دمنده و تهویه
فن یک ماشین قدرتمند است که برای ایجاد جریان هوا استفاده می شود. فن شامل آرایش چرخشی پره ها یا پره ها است که روی هوا عمل می کنند. مجموعه چرخشی پره ها و هاب به عنوان پروانه ، روتور یا دونده شناخته می شود. معمولاً در یک نوع مسکن یا مورد قرار دارد.این امر می تواند جریان هوا را هدایت کرده یا با جلوگیری از تماس اجسام با پره های فن ، ایمنی را افزایش دهد. بیشتر فن ها از موتورهای الکتریکی تغذیه می کنند ، اما ممکن است از منابع دیگری مانند موتورهای هیدرولیک ، میل لنگ دستی و موتورهای احتراق داخلی استفاده شود.
از نظر مکانیکی ، فن می تواند هر پره گردان یا پره هایی باشد که برای تولید جریان هوا استفاده می شود. طرفداران جریان هوا را با حجم زیاد و فشار کم (اگرچه بیشتر از فشار محیط) تولید می کنند ، در مقابل کمپرسورهایی که فشارهای بالایی را در حجم نسبتاً کم تولید می کنند. تیغه فن اغلب در معرض جریان سیال هوا می چرخد و دستگاه هایی که از این مزیت استفاده می کنند ، مانند بادسنج ها و توربین های بادی ، اغلب دارای طرح هایی شبیه به فن هستند.
کمپرسور گریز از مرکز
کاربردهای معمول شامل کنترل آب و هوا و راحتی حرارتی شخصی (به عنوان مثال ، میز برقی یا فن کف) ، سیستم های خنک کننده موتور خودرو (به عنوان مثال ، جلوی رادیاتور) ، سیستم های خنک کننده ماشین آلات (به عنوان مثال ، داخل رایانه ها و تقویت کننده های قدرت صوتی) ، تهویه ، استخراج بخار ، دم کشیدن (به عنوان مثال ، جداسازی دانه های غلات) ، حذف گرد و غبار (به عنوان مثال مکیدن در جاروبرقی) ، خشک کردن (معمولاً در ترکیب با منبع گرما) و تهیه پیش نویس برای آتش سوزی.
در حالی که فن ها اغلب برای خنک کردن افراد استفاده می شود ، آنها هوا را خنک نمی کنند (فن های برقی ممکن است به دلیل گرم شدن موتور آنها کمی آن را گرم کنند) ، اما به دلیل جریان هوا با خنک کننده تبخیری عرق و افزایش انتقال حرارت به هوای اطراف کار می کنند. از طرفداران بنابراین ، اگر هوای اطراف نزدیک به دمای بدن و دارای رطوبت بالا باشد ، ممکن است فن ها در خنک سازی بدن بی اثر شوند. تیغه فن معمولاً از چوب ، پلاستیک یا فلز ساخته شده است.
طرفداران کاربردهای مختلفی در صنایع دارند. برخی از فن ها به طور مستقیم دستگاه و فرآیند را خنک می کنند و ممکن است در مورد مبدل های حرارتی صنعتی به طور غیر مستقیم برای خنک کننده استفاده شوند.
اینها ماشینهای حیاتی هستند و وظیفه کارکردن کل نیروگاه را بر عهده دارند که ممکن است بدون فن مناسب خاموش شوند. در معدن و تونل ، از آن به عنوان تجهیزات ایمنی نیز استفاده می شد.
تاریخچه:
فن پنکا حدود ۵۰۰ سال قبل از میلاد در هند مورد استفاده قرار گرفت. این یک فن دستی بود که از نوارهای بامبو یا سایر الیاف گیاهی ساخته شده بود ، که می تواند برای جابجایی هوا بچرخد یا فن کند. در زمان حاکمیت بریتانیا ، انگلیسی-هندی ها این کلمه را به معنای یک پنکه تخت چرخان بزرگ به کار می بردند که به سقف ثابت شده و توسط یک خدمتکار به نام پانکاوالا کشیده شده بود.
برای تهویه مطبوع ، صنعتگر و مهندس سلسله هان ، دینگ هوان (fl. 180 CE) یک فن دوار دستی را با هفت چرخ ابعاد ۳ متر (۱۰ فوت) قطر اختراع کرد. در قرن ۸ ، در زمان سلسله تانگ (۶۱۸-۹۰۷) ، چینی ها از قدرت هیدرولیکی برای چرخاندن چرخ های فن برای تهویه مطبوع استفاده کردند ، در حالی که فن چرخشی در طول سلسله سانگ (۹۶۰-۱۲۷۹) بیشتر رایج شد.
در قرن ۱۷ ، آزمایشات دانشمندان از جمله اتو فون گریک ، روبرت هوک و روبرت بویل ، اصول اولیه خلاء و جریان هوا را ایجاد کرد. معمار انگلیسی سر کریستوفر رن از سیستم تهویه اولیه در ساختمان پارلمان استفاده کرد که از بادکش برای گردش هوا استفاده می کرد. طراحی Wren می تواند کاتالیزوری برای پیشرفت و نوآوری های بعدی باشد. اولین فن دوار مورد استفاده در اروپا برای تهویه معدن در طول قرن ۱۶ بود ، همانطور که توسط Georg Agricola (1494-1555) نشان داده شده است.
