Все почалося у жовтні 2009 року. Джеймс Дайсон, найбільш відомий своїми пилососами без мішків, представив новий пристрій Dyson Air Multiplier. На перший погляд, це виглядає як дешеве кільце. Низька кругла труба знизу. Лопат немає. Захисних ґрат немає. Лише гладкий пластик.
Здавалося, що це приманка. Це фокус для інженерів із грошима. Але справа не так.
Дайсон на цьому не зупинився. Асортименти розширилися. Тепер у вас є очищувач води. Зволожувач. Обігрівач. Всі вони використовують одну і ту ж «безлопаткову» технологію. Вони очищають повітря. Зволожують вас. Зберігають тепло у вашій вітальні взимку. Якщо придивитися, можна побачити, що нічого не рухається. Немає обертових лопатей. Немає брязкітних клітин.
То як ви це відчуваєте?
Відкрийте його. Будь ласка, станьте перед ним. Повітря вдаряє вам в обличчя. Стабільний. Комфортний. Це не має працювати. Фізика говорить про протилежне.
Це дійсність. Магія відбувається внизу.
Прихована потужність двигунів та індукції
Заберіть естетику, і ви знайдете безщітковий двигун. Захований усередині основи. Ви не можете його бачити. Ви не можете торкнутися його. Але він працюватиме щосили.
Двигун засмоктує повітря і спрямовує його в порожню шину. Повітря тече всередині цієї труби. Потім він потрапляє у вузький отвір. Маленький отвір. Воно має ширину близько 1 мм, можливо навіть менше.
Повітря виривається із щілини з високою швидкістю.
Це цікаво з наукового погляду. Повітря просто не виходить із отворів. Йдеться про те, що відбувається далі.
Ефект Коанда. Це слово. Повітря, що рухається через проміжок з високою швидкістю, прилипає до вигнутої поверхні труби. Рухаючись по кривій, він затягує навколишнє повітря. Дозволяє більшій кількості повітря вступити в коло.
Повітря виривається з отвору за шиною. Формується область низького тиску. Ця область затягує «більше» повітря із задньої частини пристрою.
Результат?
Dyson Air Multiplier підвищує потік повітря. Одна одиниця повітря, що входить у основу, може переміщати щонайменше 10 одиниць повітря від передньої частини. Не магія. Це гідродинаміка. Але саме так це працює.
Чому стабільне повітря важливе
Звичайні вентилятори мають лопаті. Гострі краї. Метал, що обертається, або пластик. Щоразу, коли лопата розсікає повітря, створюється турбулентність. Вихори. Відбувається вибух.
Ви це знаєте. Це нерівномірно. Воно б’є вас, зупиняється і знову б’є.
Системи Dyson не мають лопатей. Немає переривань. Повітря видаляється у вигляді безперервного плоского шару. Це ламінарний потік.
«Ці пристрої створюють постійніший вітер, ніж стандартні вентилятори з лопатями.»
Немає розмов. Нема поривів вітру. Це просто постійний потік. Для деяких це дратує. Для інших це єдиний ефект.
Чи стало тихіше? Іноді. Двигун продовжує гудіти. Але ви не почуєте «шелестіння» лопатей, що розтинають повітря. Це інший звук. Низький діапазон.
Чи стало гарніше? Не обов’язково
Давайте розберемося у термінології. Називати вентилятор Dyson Air Multiplier “вентилятором без лопат” технічно некоректно. Лопатки є, але вони приховані всередині базового блоку. В основі знаходиться електродвигун, який використовує дев’ять асиметричних лопаток. Ці ротори затягують повітря в пристрій, і, за словами Dyson, новітня модель здатна прокачувати понад 77 галонів повітря на секунду.
Але магія полягає не лише у всмоктуванні. Вона в тому, що відбувається після того, як повітря потрапляє в основу.
Потік повітря прямує до задньої частини пристрою. Для тих, хто цікавиться тим, як працює вентилятор Dyson Air Multiplier, питання просте: як пристрій посилює вихідний потік повітря?
Відповідь можна знайти у гідродинаміці. Повітря — це газ, але гази підпорядковуються тим самим фізичним законам, як і рідини під час руху. Тиск падає, коли повітря примусово проходить через вузький проміжок у кільцевому корпусі до передньої частини вентилятора. Це затягує повітря у трубу із задньої сторони вентилятора.
Це називається індукцією.
