Wielkoobjętościowe wentylatory wolnoobrotowe (HVLS – High-Volume, Low-Speed) charakteryzują się niskim zużyciem energii, a ich zastosowanie zapewnia komfortową temperaturę otoczenia w miejscu pracy, a co za tym idzie – wyższą wydajność pracowników. Okazuje się, że wentylatory HVLS mogą być bardziej skuteczne w miesiącach zimowych niż latem, zwłaszcza w dużych obiektach.
Cechą charakterystyczną dużych zakładów przemysłowych są rozległe, otwarte przestrzenie robocze. Niestety, hala fabryczna, która pozwala na efektywną pracę maszyn i realizację procesów technologicznych, jest nieefektywna z punktu widzenia systemów klimatyzacji.
Wielu dyrektorów fabryk próbuje zmierzyć się z tym problemem, ulepszając istniejące systemy. Przeważnie wykorzystuje się do tego celu systemy HVAC, które skutecznie dostarczają ogrzane lub schłodzone powietrze do określonych obszarów w budynku. Co prawda regularna konserwacja systemu HVAC pozwala na jego bezawaryjną pracę, jednak nie optymalizuje jego działania w takim stopniu, jak dodanie sieci wentylatorów typu HVLS.
Można przyjąć, że wentylatory HVLS mogą odgrywać znaczącą rolę w chłodzeniu hal zakładowych, szczególnie w miesiącach letnich i ciepłych. Jednak to nie wszystko – jeszcze większe korzyści można zaobserwować podczas chłodnych miesięcy.
Letni powiew daje przyjemne odczucie
Komfort pracowników nie jest sprawą trywialną. Wykonywane wielokrotnie badania wykazały, że pracownicy, którzy fizycznie nie czują się dobrze, szybko się dekoncentrują i są bardziej podatni na robienie błędów. Jest to szczególnie widoczne w sytuacji zmęczenia gorącem.
Chociaż mniejsze, tradycyjnie montowane na podłodze wentylatory mogą być pomocne w ograniczonych przestrzeniach, to wysoka prędkość strumienia powietrza generowanego przez te urządzenia oraz wysokie poziomy hałasu mogą wpływać negatywnie na pracowników i powodować problemy. Ponadto wentylatory te zużywają relatywnie dużo energii elektrycznej. W porównaniu z nimi wentylatory HVLS zużywają mało energii i dostarczają łagodnego, spokojnego powiewu, który zapewnia duży komfort pracownikom. Ten łagodny nawiew ma znaczący wpływ na temperaturę odczuwaną przez pracowników.
Według publikacji Ministerstwa Zdrowia i Opieki Społecznej USA (U.S. Department of Health and Human Services) zatytułowanej „Pracownicy przebywający w środowiskach o wysokiej temperaturze” („Workers in Hot Environments”), przepływ powietrza z prędkością od 3,2 do 4,8 km/h powoduje uczucie schłodzenia ewaporacyjnego o na poziomie 3,9-6,1°C.
Przedstawmy to w odpowiedniej perspektywie: efektywną temperaturę w magazynie można obniżyć z 28,9°C do 22,8°C przez dodanie wentylatora wymuszającego przepływ powietrza z prędkością 4,8 km/h. Ten efekt chłodzenia może spowodować zwiększenie wydajności pracowników nawet o 35%.
Duży wentylator o średnicy 7,32 m łagodnie wymusza przepływ powietrza na obszarze o powierzchni 2044 m2 i zastępuje od 10 do 20 wentylatorów podłogowych. Na skutek mieszania powietrza wentylatory HVLS wspomagają także układy klimatyzacji, zwiększając ich efektywność i umożliwiając nastawienie wyższej temperatury regulacji, nawet o 2,8°C.
Wentylatory zimowe
Chociaż wydaje się to sprzeczne z intuicją, wentylatory HVLS mogą mieć jeszcze większy wpływ na pracę zakładów przemysłowych w okresie zimowym niż w letnim, szczególnie w dużych obiektach i kompleksach przemysłowych.
Nawet w zakładach posiadających systemy HVAC o dużej wydajności ciepłe powietrze unosi się do góry. Dlatego w wysokich magazynach może powstawać znaczna różnica temperatur pomiędzy obszarem pracy zlokalizowanym przy podłodze, a przestrzeniami pod sufitem. Na skutek ciągłego mieszania powietrza w procesie zwanym destratyfikacją wentylatory HVLS mogą zmniejszyć skalę tego zjawiska, pomagając jednocześnie w zapewnianiu pracownikom bardziej komfortowych warunków, a nawet przyczyniając się do redukcji zużycia energii o wartość do 30%.
Ogrzewanie za pomocą destratyfikacji
Podczas sezonu grzewczego w większości zakładów produkcyjnych i magazynów występuje różnica temperatur pomiędzy przestrzeniami przy podłodze i przy suficie, często wynosząca ponad 11°C, która jest spowodowana unoszeniem się ciepłego (lżejszego) powietrza i opadaniem zimnego (cięższego).
