В последнее время в рунете периодически появляется реклама безопасного безлопастного вентилятора, предлагаем рассмотреть устройство этого климатического прибора для дома и принцип его действия. Мы также расскажем о сильных и слабых сторонах этого аппарата и основных характеристиках. После чего проведем краткий обзор нескольких моделей безлопастных вентиляторов, а в завершении статьи рассмотрим возможность создания своими руками такого необычного устройства.
Конструкция и принцип действия
В 2009 году Дж. Дайсон представил миру собственную разработку вентилятора. Особенность конструкции заключалась в отсутствии лопастей, что, тем не менее, не мешало устройству создавать устойчивый воздушный поток. Причем, объем воздуха на выходе превышал на один-два порядка, поступающий на турбину. Думаете магия? Нет, все значительно серьезней – аэродинамика.
Все дело в профиле кольца, ему придана специальная форма.
Благодаря этому выходящий из отверстий воздух фокусируется таким образом, чтобы перед кольцом образовалась зона низкого давления (выделена красным овалом на рис. 3).
Рис. 3. Аэродинамическое моделирование работы Воздушного Умножителя Дайсона
Поскольку такая область спереди и по бокам окружена повышенным давлением, воздух втягивается с тыльной стороны кольца, образуя устойчивый направленный поток.
Заметим, что на составление математической модели профиля, позволяющего добиться максимального эффекта и доработку технологии, у Дайсона ушло около четырех лет. Большинство китайских аналогов его устройства не могут выдать даже половинной мощности оригинального аппарата. Изобретатель запатентовал конструкцию, в частности, профиль кольца и строение турбины, нагнетающей воздух, поэтому для изготовления полноценных копий необходимо приобрести у автора права на производство.
Как работает вентилятор?
Поскольку чертеж устройства находится под защитой авторских прав, расскажем о работе вентилятора, опираясь на рисунки, используемые в рекламе этого продукта.
Пояснение к рисунку:
- А – отверстия для поступления воздуха к турбине.
- В – двигатель турбины.
- С – воздушные потоки внутри кольца.
- D – кольцо.
При включении турбина начинает нагнетать воздух внутрь кольца, откуда выходит под давлением в небольшую щель (А на рис. 5) или маленькие сопла.
Рис. 5. А — Щель для выхода воздуха; B – двигатель для вращения кольца
Некоторые модели (например, Flextron FB1009, KITFORT KT-401, HJ-007, Bork) имеют встроенный двигатель (В рис. 5), позволяющий менять направление кольца, а, следовательно, и воздушного потока. Часть производителей предусмотрела возможность установки в конструкцию специального аэрозоля, в результате Аirmultiplier Dyson (именно так назвал свое детище Дайсон) дополнительно выступает в роли освежителя воздуха (часть модельного ряда Kitfort, Supra,Renova, Vesson).
Встречаются безлопастные вентиляторы с охлаждением и нагревом воздуха, такие бытовые приборы вполне можно отнести к разряду полноценной климатической техники.
Оригинальные устройства выпускаются с силовой установкой (турбиной) мощностью 25 или 40 Вт. У китайских аналогов этот параметр может варьироваться в широком диапазоне. Такой небольшой мощности вполне достаточно для того, чтобы через кольцо проходило до 500 литров воздуха в секунду (опять же, это значение касается оригинальных изделий).
Плюсы и минусы
Рассмотрев строение умножителей воздуха, можно перейти к анализу их преимуществ и недостатков. Начнем с первого. Преимущества:
К сожалению, у данного устройства есть и недостатки, которые существенно отражаются на покупательском спросе:
- Высокая стоимость оригинальных моделей, она может доходить до 20 тыс. рублей и более, что сопоставимо с покупкой и установкой недорогой сплит системы. Впрочем, с такой ценой можно смириться, если безлопастной вентилятор обладает функциями нагрева и охлаждения воздуха. Заметим, что китайские аналоги стоят существенно дешевле, некоторые даже на порядок, но, как уже было описано выше, у них меньшая эффективность.
