 5 mph.[8]

Rychloměr v kombinaci s „účinností“ ventilátoru znamená, že když je cílem ochladit lidi nebo zvířata, jsou velmi velké komerční ventilátory s nízkou rychlostí účinnější a efektivnější než malé vysokorychlostní ventilátory.

Měření výkonu ventilátoru

Obecně, Sdružení pro pohyb a kontrolu vzduchu Standard 230 stanoví jednotné zkušební postupy pro stanovení výkonu stropního ventilátoru.

AMCA 230 zavádí jednotné metody laboratorního testování ventilátorů cirkulujících vzduch za účelem stanovení výkonu z hlediska tahu pro účely hodnocení, certifikace nebo záruky. Verze z roku 1999 popsala metodu pro stanovení vyvinutého tahu a pro převod naměřeného tahu na proudění vzduchu použila jednoduchou rovnici. Během procesu periodické kontroly bylo zjištěno, že vypočítaný průtok vzduchu byl příliš vysoký; proto tato verze již uměle nepočítá proudění vzduchu, ale ponechává měřený výkon v jednotkách tahu.

Aktuální verze, AMCA 230-12, znovu zavedla rychlost proudění vzduchu s revidovanou rovnicí a novými metrikami účinnosti. Oficiální rozsah normy byl omezen na stropní ventilátory o průměru do 6 stop (1,8 m).[9] Proto se současná norma na fanoušky HVLS nevztahuje. V současné době probíhá revize nové verze standardu.

Výhody vytápění a chlazení

Pohyb vzduchu může mít významný vliv na tepelný komfort člověka. Větrný chlad v chladných podmínkách je považován za škodlivý, ale pohyb vzduchu v neutrálním až teplém prostředí je považován za prospěšný. Důvodem je to, že za normálních podmínek s teplotami vzduchu nad asi 74 ° F musí tělo ztrácet teplo, aby udržovalo konstantní vnitřní teplotu.

Na rozdíl od klimatizací, které chladí místnosti, fanoušci chladí lidi. Stropní ventilátory zvyšují rychlost vzduchu na úrovni cestujících, což usnadňuje účinnější odvádění tepla a spíše ochlazuje cestujícího než prostor.[10][11][12] Zvýšená rychlost vzduchu zvyšuje rychlost konvekčních a odpařovacích tepelných ztrát z těla, čímž se cestující cítí chladněji, aniž by se měnila teplota suchého teploměru.

Horký vzduch je méně hustý než studený, což způsobuje, že horký vzduch přirozeně stoupá na úroveň stropu procesem nazývaným konvekce. V klidném vzduchu se tvoří vrstvy s konstantní teplotou, nejchladnější dole a nejteplejší nahoře. Tomu se říká stratifikace. Nejúčinnějším a nejúčinnějším způsobem směšování vzduchu ve stratifikovaném prostoru je tlačit horký vzduch dolů na úroveň cestujících. To umožňuje úplné promíchání vzduchu v prostoru při současném snížení jak tepelných ztrát skrz stěny a střechu budovy, tak spotřeby energie budovy. Aby nedocházelo k průvanu, je třeba ventilátory provozovat pomalu, aby rychlost vzduchu na úrovni cestujících nepřesáhla 40 stop za minutu (12 m / min).[13][14]

Reference

  1. ^ „Department of Energy 10 CFR Parts 429 and 430“ (PDF). Energie.gov. Americké ministerstvo energetiky. Citováno 20. září 2015.
  2. ^ „US Energy Information Administration“. Americká energetická informační správa. Citováno 20. září 2015.
  3. ^ "ASHRAE Technické FAQ" (PDF). ashrae.org. ASHRAE. Archivovány od originál (PDF) dne 18. července 2014. Citováno 20. září 2015.
  4. ^ „Číslo patentu 6244821“. Citováno 20. září 2015.
  5. ^ „Poznámky k inženýrství v Minnesotě / Wisconsinu“ (PDF). Rozšíření University of Wisconsin. Citováno 20. září 2015.
  6. ^ Schultz, Thomas. „Možnosti ventilátoru pro úsporu elektrické energie pro chlazení krav“ (PDF). University of California Davis. Citováno 20. září 2015.
  7. ^ „Mlékárny testují nové ventilátory pro chlazení krav“ (PDF). Jižní Kalifornie Edison. Citováno 20. září 2015.
  8. ^ A b C d E F Tetlow, Karin. „HVAC pro velké prostory: Udržitelné výhody fanoušků HVLS“. Stavba McGraw Hill.
  9. ^ „Norma ANSI / AMCA 230-12: Laboratorní metody testování ventilátorů cirkulujících vzduch pro hodnocení a certifikaci. 2010. Arlington Heights, IL“ (PDF). Americké ministerstvo energetiky. Air Movement and Control Association International, Inc.. Citováno 20. září 2015.
  10. ^ Ho, synu; Rosario, Luis; Rahman, Muhammad. „Vylepšení tepelného komfortu pomocí stropního ventilátoru“ (PDF). Aplikovaná tepelná technika. Citováno 20. září 2015.
  11. ^ Chiang, Hsu-Cheng; Pan, Ching-shu; Wu, Hsi-Sheng; Yang, Bing-Chwen. "Měření charakteristik průtoku stropního ventilátoru s proměnlivou rychlostí otáčení" (PDF). Procedury Clima 2007 WellBeing Indoors. Citováno 20. září 2015.
  12. ^ „Chlazení vašich domovů pomocí ventilátorů a ventilace“ (PDF). Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie. Clearinghouse energetické účinnosti a obnovitelné energie. Citováno 20. září 2015.
  13. ^ ASHRAE 55-2013 Standard 55-2013 - Thermal Environmental Environment for Human Occupancy (ANSI Approved). 2013. Citováno 20. září 2015.
  14. ^ ISO 7730: 2005 Ergonomie tepelného prostředí - Analytické stanovení a interpretace tepelné pohody pomocí výpočtu indexů PMV a PPD a místních kritérií tepelné pohody (3. vyd.). 15. listopadu 2005.

externí odkazy