جان تئوفیلوس دساگولیرز ، مهندس بریتانیایی ، استفاده موفقیت آمیز از سیستم فن را برای بیرون کشیدن هوای راکد از معادن زغال سنگ در سال ۱۷۲۷ نشان داد و اندکی پس از آن دستگاه مشابهی را در پارلمان نصب کرد. [۵] تهویه خوب به ویژه در معادن زغال سنگ برای کاهش تلفات ناشی از خفگی مهم بود. مهندس عمران جان اسمیتون و بعداً جان بادل پمپ های هوای رفت و برگشتی را در معادن شمال انگلستان نصب کردند. با این حال ، این ترتیب به همان اندازه ایده آل نبود که ماشین آلات ممکن است خراب شوند.
بخار
در سال ۱۸۴۹ یک پنکه ۶ متری بخار با شعاع ، طراحی شده توسط ویلیام برونتون ، در Colliery Gelly Gaer در ولز جنوبی به بهره برداری رسید. این مدل در نمایشگاه بزرگ سال ۱۸۵۱ به نمایش گذاشته شد. همچنین در ۱۸۵۱ دیوید بوسول رید ، پزشک اسکاتلندی ، چهار پنکه بخار را در سقف بیمارستان سنت جورج در لیورپول نصب کرد ، به طوری که فشار تولید شده توسط طرفداران ، ورودی را مجبور می کند. هوا به سمت بالا و از طریق دریچه های سقفی.جیمز نسمیث ، تئوفیل گیبال فرانسوی و J. R. Waddle پیشرفت هایی در این فناوری انجام دادند.
الکتریکال:
بین سالهای ۱۸۸۲ و ۱۸۸۶ شویلر ویلر یک فن را با نیروی برق اختراع کرد.این خودرو توسط شرکت آمریکایی موتور الکتریکی Crocker & Curtis به صورت تجاری به بازار عرضه شد. در سال ۱۸۸۵ یک فن برقی رومیزی توسط Stout ، Meadowcraft & Co. در نیویورک به صورت تجاری در دسترس بود.
در سال ۱۸۸۲ ، فیلیپ دیهل اولین پنکه سقفی برقی جهان را ساخت. در طول این دوره شدید نوآوری ، طرفداران با الکل ، روغن یا نفت سفید در اوایل قرن بیستم رایج بودند. در سال ۱۹۰۹ ، KDK ژاپن پیشگام اختراع فن های برقی تولید انبوه برای مصارف خانگی شد. در دهه ۱۹۲۰ ، پیشرفتهای صنعتی به تولید انبوه فولاد در اشکال مختلف کمک کرد و قیمت فن را پایین آورد و صاحبان خانه بیشتری را قادر به خرید آنها کرد. در دهه ۱۹۳۰ ، اولین فن آرت دکو (“قو نقره ای”) توسط امرسون طراحی شد.تا دهه ۱۹۴۰ ، Crompton Greaves از هند به بزرگترین تولید کننده پنکه سقفی برقی در جهان تبدیل شد که عمدتا در هند ، آسیا و خاورمیانه فروخته می شد. در دهه ۱۹۵۰ ، طرفداران میز و پایه در رنگهای روشن و چشم نواز تولید می شدند.
پنجره و تهویه مطبوع مرکزی در دهه ۱۹۶۰ باعث شد بسیاری از شرکتها تولید فن را متوقف کنند ،اما در اواسط دهه ۱۹۷۰ ، با آگاهی روزافزون از هزینه برق و میزان انرژی مورد استفاده برای گرمایش و خنک کردن خانه ها ، به نوبه خود تبدیل شد. طرفداران سقف با سبک قرن ، دوباره به عنوان واحدهای تزئینی و کم مصرف ، بسیار محبوب شدند.
در سال ۱۹۹۸ ویلیام فیربانک و والتر کی بوید فن سقفی با حجم بالا (HVLS) را اختراع کردند که برای کاهش مصرف انرژی با استفاده از تیغه های بلند فن که با سرعت کم می چرخند و حجم نسبتاً زیادی هوا را جابجا می کنند طراحی شده است.
نوع:
فن های تیغه گردان مکانیکی در طیف گسترده ای از طرح ها ساخته شده اند. آنها روی زمین ، میز ، میز کار یا آویزان از سقف (پنکه سقفی) استفاده می شوند. آنها همچنین می توانند در پنجره ، دیوار ، سقف ، دودکش و غیره تعبیه شوند. اکثر سیستم های الکترونیکی مانند رایانه شامل فن هایی برای خنک کردن مدارهای داخل و در وسایلی مانند سشوار و بخاری های قابل حمل و بخاری های دیواری نصب شده/نصب شده است. آنها همچنین برای جابجایی هوا در سیستم های تهویه مطبوع و موتورهای خودرو استفاده می کنند ، جایی که توسط کمربند یا موتور مستقیم حرکت می کنند. طرفداران مورد استفاده برای راحتی ، با افزایش ضریب انتقال حرارت ، سرمای هوا را ایجاد می کنند ، اما درجه حرارت را مستقیماً کاهش نمی دهند. طرفداران برای خنک کردن تجهیزات الکتریکی یا موتورها یا ماشین های دیگر تجهیزات را مستقیماً با وارد کردن هوای گرم به محیط خنک تر خارج از دستگاه ، خنک می کنند.
