Лазер на службе порядка: новые пылесосы Dyson
Компания Dyson представила сразу несколько новинок в своём пылесосном арсенале: 5 циклонных моделей, которые уже появились в продаже. И хоть Хабр не про пылесосы, обойти вниманием эти шедевры инженерной мысли нельзя — всё ж не у каждого стартапа на счету более 10 тысяч патентов. Да и современные пылесосы это скорее гаджеты и компьютеры, чем скучный раздел «бытовая техника».
В целом устройства этой компании не нуждаются в представлении — если вы являетесь владельцем какой-нибудь из моделей, заставить себя взяться за что-то другое будет непросто. Однако инженеры не захотели останавливаться и постарались сделать продукты ещё круче, что в условиях пандемии (когда многие из нас сидят дома) особенно актуально — чистота и порядок в доме стали важны как никогда.
Dyson Micro
Первая новинка и самая скромная по возможностям модель, но она же и самая доступная. И самая лёгкая — всего 1,5 кг. А значит и самая манёвренная.
Внутри — гипердимовый двигатель (скорость вращения — 105 тысяч оборотов в минуту), 8 циклонов (маленьких да удаленьких — создают силу в 96 000g, что позволяет удалять из воздушного потока даже самую мелкую пыль) и 5-ступенчатая система фильтрации. Вместо уменьшения фильтра инженеры уменьшили размеры байонетных соединений, чтобы осталось достаточно места для фильтрующего материала (его там 1,6 метра, а сложен он 122 раза).
Мощность всасывания составляет 50 аВт (аэроВатт), а время автономной работы на одном заряде аккумулятора — всего 20 минут. По своему опыту могу сказать, что такого времени работы хватит лишь на небольшие объекты (маленькие квартиры, машины и т.д.). Объём контейнера — 0,2 л, но это не так страшно, если помнить о трёх вещах: а) что в отличие от устройств с мешками для пыли, циклонная система работает на полную мощность даже при заполненном контейнере; б) что во время уборки контейнер не так-то быстро заполняется — если совсем не зарастать в пыли; в) что контейнер всегда можно легко и быстро очистить.
Кстати, арифметика примерно такая: контейнера на 0,3 л хватает для помещения площадью около 50 кв.м., в то время как для более крупных помещений (50-100 кв.м.) лучше иметь 0,5–0,6 л.
Для включения устройства используется кнопка, а не привычный курок; зато это должно стать более удобным решением при смене рук во время уборки. В комплекте среди насадок есть облегчённая на 45% версия с мягким валиком.
Dyson V12 Detect Slim
Более интересная, на мой взгляд, модель, которая оснащена дебютной в отрасли технологией — лазером.
Одна из комплектных насадок пылесоса (с мягким валиком) оснащена зелёным лазером, который во время работы создаёт веерообразный поток света на убираемой поверхности. Как несложно догадаться, такое конструктивное решение позволяет подсвечивать перед щёткой ту пыль, которую обычно не видно. Это позволяет не только убираться более тщательно, но и сократить время уборки.
На этом инновации не заканчиваются. Внутри новинки установили пьезоэлектрический датчик, который отвечает за акустическое распознавание пыли. Антистатические щетинки из углеродного волокна собирают пыль, отправляют датчику на входе в контейнер, где тот вычисляет размер и количество частиц. Всё это происходит 15 000 раз в секунду. Напрашивается вопрос — зачем? Как говорится, «во-первых, это красиво» — качественно-количественная информация о собираемой пыли выводится на встроенный экран (где в прошлых моделях выводился текущий режим и оставшееся время работы).
Ну а во-вторых, и главное, такое решение позволило улучшить режим «Auto»: в зависимости от количества пыли датчик автоматически регулирует мощность. Если раньше пылесосы «усиливались» только на коврах, то сейчас — везде, в зависимости от загрязнения.
Количество циклонов внутри — 11, а мощность всасывания втрое больше предыдущей модели — 150 аВт. Втрое больше и время автономной работы — до 60 минут.
Из конструктивных особенностей: более компактные трубки и насадки, кнопка вместо курка, а также съёмный «с завода» аккумулятор: это упрощает замену аккумулятора (если с ним вдруг что-то случится) и позволяет использовать несколько аккумуляторов в случае, когда одного вдруг будет не хватать.
