В век развития искусственного интеллекта и высоких технологий ежегодно только в США продаются 20 миллионов потолочных вентиляторов. Неужели американцы настолько традиционны, или мы пропустили какой-то технологический скачок?
Нормативные требования
По традиции начнем с нормативов, дабы придать этой теме актуальности и для наших краев.
СП 44.13330.2011 Административные и бытовые здания:
7.7 В районах с расчетной температурой наружного воздуха в теплый период года выше 25 °С … в помещениях с постоянным пребыванием людей следует предусматривать установку потолочных вентиляторов для повышения скорости движения воздуха до 0,3-0,5 м/с.
СП 60.13330.2020 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха:
7.1.16 Потолочные вентиляторы … следует предусматривать дополнительно к системам приточной вентиляции для периодического увеличения скорости движения воздуха в теплый период года … в общественных, административно-бытовых и производственных зданиях, расположенных в IV климатическом районе, а также по заданию на проектирование в других климатических районах.
В соответствии с СП 131.13330.2020 Строительная климатология к IV климатическому району относится ряд населённых пунктов в Астраханской области, Адыгее, Волгоградской области, Дагестане, Калмыкии, Чеченской республике, а также такие города, как Сочи, Ростов-на-Дону, Ставрополь и другие. Поэтому применение потолочных вентиляторов серьезно обосновано не только в Техасе, Неваде, Аризоне или Калифорнии.
Рис. Потолочные вентиляторы в офисе
В чем их замысел?
Если отбросить дополнительные преимущества, создаваемые маркетологами этих продуктов, есть только две ключевые причины применять потолочные вентиляторы:
Замысел №1. Увеличить скорость движения воздуха в помещении
Организм человека охлаждается несколькими способами, нас интересует два из них. Во-первых, человек, как и любой нагретый предмет, выделяет в атмосферу тепло, при этом вокруг тела формируется тонкий слой нагретых молекул воздуха. Ветер «сдувает» их, замещая более холодными молекулами, ускоряя процесс отдачи тепла телом.
Во-вторых, с кожи постоянно испаряются мельчайшие капельки пота (даже при морозе), на что расходуется тепло, при этом прилегающий к телу слой воздуха наполняется влагой. Когда ветра нет, новые порции пота неохотно проникают в этот (уже влажный) слой, замедляя процесс теплообмена. Если же ветер уносит влагу с поверхности, то процесс испарения с кожи ускоряется, увеличивая расходы тепла тела.
Приведем таблицу, показывающую, как меняется восприятие человеком температуры воздуха при различной скорости ветра. Рассмотрим, что происходит, скажем, при +28 градусах:
| Скорость воздуха/ветра | 0 км/ч | 10 км/ч | 20 км/ч | 30 км/ч | 40 км/ч | 50 км/ч | 60 км/ч | 70 км/ч |
| 0 м/с | 2,8 м/с | 5,6 м/с | 8,3 м/с | 11,1 м/с | 13,9 м/с | 16,7 м/с | 19,4 м/с | |
| Ощущаемая температура воздуха | 280С | 250С | 200С | 150С | 110С | 50С | 20С | 00С |
Одна и та же температура, в зависимости от силы ветра, может восприниматься, и как +280С, и как 00С!
Более приземленные результаты исследований потолочных вентиляторов показывают, что при их включении большинство испытуемых ощутили субъективное снижение температуры на 2…4 градуса.
Замысел №2. Перемешать воздух
Атмосфера в помещении очень неоднородна – температура, пыль, вредности (выделяемые мебелью, отделкой и людьми), свежий и спертый воздух формируют слои и локальные зоны. Подобная структура является одной из причин так называемого «синдрома больного здания», угрожающего термина, который Всемирная организация здравоохранения ввела в обиход в 1986 году в отношении зданий, в которых люди испытывают ухудшение состояния здоровья.
Если тщательно перемешать этот воздух, то температура станет более равномерной и комфортной, концентрация вредностей в целом снизится, к тому же вытяжная вентиляция будет их уносить эффективней, а свежий воздух распределится по всему объему.
Итог таков – потолочные вентиляторы ощутимо повышают эффективность работы систем кондиционирования, отопления и вентиляции, частично «вылечивая» здания.