سه نوع فن اصلی برای حرکت هوا وجود دارد ، محوری ، گریز از مرکز (شعاعی نیز نامیده می شود) و جریان متقاطع (که مماس نیز نامیده می شود). کد آزمایش عملکرد انجمن مهندسان مکانیک آمریکا ۱۱ (PTC) روشهای استاندارد برای انجام و گزارش آزمایشات روی فن ها ، از جمله جریانهای گریز از مرکز ، محوری و مختلط را ارائه می دهد.
فن های جریان محوری:
فن های جریان محوری دارای تیغه هایی هستند که هوا را مجبور به حرکت موازی با شفتی که تیغه ها در اطراف آن می چرخند ، می کند. این نوع فن در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده می شود ، از فن های خنک کننده کوچک برای لوازم الکترونیکی گرفته تا فن های غول پیکر مورد استفاده در برج های خنک کننده. فن های جریان محوری در تهویه مطبوع و برنامه های صنعتی کاربرد دارند. فن های جریان محوری استاندارد دارای قطر ۳۰۰-۴۰۰ میلی متر یا ۱۸۰۰-۲۰۰۰ میلی متر هستند و تحت فشار تا ۸۰۰ Pa کار می کنند. انواع خاصی از فن ها به عنوان مراحل کمپرسور کم فشار در موتورهای هواپیما استفاده می شوند. نمونه هایی از فن های محوری عبارتند از:
فن میز: عناصر اساسی یک فن میز معمولی شامل تیغه فن ، پایه ، آرماتور و سیم های سربی ، موتور ، محافظ تیغه ، محفظه موتور ، گیربکس نوسان ساز و شفت اسیلاتور است. نوسان ساز مکانیسمی است که فن را از یک سو به طرف دیگر حرکت می دهد. شفت محور آرماتور در دو سر موتور بیرون می آید ، یک سر شافت به تیغه و سر دیگر به گیربکس نوسان متصل است. بدنه موتور به گیربکس متصل می شود تا روتور و استاتور را در خود جای دهد. محور نوسان ساز پایه وزنی و گیربکس را با هم ترکیب می کند. یک محفظه موتور مکانیسم نوسان ساز را می پوشاند. محافظ تیغه برای ایمنی به بدنه موتور متصل می شود.
پنکه خانگی استخراج: دیوار یا سقف نصب شده است ، فن خروجی داخلی برای حذف رطوبت و هوای قدیمی از خانه های خانگی استفاده می شود. فن های استخراج حمام معمولاً از پروانه ۱۰۰ اینچی چهار اینچی (۱۰۰ میلی متر) استفاده می کنند ، در حالی که پنکه های آشپزخانه آشپزخانه معمولاً از پروانه شش اینچی (۱۵۰ میلی متر) استفاده می کنند ، زیرا اتاق اغلب بزرگتر است. فن های محوری با پروانه های پنج اینچی (۱۲۵ میلی متر) نیز در حمام های بزرگتر استفاده می شوند ، هرچند بسیار کمتر رایج است. بسته به تعداد خم شدن در اجرا ، فن های کشنده محوری داخلی برای کانالهای بیش از ۳ متر یا ۴ متر مناسب نیستند ، زیرا افزایش فشار هوا در لوله کشی طولانی تر مانع عملکرد فن می شود.
فن های الکترومکانیکی: در بین کلکتورها ، با توجه به وضعیت ، اندازه ، سن و چندین تیغه آنها رتبه بندی می شود. طرح های چهار تیغه رایج ترین هستند. طرح های پنج تیغه یا شش تیغه نادر است. موادی که اجزا از آنها ساخته شده است ، مانند برنج ، عوامل مهمی در مطلوبیت فن هستند.
پنکه سقفی: پنکه ای که از سقف یک اتاق آویزان است ، فن سقفی است. بیشتر پنکه های سقفی با سرعت نسبتاً کم می چرخند و محافظ تیغه ندارند. طرفداران سقف را می توان در هر دو محیط مسکونی و صنعتی/تجاری یافت.
در خودروها ، یک فن مکانیکی خنک کننده موتور را فراهم می کند و با دمیدن یا کشیدن هوا از طریق رادیاتور پر از مایع خنک کننده ، از گرم شدن بیش از حد موتور جلوگیری می کند. فن ممکن است با تسمه و قرقره از میل لنگ موتور خارج شود یا موتور الکتریکی توسط کلید ترموستاتیک روشن یا خاموش شود.
فن کامپیوتر برای خنک کننده قطعات الکتریکی و در کولرهای لپ تاپ
طرفداران داخل تقویت کننده های صوتی به خروج گرما از اجزای الکتریکی کمک می کنند.
فن متغیر گام: در جایی که نیاز به کنترل دقیق فشار استاتیک در مجاری منبع تغذیه است ، از فن متغیر گام استفاده می شود. تیغه ها طوری تنظیم شده اند که بر روی یک هاب کنترل کننده زمین بچرخند. چرخ فن با سرعت ثابت می چرخد. تیغه ها از هاب زمین کنترل پیروی می کنند. با حرکت هاب به سمت روتور ، تیغه ها زاویه حمله خود را افزایش داده و نتایج جریان را افزایش می دهند.