Dyson V15 Detect
Флагманская модель, лучше которой уже вряд ли что-то придумают =) Мощный гипердимовый двигатель (в этой модификации уже 125 000 оборотов), массив из 14 циклонов (создают центробежную силу в 100 000g) и впечатляющая мощность всасывания в 230 аВт. Объём контейнера составляет 0,76 литра, время автономной работы до 60 минут (или до 120 для комплектации Absolute extra, где поставляется второй аккумулятор) — с такими характеристиками можно тщательно убрать даже самую большую квартиру.
Модель также оснащена лазерной щёткой для обнаружения «невидимой» пыли, пьезодатчиком (и экраном), что позволяет ускорить и улучшить процесс уборки. Помочь в этом должны и две новые насадки, которые научились бороться с наматыванием волос и шерсти. У одной щётки (с высоким крутящим моментом) это происходит за счёт 56 поликарбонатных зубчиков (выглядят как расчёска), которые не позволяют волосам накручиваться на вал и счищают их в контейнер; а вторая — мини-турбощётка борется с волосами и шерстью за счёт формы в виде конуса с винтом Архимеда. Такая конструкция скатывает волосы в шарик и отправляет всё туда же, в контейнер. Владельцы длинношерстных животных, ликуйте!
В отличие от представленных выше моделей, V15 оснащён курком, а не кнопкой.
Dyson Outsize
Обновилась и модель Dyson V11, которая получила название Dyson Outsize — с увеличенным на 150% контейнером для пыли и мусора и увеличенной на 25% насадкой с высоким крутящим моментом. 220 аВт, 14 циклонов, лазер, ЖК-дисплей (но без пьезодатчика) и до 120 минут работы — набор для настоящих фанатов чистоты =)
Мощность всасывания: что это такое и как будем измерять
Содержание:
Определение
Мощность всасывания — это одна из ключевых характеристик любого пылесоса. Для эффективного удаления загрязнений пылесос должен засасывать как можно больше воздуха. Однако в месте соприкосновения щетки с очищаемой поверхностью создается повышенное сопротивление, которое нужно преодолеть, то есть создать достаточное разрежение, без существенного уменьшения воздушного потока. Только так можно поддержать скорость движения воздуха, которой будет достаточно для перемещения загрязнений с убираемой поверхности и далее до фильтров пылесоса.
Мощность всасывания (Вт) = поток (м 3 /с) × разрежение (Па)
Рассчитанную таким образом мощность всасывания можно сравнить с потреблением пылесосом электроэнергии (если это возможно) и определить эффективность всасывающей системы пылесоса.
Описание методики
Для определения разрежения мы использовали дифференциальный манометр с пределами измерения ±34 кПа. Входное отверстие для измерения давления имеет диаметр 1 мм и просверлено по диаметру в стенке стальной «дюймовой» трубы с гладкой внутренней поверхностью (внутренний диаметр трубы 28 мм, толщина стенок примерно 3 мм). Такая конфигурация, согласно изученным материалам, позволяет достаточно точно определять давление (разрежение) в потоке воздуха. К этому отверстию через переходник и гибкую трубку подключался второй (отрицательный) штуцер дифференциального манометра. Первый штуцер оставался не подключенным, то есть мы измеряем разрежение в трубе относительно окружающей среды.