- Несмотря, на то, что силовая установка вентилятора малошумная, в процессе работы этот прибор издает характерный гул, напоминающий работу турбины самолета. Причем, на максимальной мощности уровень шума может достигать 60 децибел, что довольно много, поскольку достаточно часа, чтобы от этого разболелась голова. Правда, в таком режиме устройство создает настолько сильный поток воздуха, что возникают дискомфортные ощущения, поэтому максимальный уровень работы практически не используется. В штатном режиме аппарат шумит значительно меньше.
- Заявленное в рекламе 15-ти кратное увеличение потока технически верное, но есть определенный нюанс. Это величина характерна для максимального режима, который практически не используется.
Обзор моделей на рынке
Приведем в качестве примера несколько моделей устройств, доступных на российском рынке.
Bladeless Fan, маленький недорогой настольный вентилятор безлопастного типа. Произведен в Китае. Стоимость порядка $40-$50. Минимум функций, небольшая мощность (12 Вт) позволяют получить воздушный поток, вполне приемлемый для настольных устройств.
Еще один бюджетный вариант с минимальным функциональным набором — Fan Leader, если верить поставщикам, польского производства. Также в настольном исполнении, в том же ценовом диапазоне, но несколько большей мощности – 35 Вт. Характерная особенность – рабочая зона выполнена в форме овала. Заметим, такая форма встречается у многих моделей, например, Орион OR-DSO2.
Ну и для сравнения рассмотрим оригинальную конструкцию — модель Dayson Hot + Cool. Данный прибор выпускается в напольном исполнении. Он обладает функцией нагрева воздуха. Мощность турбины – 40 Вт, в режиме обогревателя – 2 кВт. Имеется пульт дистанционного управления, информационное табло, указывающее выбранный режим и заданную температуру. За все это удовольствие потребуется заплатить около 500 – 540 долларов.
Заканчивая тему обзора, приведем сравнительную таблицу модельного ряда Dynson и китайского аналога Unico ION.
| Наименование | Dyson AM-01 | Dyson AM-02 | Dyson AM-03 | Dyson AM-04 | Unico ION |
| Ориентировочная Стоимость, $ | 260 | 310 | 340 | 345 | 50 |
| Функциональность | охлаждение | охлаждение | охлаждение | охлаждение/нагрев | охлаждение |
| Скорость воздушного потока (max), л/с | 450 | 600 | 700 | 130 | 450 |
| исполнение | настольное | Напольное | Напольное | Напольное | Настольное |
| Ручная регулировка угла наклона | + | — | + | + | + |
| Ручная установка высоты | — | — | + | — | — |
| Автоматические повороты на 90° | + | + | + | + | + |
| Плавная регулировка скорости потока | + | + | + | + | + |
| Уровень шума (max), дБ | 64,5 | 63,0 | 65,0 | 64,0 | 60,0 |
| Потребляемая мощность (max), Вт | 40 | 65 | 65 | 2000 | 35 |
| Габариты упаковки, мм | 547х356х152 | 1007х190х110 | 1480х450х280 | 579х200х153 | 580х330х180 |
| Вес (брутто), кг | 1,80 | 3,35 | 4,30 | 2,47 | 2,50 |
Возможно ли сделать безлопастной вентилятор своими руками
В рунете есть несколько видеороликов, посвященных этой теме, где для создания кольца используются различные материалы, начиная от пластиковых ведер и заканчивая канализационными трубами ПВХ. Силовые установки также разнообразны, в основном это мощные кулера от процессоров, но встречаются оригиналы, использующие двигатель пылесоса. Эффективность таких конструкций и их характеристики вызывают большие сомнения, тем более никаких замеров не приводится.
Как вы помните, для создания зоны низкого давления необходимо сфокусировать потоки воздуха особым образом. Используя обычный подручный материал, сделать это довольно непросто, а работа ради работы не несет в себе рационального смысла.
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.
Устройство прибора
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.
Принцип действия
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.
Достоинства и недостатки
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.
Виды безлопастных вентиляторов
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.
Как выбрать?
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.
Безлопастные вентиляторы Dyson могут служить адекватной заменой кондиционера, ионизатора, при объеме помещения до 40 куб. м.
Уход и обслуживание
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.
Можно ли сделать своими руками?