Високошвидкісний потік повітря виштовхує повітря, а повітря за вентилятором затягується, щоб заповнити зазор, що утворився. У той же час повітря навколо краю вентилятора починає рухатись у напрямку потоку. Це називається енTRAINMENT (затягування).
Dyson стверджує, що, комбінуючи індукцію та затягування, вентилятор створює у 15 разів більше повітря, ніж може засмоктати двигун.
Чому дизайн довелося змінити?
Проте є одна проблема. Продукти першого покоління мають один конкретний технічний бар’єр, який досі не був повністю вирішений. Це не пов’язано з повітряним потоком чи ефективністю охолодження. Йшлося про звук.
Генерація такої високої потужності потребує турбулентного руху повітря, що спричиняє шум. У міру того, як споживачі почали використовувати ці пристрої в спальнях і тихих офісах, акустичний комфорт став проблемою. Dyson усвідомив, що початковий дизайн пріоритизував додавання максимального об’єму повітря на шкоду комфортному шуму в децибелах.
Ця потреба вимагала переробки дизайну. Коли Dyson випустив вентилятор Air Multiplier другого покоління, вони просто покращили зовнішній вигляд. Вони перепроектували внутрішній шлях повітряного потоку для керування турбулентністю. Метою було значне зниження механічного гулу та шипіння, характерних для оригінальної моделі, зберігаючи при цьому ефект посилення у 15 разів. Результатом стала тихіша робота без шкоди для основної обіцянки дизайну без лопатей.
Як Dyson усунув шум в Air Multiplier за допомогою резонаторів Гельмгольця
Початкова модель Dyson Air Multiplier виглядала як сцена із науково-фантастичного фільму, але звучала як реактивний двигун, готовий до зльоту. Вона була галасливою. Dyson розуміла, що це є неприпустимим для обладнання преміум-класу, тому вирішила усунути проблему шуму в другому поколінні пристрою.
Це було не просте завдання з ремонту. Компанія інвестувала понад 60 мільйонів доларів у дослідження. Для цього завдання було відібрано 65 інженерів. Команда створила 640 прототипів. Було подано сотні патентів. Мета була проста, але складна: зрозуміти, як повітря рухається всередині вентилятора і як цей рух створює звук.
Візуалізація звуку
Причиною шуму є турбулентність. У першій версії повітря, що засмоктується знизу, хаотично відскакувало назад. Цей хаос створював галас. Щоб знайти точне джерело проблеми, інженери встановили вентилятор у звукоізольованій кімнаті. Десять мікрофонів вловлювали кожен звук та гул.
Вони просто слухали. Вони візуалізували проблему. Вони створили напівпрозорі прототипи. Вони пропускали через пристрій ультрафіолетову фарбу та дим. Високошвидкісні камери записували відеокадр за кадром. Це виявляло місця, де повітря може накопичуватися та створювати хаос.
Дані показують, що неконтрольований рух повітря є ворогом тиші.
Рішення за допомогою резонаторів Гельмгольця
Інженери вирішили проблему турбулентності, інтегрувавши у вентилятор резонатори Гельмгольця.
Якщо ви коли-небудь прикладали черепашку до вуха або дмухали на верхню частину скляної пляшки, ви, ймовірно, чули цей ефект. Звук відбивається або ковзає вздовж твердих поверхонь усередині порожнини. Автомобільні виробники використовують ці принципи зниження шуму у вихлопних системах. Dyson впровадила цю концепцію у свій настільний вентилятор.
Резонатори Гельмгольца природно роблять шум. Однак, якщо зрозуміти, як вони працюють, шум можна контролювати. Додавши певні порожнини до нижньої частини, інженери збільшили тиск повітря. Ці порожнини почали діяти як глушники.
Вони налаштували камеру так, щоб приглушувати звуки близько 1000 герц. Це діапазон частот, який люди вважають найбільш дратівливим. Це різкий високочастотний писк, який діє на нерви.
Значні результати
Інвестиції окупилися. Dyson стверджує, що вентилятори другого покоління на 75% тихіші, ніж вентилятори першого покоління.
Завдяки покращеному потоку повітря двигуну не доводилося працювати так інтенсивно. Повітря рухалося плавніше через весь пристрій. Тому Dyson зменшила розмір двигуна. Нова версія споживає на 40% менше енергії.
У 2014 році Товариство боротьби з шумом (Noise Abatement Society) нагородило цей вентилятор знаком Quiet Mark. Ця нагорода визнає продукти, що знижують непотрібний шумовий забруднення. Це відзнака для інженерів, які піклуються не тільки про зовнішній вигляд своїх машин, а й про те, як вони звучать.