Рис. Дымовой тест показывает, как вентилятор затягивает воздух из-под потолка и водопадом направляет вниз, убирая слоистость и застойные зоны
Связка кондиционера и потолочного вентилятора
Потолочные вентиляторы встретишь не только в США, Канаде или Австралии, но и в Индии, странах Юго-Восточной Азии и Африке, и как мы понимаем, разница в уровне благосостояния не может не наложить отпечаток на характер использования этого оборудования.
Если в богатых странах вентиляторы используются совместно с кондиционерами, то в бедных вентилятор – это единственный способ облегчить жару. Опишем эффекты обоих вариантов.
Кондиционер + вентилятор
- Наверняка вам приходилось ежиться, заходя в знойный день в помещение, в котором было очень холодно. Включенный вентилятор позволяет выставлять на пульте кондиционера более высокую температуру, в среднем на 3-50С, чем без вентилятора. Это снижает вероятность подхватить простуду и в целом повышает комфортность нахождения в помещении.
- Снижение расходов на электроэнергию. Повышение заданной температуры на каждый градус дает экономию потребления электроэнергии кондиционером 3-5%. При цене за 1 кВт/ч в США около 14 центов, это позволяет сэкономить владельцу небольшого дома около полусотни долларов в месяц.
- Уменьшение установочной мощности системы кондиционирования в целом. Использование вентиляторов позволяет снизить типоразмер кондиционеров на 25%, что заметно снижает капитальные затраты на их приобретение и установку.
Вот несколько мнений самих американцев:
- «Боже, я так скучал по потолочным вентиляторам, когда мы жили в Европе! Как американцы, мы серьезно воспринимаем … комбинацию кондиционера и потолочных вентиляторов»;
- «У меня в доме во Флориде я установил вентилятор над кроватью, чтобы спать не потея, вместо того чтобы гонять кондиционер всю ночь напролет».
Вентилятор без кондиционера
- И все же, почему вентилятор помогает и без кондиционера? Все дело в расходе воздуха. Если бытовая сплит-система имеет производительность 500 м3/ч, то потолочный вентилятор – в 20-30 раз больше, т.е. 10 000 — 15 000 м3/ч! Отсюда и подвижность воздуха, дарующая охлаждающий эффект без большой угрозы получить воспаление легких.
Очень дорогой против очень дешевого вентилятора
Почему бы не продолжить раскрывать пропасть между двумя цивилизациями, сравнивая, какими потолочными вентиляторами в них принято пользоваться?
| Параметр | Дорогой вентилятор | Дешевый вентилятор | Описание |
| Акцент в конструкции вентилятора | Равномерность потока воздуха | Максимальный расход воздуха | Достижения в аэродинамике, материаловедении и механике позволили придать очень дорогим вентилятором общую характерную черту – низкую скорость вращения лопастей, при которой воздух движется равномерным и плавным потоком. Пользователи об этом говорят так: «Удивительно, как много воздуха они дают при столь малой скорости вращения». Результат – мягкое, комфортное, обволакивающее охлаждение. Дешевый вентилятор с помощью высоких оборотов может создать лишь хаотичный и неприятный «наощупь» ветер |
| Скорость вращения лопастей | <200 об/мин | >350 об/мин | Кроме вышеперечисленных преимуществ, вентилятор, эффективно работающий на малых оборотах, не раздражает взор быстрым мельканием лопастей… |
| Шум | ≤35 дБа | ³50 дБа | … и удивительно тих при работе |
| Потребление энергии | ≤20 Вт | 40…80 Вт | Премиум вентиляторы, ожидаемо, потребляют радикально меньше электрической энергии |
| Дополнительное оснащение | Большой список опций | Ступенчатый регулятор скорости | Дешевый вентилятор имеет шнур, дергая за который можно переключать скорость вращения, или простой настенный переключатель. Дорогие вентиляторы оснащены несравненно богаче: · Датчики температуры и влажности; · Датчики присутствия человека; · Управление группой вентиляторов; · Программирование сценариев работы; · Голосовое управление; · Мобильное приложение; · Подключение к системе «умный дом»; · Режимы лето/зима (изменение направления вращения лопастей); · Особые режимы работы, например, имитация бриза |
| Дизайн | Украшение помещений | Здесь не до дизайна | Архитекторы и дизайнеры с готовностью впишут премиальные вентиляторы в современные интерьеры, посчитав их вполне уместными. Использовать же очень дешевые модели дизайнеров не убедишь |
| Стоимость | 1600-2000 USD | 30-50 USD |
И последний штрих.