Трубы, сочленения и крыльчатка анемометра уже создают некоторое сопротивление потоку воздуха, однако оно фиксированное и относительно небольшое, тогда как при реальном использовании пылесоса сопротивление меняется в зависимости от используемой насадки/щетки, от типа убираемой поверхности и т. д. Для создания переменного сопротивления стенд был дополнен задвижкой типового размера в 1 дюйм. Внешний вид конструкции в сборе показан на фотографии ниже:
В месте забора воздуха установлена крыльчатка анемометра ( 1 ), далее гибкий переходник-адаптер ( 2 ), затем жесткий пластиковый переходник ( 3 ), короткая дюймовая труба ( 4 ), задвижка ( 5 ), длинная дюймовая труба ( 6 ) с отверстием для подключения манометра, стыковка с трубой пылесоса ( 7 ). Герметизация соединений, там, где это необходимо, выполняется с помощь изоляционной ленты из ПВХ или с помощью отрезков велосипедной камеры. Приборы на фотографии слева направо: анемометр ( 8 ), манометр ( 9 ), ваттметр ( 10 ). Отметим, что при определении силы всасывания пылесос к стенду подключается без насадок и с минимальной рабочей конфигурацией входных патрубков и труб. В случае обычного пылесоса это означает подключение к торцу гибкого шланга (к нему уже, как правило, можно подключать рабочие щетки и насадки). Связано это с тем, что мы хотим определить мощность всасывания, которая может быть задействована непосредственно для уборки. При этом пылесос оснащается всеми штатными фильтрами (по возможности новыми, в крайнем случае, хорошо очищенными и/или вымытыми), пустым пылесборником, если пылесос без мешка для сбора пыли, или новым мешком для пыли в противоположном случае. Пример рабочей конфигурации приведен на фотографии выше.
Пример
π×(62/1000) 2 /4×16,87×4,36×1000 = 222 Вт
Эффективность (КПД) составляет 222/1303×100 = 17%
Проведем серию замеров. В первой точке задвижка открыта полностью, в следующих точках задвижка последовательно закрывается на 1/2-1/4 оборота штурвала вплоть до полного перекрытия.
Сначала рассмотрим график зависимости потока воздуха от разрежения (в качестве характеристики производительности вентиляторов обычно приводят зависимость разрежения/давления от потока воздуха, но наш вариант графика больше соответствует проведенному эксперименту):
Видно, что закрывая задвижку, мы увеличиваем сопротивление, что, в свою очередь, приводит к уменьшению потока и увеличению разрежения. Поток монотонно уменьшается до некоторого предела разрежения, после которого, видимо, открывается предохранительный клапан (он же индикатор переполнения пылесборника) — это сопровождается резким уменьшением потока (воздух начинает подсасываться и через клапан) и некоторым уменьшением разрежения. Далее поток продолжает монотонно уменьшаться, и, когда задвижка полностью закрыта, поток уменьшается до нуля, а разрежение возрастает до максимума.
Теперь рассмотрим график зависимости мощности всасывания от разрежения:
Сначала обсудим крайние точки. Начало измерений: задвижка полностью открыта, мощность всасывания относительно низкая, так как сопротивление, которое измерительный стенд оказывает потоку воздуха, не очень велико и сопоставимо с сопротивлением остальной части пути, по которому проходит воздух, и на преодоление которого тратится мощность вентилятора пылесоса — гибкий патрубок пылесоса, мешок для сбора пыли, фильтры. Последняя точка замера параметров: задвижка полностью закрыта, поток воздуха равен нулю, то есть никакой полезной работы совершаться не может, соответственно и мощность всасывания по определению равна нулю. Между этими точками мощность всасывания выходит на максимум, так как увеличивается сопротивление движению воздуха через измерительный стенд, и большая доля мощности вентилятора пылесоса тратится на преодоление этого сопротивления. В реальных условиях эксплуатации именно эта доля задействуется на совершение полезной работы — на очистку. При этом максимум соответствует очень сильному перекрытию просвета в задвижке. После максимума (полезная) мощность всасывания уменьшается, так как разрежение сильно возрастает, поток воздуха через стенд уменьшается, а паразитный подсос через стыки в частях пылесоса на пути движения воздуха, наоборот, увеличивается (на что тоже тратится мощность вентилятора). Также с уменьшением потока воздуха, видимо, уменьшается и эффективность собственно вентилятора. Резкий излом на данном графике, связан, как мы предположили выше, с открытием предохранительного клапана.
Таким образом, мощность всасывания зависит от сопротивления чистящей насадки. Собственно, это согласуется и с житейским опытом: если хочется очистить что-то очень грязное и от очень прилипчивого мусора, то используется щелевая насадка, а не широкая щетка. Можно предположить, что в характеристиках пылесоса производитель указывает именно максимальную мощность всасывания. В случае данного пылесоса максимальная реальная мощность всасывания равна примерно 480 Вт (на максимум мы могли и не попасть). Это даже выше указанных 400 Вт, но не забывайте, что мы убрали выпускной HEPA-фильтр, который оказывал бы существенное сопротивление и значительно снизил бы полезную мощность всасывания.