گریز از مرکز
فن گریز از مرکز
فن گریز از مرکز که اغلب “قفس سنجابی” نامیده می شود (به دلیل شباهت کلی آن با چرخ های مخصوص جوندگان حیوان خانگی) یا “فن اسکرول” ، دارای یک جزء متحرک (به نام پروانه) است که از یک محور مرکزی تشکیل شده است. تیغه هایی که مارپیچ یا دنده ها را تشکیل می دهند ، قرار گرفته اند. فن های گریز از مرکز هوا را با زاویه ای راست به ورودی فن می دمدند و هوا را به سمت خارج به بیرون (با انحراف و نیروی گریز از مرکز) می چرخانند. پروانه می چرخد و باعث می شود هوا در نزدیک فن به فن وارد شده و عمود از شفت به دهانه در محفظه فن پیچ خورده حرکت کند. یک فن گریز از مرکز برای حجم معینی از هوا فشار بیشتری ایجاد می کند و در مواردی که مطلوب است مورد استفاده قرار می گیرد ، مانند دمنده های برگ ، دمنده ها ، باد کننده های تشک بادی ، سازه های بادی ، کنترل آب و هوا در واحدهای انتقال هوا و اهداف صنعتی مختلف. آنها معمولاً پر سر و صدا تر از فن های محوری قابل مقایسه هستند (اگرچه برخی از انواع فن های گریز از مرکز بی صدا تر هستند مانند در واحدهای هواساز).
فن متقاطع یا مماسی ، که گاهی اوقات به عنوان فن لوله ای نیز شناخته می شود ، در سال ۱۸۹۳ توسط پل مورتیه ثبت شد و به طور گسترده ای در گرمایش ، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) ، به ویژه در سیستم های تهویه مطبوع بدون مجرای هوا استفاده می شود. فن معمولاً از نظر قطر طولانی است ، بنابراین جریان تقریباً دو بعدی از انتها فاصله دارد. فن جریان متقاطع از پروانه ای با تیغه های منحنی جلو استفاده می کند که در محفظه ای متشکل از دیواره عقب و دیواره گرداب قرار گرفته است. برخلاف ماشین های شعاعی ، جریان اصلی به صورت عرضی در طول پروانه حرکت می کند و دو بار از پروانه عبور می کند.
جریان درون یک فن جریان متقاطع ممکن است به سه ناحیه مجزا تقسیم شود: یک منطقه گرداب نزدیک تخلیه فن ، که به نام گرداب خارج از مرکز ، ناحیه جریان جریان و یک منطقه پارو زدن درست روبروی آن نامیده می شود. هر دو ناحیه گرداب و پارو کننده هدر دهنده هستند و در نتیجه ، تنها بخشی از پروانه کار قابل استفاده روی جریان را انجام می دهد. فن جریان متقاطع یا فن عرضی ، بنابراین یک دستگاه پذیرش جزئی دو مرحله ای است. محبوبیت فن جریان متقاطع در تهویه مطبوع از فشردگی ، شکل ، عملکرد آرام و توانایی ارائه ضریب فشار بالا ناشی می شود. از نظر هندسی ورودی و خروجی ، یک فن مستطیل شکل است ، قطر به راحتی متناسب با فضای موجود مقیاس می شود و طول آن برای برآوردن نیازهای جریان برای برنامه خاص قابل تنظیم است.
طرفداران معمول برج های خانگی نیز طرفداران جریان متقاطع هستند. بسیاری از کارهای اولیه بر توسعه فن جریان متقابل برای شرایط جریان بالا و پایین متمرکز بود و منجر به ثبت اختراعات متعدد شد. کمکهای کلیدی توسط کوستر ، ایلبرگ و سده ، پورتر و مارکلند و اک انجام شد. یکی از پدیده های جالب مخصوص فن های جریان متقاطع این است که با چرخش تیغه ها ، زاویه برخورد محلی هوا تغییر می کند. نتیجه این است که در موقعیتهای خاصی تیغه ها به عنوان کمپرسور عمل می کنند (افزایش فشار) ، در حالی که در سایر نقاط آزیموتال پره ها به عنوان توربین عمل می کنند (کاهش فشار).
از آنجا که جریان به صورت شعاعی به پروانه وارد می شود و از آن خارج می شود ، فن جریان متقاطع برای کاربردهای هواپیما مناسب است. با توجه به ماهیت دو بعدی جریان ، فن به راحتی در یک بال برای استفاده در تولید رانش و کنترل لایه مرزی ادغام می شود. پیکربندی که از فن جریان متقاطع استفاده می کند در لبه بال بال واقع شده است. این طرح با انحراف بیدار به سمت پایین به دلیل جهت چرخش فن ، باعث ایجاد آسانسور می شود و باعث ایجاد نیروی مگنوس بزرگ ، شبیه به یک سیلندر لبه پیشانی در حال چرخش می شود. پیکربندی دیگری که از فن جریان متقاطع برای کنترل رانش و جریان استفاده می کند ، بال محرک است. در این طرح ، فن جریان متقاطع در نزدیکی لبه عقب یک بال ضخیم قرار می گیرد و هوای سطح مکش بال (بالایی) را به سمت خود می کشد. با انجام این کار ، بال محرکه حتی در زاویه های بسیار زیاد حمله نیز بدون عارضه است و بالابر بسیار بالایی تولید می کند. بخش پیوندهای خارجی پیوندهایی را به این مفاهیم ارائه می دهد.