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;
21 век привносит свои коррективы во все вещи, причем даже в те, которые с виду невозможно изменить.
В 20 веке никто и не смог бы себе представить безлопастной вентилятор, но такая система все же работает исправно.
Как действует система
Принцип работы был взят у современных реактивных самолетов, чьи турбины уже не оснащаются большими вентилями, но все же турбина для создания тяги у них есть. В вентиляторе такая турбина тоже имеется, но расположена она в ножке, благодаря чему становится незаметной для глаза. Низкий уровень шума, в свою очередь, ее тоже не выдает.
Если посмотреть на ножку, то можно заметить со всех сторон наличие большого количества маленьких отверстий. Служат они в данном случае не только для охлаждения системы, но и для забора воздуха. Среднестатистическая турбина способна прогонять около 20 л/с, что довольно много по сравнению с вентиляторами с лопастями.
Скорость перехода воздуха из рабочей части в распределительное кольцо (форма может быть разной, но желательно без углов, чтобы не создавать лишнего напряжения) в среднем составляет 90 км/ч. Распределительное кольцо изготовлено особым образом, благодаря чему выходящий воздух идет равномерно, создавая плотный контур с разреженной серединой. Если обратить внимание на срез, то кольцо изнутри полое, кроме места щели (порожек для формирования направленного давления).
На выходе плотный поток воздуха на скорости в 90 км/ч встречается со стоячим разреженным воздухом, после чего они компенсируют друг друга. Такое взаимодействие не приводит к понижению скорости в 2,5-3 раза, но увеличивает объема воздуха до 20 раз. Т.е. на выходе можно получить 400 л/с на скорости в 30-36 км/ч, при этом движение будет строго равномерным.
Основным преимуществом служит безопасность, т.к. например, ребенок уже не сможет потрогать лопасти в движении, к тому же их не разорвет от излишнего напряжения со временем, что довольно часто бывает с пластмассовыми лопастями. Протереть пыль можно в любой удобный момент, т.к. снаружи нет никаких металлических выводов и движущихся частей.
Но есть и свои минусы, из-за которых спрос на устройства пока не обошел конкурента:
- Шум. Несмотря на то что турбина работает почти беззвучно, вырывающийся поток воздуха создает очень сильный гул.
- Ценовая политика. Именно этот фактор останавливает многих любителей уникальных вещей, а цена тут в несколько раз выше аналогов с пропеллером. Эта мера временная, т.к. технология новая, но при освоении ее несколькими серьезными корпорациями и ряде технических доработок цена уже мало будет отличаться.
Безлопастной вентилятор – это современный прибор, который позволяет существенно снизить риски, а его дизайн отличается оригинальностью, привлекающей любителей необычного.
Несмотря на высокую цену, спрос повышается с каждым днем, а вместе с ним растет разнообразие и качество.
Работают безлопастные вентиляторы следующим образом. Воздух всасывается турбиной, которая приводится в действие с помощью электродвигателя, прямо в основание вентилятора, скапливается в его полости внутри рамы, после чего поток выходит из узкой щели металлического кольца и равномерно обходит по аэродинамическому профилю. При этом в центре кольца создается область низкого давления, которая втягивает и создает мощный непрерывный прямой поток воздуха, увеличенный на выходе в 15 раз. В целом весь процесс схож с работой реактивного двигателя самолетов.
Особенности безлопастных вентиляторов:
Безопасность - одним из самых главных преимуществ таких вентиляторов является полная безопасность. В обычных вентиляторах, несмотря на защищающие решетки, все же есть высокая вероятность получить травму как у ребенка, так и у животных.
Альтернатива кондиционерам - безлопастные вентиляторы стали серьезным конкурентом кондиционерам. Ведь, например, от такого вентилятора нельзя простудиться или установка не связана ни с какими трудностями.
Низкое энергопотребление - у новинок среди безлопастных вентиляторов энергопотребление на 98% меньше, чем у обычных, при этом объём движущегося воздуха примерно в 10-20 раз больше.
Легко проводить уборку – нет решетки и труднодоступных частей, поэтому уборку проводить очень легко и она совершенно не займет много времени.