Приведем график зависимости потребляемой из электросети мощности от создаваемого разрежения:
С ростом разрежения (что соответствует уменьшению потока воздуха — мы закрываем задвижку) уменьшается потребляемая мощность, что, видимо, является типичным поведением в случае центробежного вентилятора с рабочим колесом с радиальными лопастями (именно такие обычно используются в пылесосах).
На последнем графике приведен коэффициент полезного действия (КПД), или доля в процентах мощности всасывания от потребляемой от электросети мощности в зависимости от создаваемого разрежения:
Этот график похож на зависимость мощности всасывания от создаваемого разрежения, но так как потребляемая мощность уменьшается, то максимальный КПД достигается непосредственно перед изломом на графике.
Выводы
В данной статье дано определение мощности всасывания и показана важность этой характеристики в качестве одного из параметров, определяющих качество пылесоса как машины для уборки мусора. Приведено описание стенда, с помощью которого можно определять мощность всасывания при различном сопротивлении воздушному потоку. В качестве примера приведены и обсуждены результаты, полученные для типичного бытового напольного пылесоса. В дальнейшем определение мощности всасывания по описанной методике будет проводиться в рамках тестирования бытовых пылесосов.
Мощность всасывания: что это такое и как ее измерять
Содержание
Содержание
Количество нулей, указанное на корпусе пылесоса, способно вскружить голову неискушенному пользователю, однако оно не в полной мере характеризует способность устройства втягивать пыль. Больший интерес в характеристиках пылесосов представляет мощность всасывания. О ней и поговорим в материале.
Определение мощности всасывания
В общем понимании, мощность — это величина, характеризующая скорость передачи энергии (выполнения работы) в единицу времени. В механике, электротехнике, термодинамике и т. д. существуют свои определения мощности, но общего принципа физической величины это не меняет. К примеру, в механике под мощностью понимается работа, проделанная в единицу времени, в электротехнике — энергия, затраченная или полученная в течение все той же единицы времени.
Касательно вакуумных систем, а пылесосы относятся именно к ним, существует понятие мощности всасывания, т. е. способности пылесоса втянуть в себя какой-то объем воздуха в течение определенного времени. Согласно принципу работы пылесоса, для того, чтобы создать поток, который устремится внутрь корпуса, необходимо создать внутри разрежение (зону низкого давления). Чем выше разрежение, тем активнее туда устремятся воздух и пыль.
Таким образом, мощность всасывания является произведением потока (объема) воздуха на величину разрежения.
Мощность всасывания = Поток × Разрежение
Измеряется мощность всасывания, как и другие разновидности мощностей, в ваттах.
Есть и другие единицы измерения «воздушной мощности», именуемые аэроваттами. По сути, это та же самая физическая единица, но для простоты восприятия ее назвали несколько иначе. Поскольку аэроватты не входят в перечень физических единиц, включенных в международную систему единиц СИ, то технически правильнее будет измерять мощность в привычных ваттах.
Отличие мощности всасывания от электрической мощности
Как видно из данного выше определения, мощность всасывания характеризует работу вакуумной системы пылесоса. В то время, как под электрической мощностью понимается энергия, затрачиваемая на работу электродвигателя пылесоса.
Это абсолютно разные величины и абсолютно разные характеристики пылесоса!
Каждая из них важна для определения эффективности пылесоса, но всасывающую способность характеризует именно мощность всасывания.
Что касается порядка цифр для каждого вида мощности, дела обстоят следующим образом. Электрическая мощность — это не что иное как мощность электродвигателя пылесоса. Ее значения находятся в пределах 500–2000 Вт. Мощность всасывания — вычисляемая величина, на значение которой оказывает влияние множество факторов:
Как правило, значение мощности всасывания для пылесосов бытового назначения, находится в пределах 150-400 Вт. Чем выше этот показатель, тем лучше аппарат засасывает мусор и пыль.
Методика замера мощности всасывания
Методика определения мощности всасывания подразумевает измерение величины воздушного потока и разрежения, создаваемого в вакуумной системе. Один из вариантов измерительного стенда приведен на схеме.