فن جریان متقاطع یک فن گریز از مرکز است که در آن هوا بجای زاویه راست مستقیماً از طریق فن عبور می کند. روتور یک فن جریان متقاطع برای ایجاد دیفرانسیل فشار پوشانده شده است. فن های جریان متقاطع دارای یک دیوار عقب قوس دایره ای شکل با یک دیوار گردابی ضخیم هستند که در شکاف شعاعی کاهش می یابد. شکاف در جهت چرخش پروانه فن ها کاهش می یابد. دیوار عقب دارای نمای مارپیچی سیاه و سفید است در حالی که تثبیت کننده گرداب یک دیوار نازک افقی با لبه گرد است.اختلاف فشار ناشی از آن باعث می شود هوا مستقیماً از طریق فن عبور کند ، حتی اگر پره های فن با جریان هوا در یک طرف چرخش مقابله کنند. فن های جریان متقابل جریان هوا را در تمام عرض فن ارائه می دهند. با این حال ، آنها پر سر و صدا تر از فن های گریز از مرکز معمولی هستند ، احتمالاً [تحقیقات اصلی؟] زیرا پره های فن بر خلاف فن های گریز از مرکز معمولی با جریان هوا در یک طرف چرخش مبارزه می کنند. فن های متقابل اغلب در کولرهای بدون مجرای ، درهای هوا ، در برخی از انواع کولرهای لپ تاپ ، در سیستم های تهویه خودرو و برای خنک کننده در تجهیزات متوسط مانند دستگاه های فتوکپی استفاده می شوند.
انواع غیر معمول:
Bellows:
از بلوز برای جابجایی هوا نیز استفاده می شود ، اگرچه عموماً طرفدار محسوب نمی شود. یک بادبزن دستی در اصل یک کیسه با نازل و دسته است که می تواند با یک حرکت با هوا پر شود و با حرکت دیگر هوا خارج شود. به طور معمول ، این شامل دو سطح صاف و محکم است که در یک انتها به هم متصل شده اند ، جایی که نازل نصب شده است و در طرف دیگر دارای دسته است.
دو طرف سطوح با یک ماده منعطف و ضد هوا مانند چرم به هم متصل می شوند. سطوح و مواد اتصال شامل یک کیسه مهر و موم شده در همه جا اما در نازل است. . فشردن آنها به هم هوا را خارج می کند. ممکن است یک سوپاپ ساده (مانند فلپ) طوری نصب شود که هوا بدون نیاز به خروج از نازل که ممکن است نزدیک آتش باشد وارد شود.
دمنده جریان مستقیم تحت فشار هوا را تولید می کند. حجم جریان هوا معمولاً با فشار متوسط کم است. آنها یک فناوری قدیمی هستند که عمدتاً برای ایجاد جریان هوای قوی و مستقیم ، بر خلاف فن های مکانیکی بدون تیغه الکتریکی ، قبل از برق استفاده می شود.
یک بادبزن تک کاره فقط جریان هوا را هنگام ضربه اگزوز ایجاد می کند.
یک دمنده دو کاره یک جفت دم است که می تواند هوا را از یکی در حین استنشاق هوا به دیگری منفجر کند ، اما وقتی جریان سکته مغزی معکوس می شود ، جریان هوا همچنان موقتاً متوقف می شود.
ترکیب چند دم در تنظیمات چرخه سوم یا چرخه چهارم بر روی یک بازوی میل لنگ ، جریان هوای تقریباً مداوم را از چندین دم به طور همزمان امکان پذیر می کند. هر کدام در مرحله متفاوتی از استنشاق و خستگی در طول چرخه هستند.
Coandă effect
فن های Dyson Air Multiplier و فن های هود سری Imperial C2000 ، هیچ تیغه پنکه یا سایر قطعات متحرک قابل مشاهده ندارند ، به جز سر نوسانی و کج آنها. جریان هوا با استفاده از اثر Coandă ایجاد می شود. مقدار کمی هوا از یک فن پروانه پره با فشار بالا ، که در پایه وجود دارد و نه در معرض ، یک توده هوایی بزرگ را از طریق یک منطقه کم فشار ایجاد شده توسط ایرفویل هدایت می کند.دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری ایالات متحده در ابتدا تصمیم گرفت که ثبت اختراع دایسون پیشرفتی در ثبت اختراع توشیبا در طرفداران رومیزی بدون تیغ تقریباً یکسان که در سال ۱۹۸۱ اعطا شده بود ، نیست.پرده های هوا و درهای هوا نیز از این اثر برای کمک به حفظ هوای گرم یا سرد در ناحیه ای که فاقد روکش یا درب است ، استفاده می کنند. پرده های هوا معمولاً در نمایشگرهای لبنی ، فریزر و سبزیجات برای باز نگه داشتن هوای سرد داخل کابینت با استفاده از جریان هوای آرام در سراسر دهانه صفحه نمایش استفاده می شود. جریان هوا معمولاً توسط یک فن مکانیکی از هر نوع توصیف شده در این مقاله که در پایه کابینت نمایشگر پنهان شده است ، ایجاد می شود.