Дизайн и стиль - безлопастные вентиляторы можно найти в разном цветовом и корпусном исполнении, который впишется в любой интерьер как дома, так и .
Малошумный – работа безлопастного вентилятора практически бесшумна, поэтому его можно использовать даже ночью.
Большая площадь обдува - напольные модели создают плотный и непрерывный поток воздуха в отличие от обычных лопастных вентиляторов, где воздух просто разгоняется и поступает неравномерными рывками на короткое расстояние.
Удобство в управлении - большинство безлопастных вентиляторов оснащены дистанционным управлением, в комплект которых входит пульт для управления регулировки воздушного потока, режима вращения или включения-выключения, не вставая с места. К тому же некоторые модели имеют возможность примагничивания дистанционного пульта к корпусу аппарата, что снижает риск потери пульта.
Дополнительные функции - некоторые из моделей обладают дополнительными функциями, например, ионизировать или подогревать воздух, увлажнять, очищать.
Также следует отметить, что безлопастные вентиляторы бывают как в напольном, так и настольном исполнении.
Вентилятор без лопастей часто называют в честь его создателя — вентилятором Дайсона. Или «умножителем воздуха» (Air Multiplier), как назвал прибор сам Джеймс Дайсон. Выглядит устройство, конечно, стильно — кольцо на тонкой ножке можно выполнить в великом множестве интерьерных вариантов. Но как же оно все-таки работает?
Как устроен безлопастной вентилятор
Странное футуристическое «кольцо на ножке» на самом деле состоит из трех частей. Они конструкционно и механически собраны так, чтобы обеспечивать вдув-выдув воздуха.
«Ножка» вентилятора без лопастей — это, на самом деле, его корпус с панелью управления. В корпусе находится мотор для забора воздуха, маленькая решетка, через которую он забирается. На панели управления — кнопка включения и, опционально, реостат для регулировки интенсивности вентиляции (у классического дайсоновского вентилятора его нет).
А вот собственно «кольцо» — это так называемый обдуватель. Кольцо изнутри имеет особую форму: по всему контуру расположен канал, по которому движется воздух. Зачем это нужно — сейчас расскажем.
Как работает вентилятор без лопастей?
Сначала высокоскоростной двигатель затягивает воздух сквозь решетку у основания корпуса-«ножки». Затем этот воздух загоняется в канал обдувателя (внутрь корпуса «кольца»). 
Форма кольца изнутри, фактически, сконструирована по тому же принципу, что и крыло самолета. Поэтому, когда воздух перемещается внутри канала, его скорость увеличивается.
Из канала воздух выходит с более узкой стороны. В результате с обратной, более широкой, образуется область низкого давления. Благодаря этому кольцо само начинает «затягивать» в себя воздух и выбрасывать его со широкой стороны.
Объем, втягиваемый и выбрасываемый за счет эффекта понижения давления, в 15-20 раз превышает первоначальный, втянутый двигателем. Безлопастные вентиляторы способны пропускать сквозь себя до 500 л воздуха за 1 секунду. Так что устройство «обдувает» все, находящееся поблизости, без всяких лопастей — просто за счет законов аэродинамики.
Чем крут безлопастной вентилятор
Во-первых, он бесшумный. Как часто жаркой июльской ночью раньше приходилось ворочаться под звон комаров и тарахтение вентилятора!.. С «дайсоновским» такого не будет: обдувание происходит мягко, без шума мотора, треска лопастей и эффекта вибрации. Под него можно спокойно спать (комаров, увы, не отгоняет). Вот такой дайсоновский вентилятор можно поставить на тумбочку у кровати:
Во-вторых, он может использоваться «в обратную сторону» — как обогреватель. Для этого в обдуватель добавляется нагревательный элемент, и втягиваемый воздух становится теплым. Так что это устройство «два в одном» — например, вот такая модель Dyson Pure Hot+Cool .
И даже не два в одном, а четыре в одном! Потому что если дополнительно добавить в устройство HEPA-фильтр и ультразвуковой увлажняющий элемент, то он становится еще и очистителем-увлажнителем воздуха. Такое вот МФУ для вентиляции в квартире. К примеру — вот эта модель Dyson AM10 .