Воздушный поток вычисляется путем умножения скорости воздуха (показания анемометра) на сечение магистрали, подключенной к прибору. Разрежение измеряется вакуумметром, или, как показано на схеме, дифференциальным манометром. Его использование более предпочтительно, поскольку прибор имеет два датчика для измерения (разрежения и избыточного давления). Датчик избыточного давления к системе не подключается. Он измеряет атмосферное давление, а его показания используют для вычисления разности между нормальным давлением и давлением в вакуумной системе. Разница показаний датчиков есть не что иное, как значение разрежения, создаваемого внутри корпуса.
Произведение измеренных величин потока и разрежения дает мощность всасывания.
Здесь важно понимать, что любое препятствие на пути воздушного потока (мешок для мусора, система фильтров и т. д.) снижает скорость воздушного потока и, как следствие, негативно сказывается на величине значения мощности всасывания, существенно снижая ее. Также недопустим паразитный подсос воздуха, вызванный неисправностями пылесоса (трещины в шланге, корпусе, неплотно закрытые крышки и т. д.), поскольку поступление воздуха извне снижает величину полезного потока.
Единого стандарта, в соответствии с которым определяют мощность всасывания, не существует. В настоящее время он находится в разработке. Поэтому производители пылесосов измеряют мощность в своих испытательных лабораториях, руководствуясь внутренними регламентами и процедурами. Причем далеко не всегда значения мощности всасывания у конкретной модели становятся достоянием общественности. Правил, предписывающих ее указывать, не существует.
Наличие этого параметра в техническом паспорте пылесоса — признак хорошего тона и уважительного отношения к потребителю.
Определяем мощность всасывания конкретных моделей пылесоса
Существует несколько типов внутреннего устройства пылесосов, в которых для очистки воздуха используются различные виды пылесборников:
Устройство и принцип действия пылесосов различных конструкций подробно рассмотрен в материале блога DNS.
Как уже говорилось ранее, значение электрической мощности и мощности всасывания важны для определения эффективности пылесоса, его коэффициента полезного действия (КПД).
КПД = Мощность всасывания / Электрическую мощность × 100, (%)
Для иллюстрации эффективности пылесосов различных систем, в рамках материала составим небольшой рейтинг, в который включим по одной модели каждого типа.
Выбор претендентов в каждой номинации предоставим пользователям, установив значение фильтра сортировки в положение «Сначала популярные», и рассчитаем соотношение мощностей для первой модели из сформированного списка.
Среди пылесосов с мешком, чести участвовать в нашем импровизированном рейтинге удостоилась модель Bosch BSGL3MULT3.
Отношение мощности всасывания к электрической мощности составляет 12,5 %, что объясняется наличием серьезного препятствия на пути прохождения воздуха — там установлен мешок для сбора мусора. По мере его заполнения КПД пылесоса будет дополнительно снижаться.
В качестве испытуемого среди пылесосов с аквафильтром, пользователи определили Thomas Twin Tiger.
Показатель его эффективности составляет:
КПД = 300 / 1600 × 100 = 18,75 %
В такой конструкции небольшое сопротивление потоку оказывают аквафильтр и система фильтрации, в частности HEPA-фильтр, особенно если он не новый и уже успел засориться.
Среди пылесосов с контейнером лидером по популярности среди пользователей стал Samsung SC4520.
Его эффективность составила 21,875 %, что объясняется минимальным количеством препятствий на пути прохождения воздушного потока.
Вне конкурса в рейтинг был включен еще один аппарат — Dyson Cinetic Big Ball Animalpro 2.
Его выбор не случаен. Во-первых, интересно посмотреть результаты от законодателя моды среди пылесосов циклонного типа. Во-вторых, любопытно узнать возможности устройства мультициклонного типа. Т. е. аппарата, функции по очистке воздуха в котором делегированы не одному циклону, а целому каскаду циклонных очистителей воздуха. Наличие нескольких циклонных фильтров позволяет существенно снизить мощность электродвигателя, действуя не в ущерб эффективности устройства, что и доказывает наш расчет.
КПД = 164 / 700 × 100 = 23,42 %