همرفتی:
تفاوت در دمای هوا بر چگالی هوا تأثیر می گذارد و می تواند برای ایجاد گردش هوا از طریق حرارت یا خنک کردن یک توده هوا استفاده شود. این اثر آنقدر ظریف است و در فشارهای کم هوا کار می کند که به نظر نمی رسد با فن آوری فن مطابقت داشته باشد. با این حال ، قبل از توسعه الکتریسیته ، جریان هوای همرفتی روش اصلی القای جریان هوا در فضاهای زندگی بود. کوره های قدیمی نفت و زغال سنگ برقی نبوده و صرفاً بر اساس اصل همرفت برای جابجایی هوای گرم کار می کردند. مجاری هوایی با حجم بسیار بالا از بالای کوره به سمت ردیفهای کف و دیواره بالای کوره شیب یافته است. هوای خنک از طریق مجاری بزرگ مشابه که به انتهای کوره منتهی می شود ، بازگردانده می شود. خانه های قدیمی قبل از برق رسانی اغلب دارای مجاری مجاری باز بودند که از سقف سطح پایین به طبقه سطح بالا منتهی می شد تا جریان هوای جابجایی به آرامی ساختمان را از یک طبقه به طبقه دیگر ارتقا دهد. خانه های معمولی معمولاً برای تخلیه بوی ناخوشایند به یک کانال هوای ساده محصور در گوشه ای از ساختار تکیه می کنند. در معرض نور خورشید ، کانال گرم می شود و جریان هوای همرفتی آهسته از بالای ساختمان خارج می شود ، در حالی که هوای تازه از طریق سوراخ صندلی وارد گودال می شود.
الکترواستاتیک:
شتاب دهنده سیال الکترواستاتیک با القای حرکت در ذرات باردار هوا ، جریان هوا را پیش می برد. یک میدان الکتریکی ولتاژ بالا (معمولاً ۲۵۰۰۰ تا ۵۰٫۰۰۰ ولت) که بین سطوح آند و کاتد بارگذاری شده ایجاد می شود ، می تواند جریان هوا را از طریق اصلی که به آن باد یونی گفته می شود ، القا کند. فشار جریان هوا معمولاً بسیار کم است اما حجم هوا می تواند زیاد باشد. با این حال ، یک پتانسیل ولتاژ به اندازه کافی بالا همچنین می تواند باعث تشکیل ازن و اکسیدهای نیتروژن شود که برای غشاهای مخاط واکنش پذیر و تحریک کننده است.
سر و صدا:
فن ها از جریان سریع هوا در اطراف پره ها و موانع ایجاد گرداب ، و از موتور سر و صدا ایجاد می کنند. نویز فن تقریباً متناسب با قدرت پنجم سرعت فن است. نصف شدن سرعت نویز را حدود ۱۵ دسی بل کاهش می دهد.
میزان بلندی صدای درک شده از فن نیز بستگی به توزیع فرکانس نویز دارد. این به نوبه خود بستگی به شکل و توزیع قطعات متحرک ، به ویژه تیغه ها ، و به ویژه قطعات ثابت ، به طور خاص. مانند آج لاستیک ها و شبیه به اصل پخش کننده های صوتی ، شکل و توزیع نامنظم می تواند طیف نویز را مسطح کرده و باعث کاهش نویز صدا شود.
شکل ورودی فن نیز می تواند بر میزان نویز ایجاد شده توسط فن تأثیر بگذارد.
فن های مستقل:
معمولاً توسط یک موتور الکتریکی تغذیه می شوند که اغلب مستقیماً به خروجی موتور متصل می شوند ، بدون چرخ دنده یا تسمه. موتور یا در قسمت مرکزی پنکه پنهان شده یا در پشت آن امتداد دارد. برای طرفداران بزرگ صنعتی ، معمولاً از موتورهای سه فاز ناهمزمان استفاده می شود که ممکن است در نزدیکی فن قرار گرفته و آن را از طریق تسمه و قرقره عبور دهند. فن های کوچکتر اغلب از موتورهای AC قطبی سایه دار ، یا موتورهای DC برس دار یا برس دار استفاده می کنند. فن های تغذیه AC معمولاً از ولتاژ اصلی استفاده می کنند ، در حالی که فن های DC معمولاً از ولتاژ پایین ، معمولاً ۲۴ ولت ، ۱۲ ولت یا ۵ ولت استفاده می کنند.
در ماشین های دارای قسمت چرخشی ، فن اغلب به جای اتصال جداگانه به آن متصل می شود. این امر معمولاً در وسایل نقلیه موتوری با موتورهای احتراق داخلی ، سیستم های خنک کننده بزرگ ، لوکوموتیوها و ماشین های گرمکن دیده می شود ، جایی که فن به محور محرک یا از طریق تسمه و قرقره متصل است. پیکربندی رایج دیگر یک موتور دو شافت است ، جایی که یک سر محور مکانیزمی را هدایت می کند ، در طرف دیگر یک فن نصب شده است تا خود موتور را خنک کند. سیستم های تهویه مطبوع پنجره معمولاً از یک فن دو شاخه برای کارکردن فن های جداگانه برای قسمت های داخلی و خارجی دستگاه استفاده می کنند.
در مواردی که نیروی الکتریکی یا قطعات دوار به آسانی در دسترس نیستند ، فن ها ممکن است با روش های دیگر هدایت شوند. گازهای فشار قوی مانند بخار را می توان برای حرکت یک توربین کوچک و مایعات فشار قوی را می توان برای چرخاندن یک چرخ پلت استفاده کرد که هر کدام می توانند محرک چرخشی را برای یک فن فراهم کنند.
منابع انرژی بزرگ و آهسته مانند رودخانه ای که جریان دارد نیز می تواند با استفاده از چرخ آب و یک سری چرخ دنده ها یا قرقره هایی که سرعت چرخش را به حدی که برای عملکرد کارآمد فن لازم است افزایش دهد.
تهویه ها:
تعاریف مربوط به تهویه و جریان هوا به داخل و خارج از یک فضا عبارتند از:
هدف تهویه (عمدی): تهویه فرایندی است که طی آن هوای “تمیز” (معمولاً هوای بیرون) عمداً به فضا داده می شود و هوای کهنه خارج می شود. این امر ممکن است به دو روش طبیعی یا مکانیکی انجام شود.