За межами охолодження повітря
Спочатку Dyson Cool був просто вентилятором. Він рухав повітря, як звичайний вентилятор. Проте з того часу компанія розширила лінійку своїх пристроїв для посилення повітряного потоку, включивши до неї більш просунуті моделі. Тепер можна придбати пристрої з функціями зволоження, очищення та охолодження. Або такі, що нагрівають, очищають та охолоджують повітря. Мова вже не лише про вітер.
Багато нових моделей оснащені HEPA-фільтрами в основі. За заявою Dyson, вони вловлюють 99,95% забруднювачів. До них відносяться дрібний пил, алергени та формальдегід. Результат? Виходить повітря, як стверджується, на 50% чистіше за вхідний. Мова вже не просто про переміщення застояного повітря. Він його очищує.
Оскільки ми живемо у 21 столітті, ці пристрої можуть бути добре інтегровані у наше цифрове життя. Більшість із них підключаються до домашньої мережі Wi-Fi. Багато хто працює з голосовими помічниками. Ви можете керувати потоком, нагріванням або фільтруванням за допомогою телефону або голосу.
Вартість інновацій
Вся ця технологія коштує недешево. Ціни починаються приблизно з $400 за базовий вентилятор із очищувачем повітря. Додати функцію нагрівання? Зволоження? Будьте готові до значного зростання ціни. Деякі повнофункціональні моделі коштують майже $1000.
Чи варте воно того? Це залежить від ваших потреб. Якщо вам потрібен лише потік повітря без додаткового очищення, найкращим вибором стане стандартний вентилятор баштовий Dyson Cool (AM07). Відмовтеся від фільтра та заощадіть сотні доларів. Але якщо ви хочете видаляти формальдегід із вітальні, поки спите, доведеться заплатити відповідну ціну.
Чи можуть вентилятори Dyson дійсно охолоджувати повітря?
Давайте прояснимо деякі поширені помилки. Вентилятори Dyson – це не кондиціонери. Вони не знижують температуру повітря у приміщенні. Вони не видаляють тепло із повітря.
Натомість вони створюють стабільний, плавний посилений повітряний потік. Це дозволяє швидше відводити тепло від шкіри. В результаті виникає відчуття прохолоди. По суті це ефект вітрового охолодження. Однак Dyson не замінить кондиціонер. У спеку він забезпечує більший комфорт, але температура приміщення не змінюється.
Енергоефективність та безпека
Однією з переваг пристроїв для посилення повітряного потоку є їхня ефективність. Ці вентилятори споживають дуже мало електроенергії. Вони не збільшать ваші рахунки за комунальні послуги, як це зробили б старий баштовий вентилятор чи працюючий кондиціонер.
Є також фактор безпеки. Якісні безлопатеві вентилятори працюють тихіше, потужніше та безпечніше. Немає лопатей, що обертаються, в які можна засунути пальці. Просто елегантний, сучасний предмет у вітальні. Він виглядає добре. Працює тихо. Працює.
Як це працює насправді
«Безпастний» — це трохи неточна назва. Лопатки всередині є. Вони просто приховані у п’єдесталі.
Двигун обертає асиметрично розташовані лопатки усередині п’єдесталу. Це засмоктує повітря. Потім повітря рухається вгору по порожнистому каналу в стійці і потрапляє в кільце. Кільце діє як трамплін. Повітря тече вздовж вигнутої поверхні внутрішньої частини кільця. Він виходить через щілини на задній стороні трубки.
Ця конструкція використовує ефект Коанда. Рух повітря також затягує повітря, що збільшує повітряний потік. Це аеродинаміка у замкнутому циклі.
Який безлопатевий вентилятор Dyson найкращий?
Якщо потрібно очищення, вибирайте модель з фільтром HEPA. Якщо потрібне нагрівання, зверніть увагу на серію Hot+Cool. Якщо вам потрібний тільки рух повітря, AM07 є найбільш економічним варіантом.
Технологія приголомшлива. Вона дуже стильна. Вона інноваційна. Коли вона вперше з’явилася, блогосфера була у захваті. Тепер це просто ще один пристрій. Але є дещо краще.
Ніхто не знає, що чекає на нас у майбутньому. Можливо, зрештою, ми взагалі перестанемо використовувати вентилятори. Або, можливо, ви продовжите додавати фільтри. Поки що Dyson Air Multiplier займає проміжне положення. Охолоджує. Очищує. Нагріває. Статусна річ.