Zwykle temperatura powietrza zwiększa się o 0,3-0,6°C na każde 0,30 m wysokości nad podłogą (czyli o 1-2°C na każdy metr). Systemy ogrzewania muszą pracować pełną parą przez dłuższe okresy, aby utrzymać odpowiednią temperaturę na poziomie podłogi lub nastawioną w regulatorze, co powoduje marnotrawienie cennej energii i niepotrzebne wydatki.
Wentylatory sufitowe HVLS zmniejszają ryzyko negatywnego efektu cieplnego poprzez łagodne przesuwanie, przemieszczanie ciepłego powietrza znajdującego się pod sufitem z powrotem na dół w kierunku podłogi, gdzie jest ono potrzebne. Strumienie powietrza dopływają do podłogi, a następnie rozpływają się poziomo na wysokości 1-1,5 m nad podłogą. W końcu powietrze znów unosi się do góry, gdzie jest ponownie kierowane w dół i cykl się powtarza. Ten efekt mieszania tworzy bardziej równomierny rozkład temperatur w pomieszczeniu, a różnica pomiędzy podłogą a sufitem może wynosić nawet najwyżej 0,6°C. Zakłady wyposażone w wentylatory HVLS zmniejszają obciążenie swoich systemów ogrzewania, zużycie energii i ponoszone na te cele koszty.
Konwencjonalne wysokoobrotowe wentylatory sufitowe nie dają takiego efektu. Chociaż były i są stosowane od lat do wspomagania cyrkulacji powietrza, są nieefektywne w wymuszaniu ruchu ciepłego powietrza w kierunku od sufitu do podłogi. Przy wymuszaniu szybkiego przepływu powietrza przez wentylator mała jego ilość dociera do ludzi pracujących na poziomie podłogi. Tak więc w zakładach wyposażonych w tradycyjne wentylatory sufitowe, pełne korzyści i komfort termiczny wynikające z zastosowania systemu HVAC są na poziomie podłogi osiągane bardzo rzadko.
Oszczędzanie energii i pieniędzy
Ponieważ wentylatory HVLS pracują tak efektywnie, to w ich przypadku zwrot z inwestycji często jest osiągany już po sześciu miesiącach do dwóch lat. Jednak okres ten zależy od zmiennych czynników związanych z zastosowaniem tych wentylatorów.
Jak pokazano w tabeli, oszczędności energii w okresie zimowym są bardzo istotne. Wykorzystując wentylatory HVLS do łagodnego mieszania ciepłego powietrza z okolic sufitu z zimnym z okolic podłogi, użytkownicy mogą zmniejszyć swoje rachunki za ogrzewanie o 20-30%.
Ważne aspekty do rozważenia
Niektóre ze zmiennych w obliczeniach zwrotu z inwestycji (ROI) obejmują przeszkody, takie jak regały paletowe, maszyny, opracowanie produktu, obszary pracy personelu oraz ogólny układ budynku. Wentylatory o większych średnicach będą spychać powietrze dalej w dół regałów i nad przeszkodami. Wentylatory o mniejszej średnicy mogą być najbardziej efektywne w specyficznych obszarach roboczych lub tam, gdzie przestrzeń instalacyjna jest ograniczona.
Dostawcy wentylatorów mogą pomóc klientom w skonfigurowaniu właściwego dla danej aplikacji łańcucha wentylatorów, wyznaczając taką ich liczbę, wielkość i lokalizację, która przyniesie największe korzyści z inwestycji.
Dostawcy zwykle będą też mogli zainstalować wentylatory w przypadku, gdy dany zakład nie ma własnych fachowców. Podczas gdy sama koncepcja jest podstawowa dla wszystkich producentów wentylatorów HVLS, to istotne są następujące parametry konstrukcyjne i techniczne tych urządzeń i wymagają przeanalizowania: kształt i liczba łopat, nachylenie łopat, konstrukcja piasty, połączenie łopat z piastą oraz bezpieczeństwo pracy. Działanie wentylatorów o różnych konstrukcjach jest zróżnicowane – wpływa na jednolitość ruchu powietrza bezpośrednio pod wentylatorem, zaś wysokość i zasięg strumienia powietrza wypływającego z wentylatora zależy od jego średnicy.
Podsumowanie
Niezależnie od pory roku czy aplikacji, w której wykonywana jest regulacja temperatury – wentylatory HVLS mogą przynieść wiele korzyści. Nie tylko poprawią one klimatyzację pomieszczeń w celu zapewnienia ludziom komfortowych warunków pracy i zabezpieczenia produktów, ale przyczynią się do ograniczenia zużycia energii oraz sprawią mniej kłopotów niż tradycyjne, wysokoobrotowe wentylatory podłogowe. Wykorzystanie zalet wentylatorów HVLS wymaga zarówno dokładnej analizy każdej ich aplikacji, jak i każdej konstrukcji tych urządzeń.
Autorzy: Perry Knutson jest dyrektorem ds. technicznych w firmie Rite-Hite Doors. Brad Stone jest dyrektorem ds. technicznych w firmie Rite-Hite Products.