نفوذ و خروج هوا: علاوه بر تهویه عمدی ، هوا ناگزیر با فرایند “نفوذ هوا” وارد ساختمان می شود. این جریان بی رویه هوا به داخل یک فضا از طریق شکافهای اتفاقی یا غیرعمدی و شکاف در پوشش ساختمان است. از دست دادن هوای مربوط به یک فضای بسته “exfiltration” نامیده می شود. میزان نفوذ هوا بستگی به تخلخل پوسته ساختمان و میزان نیروهای محرک طبیعی باد و دما دارد. دریچه ها و سایر دهانه هایی که به عنوان بخشی از طراحی تهویه در ساختمان گنجانده شده اند نیز می توانند به عنوان راهی برای جریان هوای غیرعمدی در شرایطی که فشارهای وارد شده بر روی این دهانه ها تحت تأثیر شرایط آب و هوایی هستند و نه نیروهای محرک عمدی (به عنوان مثال مکانیکی). نفوذ هوا نه تنها بر مقدار هوای ورودی به ساختمان می افزاید ، بلکه ممکن است الگوی جریان هوای موردنظر را نیز به ضرر کیفیت و آسایش کلی فضای داخلی مخدوش کند. علاوه بر این ، نفوذ می تواند منجر به عملکرد ضعیف ، مصرف بیش از حد انرژی ، ناتوانی در تامین گرمایش (یا سرمایش) کافی و عملکرد شدید دستگاه های بازیابی گرما شود. استانداردهای هوادهی ساختمان وجود دارد که تلفات نفوذ را محدود می کند.
سایر تلفات هوا ، به عنوان مثال نشت مجرا: نشت هوا از درزها و اتصالات مجاری تهویه ، گرمایش و تهویه مطبوع می تواند قابل توجه باشد. هنگامی که معمولاً چنین مجاری از فضاهای بدون قید و شرط عبور می کنند ، ممکن است اتلاف انرژی قابل توجهی رخ دهد. یک مطالعه آمریکایی در سال ۲۰۰۵ نشان داد که ۱۰ تا ۳۰ درصد از هوای مطبوع در یک سیستم تهویه مطبوع مرکزی از مجاری خارج می شود (مودرا ، ۲۰۰۵). آلاینده ها نیز ممکن است از طریق این دهانه ها به داخل ساختمان کشیده شوند. برخی از کشورها استانداردها و الزامات هوادهی مجاری را برای محدود کردن نشت مجرا معرفی کرده اند.
گردش مجدد هوا: چرخش هوا اغلب در ساختمانهای تجاری برای تهویه مطبوع حرارتی استفاده می شود. هوای دورافتاده معمولاً برای حذف گرد و غبار فیلتر می شود ، اما از آنجایی که اکسیژن دوباره پر نمی شود و آلاینده های متابولیک حذف نمی شوند ، معمولاً نباید گردش مجدد را به عنوان نیاز به تهویه در نظر گرفت.
تهویه برای تأمین اکسیژن برای متابولیسم و رقیق کردن آلاینده های متابولیک (دی اکسید کربن و بو) مورد نیاز است. همچنین برای حفظ کیفیت مطلوب هوای داخلی با رقیق و حذف سایر آلاینده های ساطع شده در یک فضا استفاده می شود ، اما نباید به عنوان جایگزین برای کنترل منبع مناسب آلاینده ها مورد استفاده قرار گیرد. تهویه علاوه بر این برای سرمایش و (به ویژه در خانه ها) برای تأمین اکسیژن وسایل احتراق استفاده می شود. تهویه خوب نقش مهمی در سلامت و راحتی ساکنان ساختمان دارد.
نکته:
از آنجا که تهویه به وضوح نقش مهمی در زمینه COVID-19 ایفا می کند.
عبارت است از ورود عمدی هوای بیرون به یک فضا. تهویه عمدتا برای کنترل کیفیت هوای داخل با رقیق کردن و جابجایی آلاینده های داخلی استفاده می شود. همچنین می توان از آن برای کنترل دمای داخل ساختمان ، رطوبت و حرکت هوا استفاده کرد تا از آسایش حرارتی ، رضایت از سایر جنبه های محیط داخلی یا اهداف دیگر برخوردار شود.
معرفی عمدی هوای بیرون معمولاً به دو صورت تهویه مکانیکی ، تهویه طبیعی یا تهویه حالت مختلط (تهویه ترکیبی) طبقه بندی می شود.
تهویه مکانیکی عبارت است از جریان عمدی هوای خارج از منزل به داخل ساختمان. سیستم های تهویه مکانیکی ممکن است شامل فن های تغذیه (که هوای بیرون را به داخل ساختمان وارد می کنند) ، فن های خروجی (که هوا را از ساختمان بیرون می کشند و در نتیجه باعث جریان هوای یکسان در ساختمان می شوند) یا ترکیبی از هر دو باشد. تهویه مکانیکی اغلب توسط تجهیزاتی انجام می شود که برای گرمایش و خنک سازی فضا نیز استفاده می شود.