Вряд ли госслужащему Мумбая с зарплатой 180 долларов в месяц придет в голову нанимать монтажника для установки потолочного вентилятора.
Чего не скажешь про американца, который готов платить за эту работу в среднем 150-350 долларов.
Рис. Несложно определить, какой из этих вентиляторов относится к какой категории. Как и «пульт» управления
бескрайние просторы Коммерческого применения
Мы далеки от идеи, что своим описанием повысили популярность бытовых потолочных вентиляторов в нашей стране. В США преимущества современных вентиляторов являются важным, но все же, дополнением к устоявшимся традициям, которых у нас просто нет.
Однако, когда речь заходит про бизнес, нужные «традиции» формируются молниеносно после расчетов рентабельности вложений.
Ключевое событие, изменившее финансовую модель применения вентиляторов в бизнесе, произошло 25 лет назад, когда после долгих исследований на рынке США появился первый вентилятор большого расхода воздуха с низкой скоростью вращения (HVLS – High Volume Low Speed).
Его конструкция была разработана для решения проблемы «теплового истощения молочного скота», проще говоря, снижения удоев при перегреве животных. Этот огромный вентилятор вращался с низкой скоростью и создавал дальнобойный и равномерный поток воздуха колоссального объема, потребляя при этом минимум энергии и работая бесшумно. По своему эффекту одно такое устройство превосходило десятки вентиляторов, которые использовались до этого.
Рис. История HVLS началась с заботы о надоях
С тех пор HVLS вентиляторы захватили рынок. Их предназначение все то же: создание комфортной подвижности воздуха, резкое повышение эффективности вентиляции, кондиционирования и отопления, борьба с высокой влажностью, экономия энергоресурсов.
Рис. Наукоемкость HVLS вентиляторов отражается, к примеру, в использовании винглетов (законцовок лопастей), как на авиалайнерах и бизнес джетах
Склады, цеха, сельскохозяйственные объекты, офисы, рестораны, фитнес залы, торговые центры, атриумы, вокзалы – объектам любого типа с относительно высокими потолками, как говорят врачи, показаны HVLS вентиляторы.
Кроме того, они удивительно хорошо проявляют себя при работе на открытых площадках и террасах.
Вентилятор на улице
В ресторане
В фитнес центре
Один из секретов – в размерах. Традиционные вентиляторы слишком малы и имеют низкую дальнобойность, перемешивая воздух только вблизи себя.
Коммерческий HVLS вентилятор достигает девяти метров в диаметре, а это длина четырехосного самосвала!
В качестве еще одного подтверждения ценности таких вентиляторов, можно упомянуть тот факт, что их применение добавляет баллы при сертификации здания по международным зеленым стандартам.
А как насчет экзотики?
В колониальную эпоху в Индии применялись прародители потолочных вентиляторов, которые назывались «панкхи» – подвесные рамки/бруски с натянутой тканью, к которым крепился шнур, за который тянул специальный «сотрудник», выводя конструкцию из равновесия, а возвращалась она в исходное положение под собственным весом. Эти колебания создавали мягкое дуновение воздуха, а работники получали пусть скучную и усыпляющую, но непыльную сезонную работу.
Учитывая количество комнат в домах колонистов, только очень богатые из них могли позволить себе содержать должное количество таких «ручных вентиляторов», работающих посменно круглые сутки.
В 21 веке обзавестись потолочным вентилятором может позволить себе почти каждый, однако лишь очень состоятельный человек найдет способ превратить и это устройство в атрибут роскоши, придумав нечто особенное.
Для этого нужно взять за основу идею панкхи 19 века, выполнить его из современных материалов, добавить элементы актуального дизайна, оснастить компактным шаговым двигателем и сложной автоматикой, подключить к интернету вещей, и не стесняясь ценника, предложить покупателям. Это и было сделано.
«Если вас обмахивают веером, вы VIP-персона, как фараоны и махараджи в старые времена. Наблюдение за маятником действительно является одним из приемов, чтобы расслабиться и заснуть, поэтому наши веера можно найти в спальнях или храмах частных дворцов и вилл», — говорит Оливер Кесслер, немецкий дизайнер современных панкхи.
Как видите, вариантов потолочных вентиляторов и способов их применения очень много.
Надеемся, наш рассказ расширил ваш взгляд на современные инженерные технологии и подтолкнет к смелым экспериментам.