تهویه طبیعی عبارت است از جریان عمدی غیرفعال هوای بیرون به داخل ساختمان از طریق دهانه های برنامه ریزی شده (مانند پنجره ها ، درها و پنجره ها). تهویه طبیعی برای جابجایی هوای بیرون نیازی به سیستم های مکانیکی ندارد. در عوض ، به طور کامل بر پدیده های فیزیکی منفعل ، مانند فشار باد یا اثر پشته متکی است. دهانه های تهویه طبیعی ممکن است ثابت یا قابل تنظیم باشند. دهانه های قابل تنظیم ممکن است به طور خودکار (خودکار) ، توسط سرنشینان (قابل اجرا) یا ترکیبی از هر دو کنترل شوند.
سیستم های تهویه حالت مختلط از هر دو فرایند مکانیکی و طبیعی استفاده می کنند. اجزای مکانیکی و طبیعی ممکن است به طور همزمان ، یا در ساعات مختلف روز یا در فصول مختلف سال مورد استفاده قرار گیرند. از آنجا که جریان تهویه طبیعی به شرایط محیطی بستگی دارد ، ممکن است همیشه مقدار مناسبی از تهویه را فراهم نکند. در این حالت ، ممکن است از سیستم های مکانیکی برای تکمیل یا تنظیم جریان طبیعی استفاده شود.
تهویه معمولاً جدا از نفوذ توصیف می شود.
نفوذ عبارت است از جریان عادی هوا از خارج به داخل ساختمان از طریق نشت (دهانه های بدون برنامه ریزی) در یک پاکت ساختمان. هنگامی که طراحی ساختمان برای حفظ کیفیت هوای داخل ساختمان به نفوذ متکی است ، از این جریان به عنوان تهویه اتفاقی یاد می شود.
طراحی ساختمان هایی که سلامت و رفاه سرنشینان را ارتقا می دهند ، مستلزم درک روشنی از روش های تعامل جریان هوا با تهویه هوا ، رقیق سازی ، جابجایی یا معرفی آلاینده ها در فضای اشغالی است. اگرچه تهویه یک جزء لاینفک برای حفظ کیفیت خوب هوای داخلی است ، اما ممکن است به تنهایی رضایت بخش نباشد.در سناریوهایی که آلودگی فضای بیرونی کیفیت هوای داخل را کاهش می دهد ، ممکن است دستگاههای تصفیه دیگری مانند فیلتراسیون نیز لازم باشد. در سیستمهای تهویه آشپزخانه یا برای بخاریهای آزمایشگاهی ، طراحی موثر پساب می تواند مهمتر از حجم زیاد تهویه در یک فضا باشد. به طور کلی ، شیوه ای که سیستم توزیع هوا باعث جریان تهویه به داخل و خارج از فضا می شود ، بر میزان تهویه خاصی برای حذف آلاینده های داخلی تأثیر می گذارد. توانایی سیستم برای کاهش آلودگی در یک فضا به عنوان “اثر تهویه” آن توصیف می شود. با این حال ، تأثیرات کلی تهویه بر کیفیت هوای داخل ساختمان می تواند به عوامل پیچیده تری مانند منابع آلودگی و شیوه های تعامل فعالیت ها و جریان هوا برای تأثیر بر قرار گرفتن در معرض سرنشینان بستگی داشته باشد.
مجموعه ای از عوامل مربوط به طراحی و عملکرد سیستم های تهویه مطابق با کدها و استانداردهای مختلف تنظیم می شود. استانداردهای مربوط به طراحی و عملکرد سیستم های تهویه به منظور دستیابی به کیفیت هوای قابل قبول در محیط داخلی عبارتند از: استانداردهای ASHRAE 62.1 و ۶۲٫۲ ، کد بین المللی مسکونی ، کد مکانیکی بین المللی و مقررات ساختمان انگلستان قسمت F استانداردهای دیگر حفاظت از انرژی همچنین بر طراحی و عملکرد سیستم های تهویه ، از جمله: استاندارد ASHRAE 90.1 و کد بین المللی حفاظت از انرژی تأثیر می گذارد.
در بسیاری از موارد ، تهویه برای کیفیت هوای داخل ساختمان به طور همزمان برای کنترل راحتی حرارتی مفید است. در این مواقع ، افزایش میزان تهویه بیشتر از حداقل مورد نیاز برای کیفیت هوای داخل ساختمان می تواند مفید باشد. دو مثال شامل خنک کننده اکونومایزر طرف هوا و پیش خنک کننده تهویه است. در موارد دیگر ، تهویه برای کیفیت هوای داخل ساختمان به نیاز – و مصرف انرژی – تجهیزات گرمایش و سرمایش مکانیکی کمک می کند. در آب و هوای گرم و مرطوب ، رطوبت زدایی هوای تهویه می تواند یک فرایند بسیار پر انرژی باشد.
تهویه باید به دلیل ارتباط آن با “تخلیه” برای وسایل و تجهیزات احتراق مانند آبگرمکن ، کوره ، دیگهای بخار و اجاق چوبی در نظر گرفته شود. مهمتر از همه ، طراحی تهویه ساختمان باید مراقب باشد تا از پس زمینه محصولات احتراق ناشی از وسایل “با تهویه طبیعی” به فضای اشغالی جلوگیری شود. این موضوع برای ساختمانهایی با پاکتهای تنگ هوا از اهمیت بیشتری برخوردار است. برای جلوگیری از خطر ، بسیاری از وسایل احتراق مدرن از “تهویه مستقیم” استفاده می کنند که هوای احتراق را مستقیماً از خارج به جای محیط داخلی مصرف می کند.