Какое разряжение создает пылесос

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.

Получаем, что при прочих равных условиях эффективность уборки определяется потоком воздуха и создаваемым при этом разрежением. Произведение этих двух величин и является мощностью всасывания. Обычно ее измеряют в ваттах. Считается, что для пылесосов с вертикальной компоновкой достаточно иметь мощность всасывания в 100 Вт, а для напольных пылесосов — 200 Вт. Производители и, например, организация ASTM International , занимающаяся разработкой стандартов, предлагают свои формулы для расчета так называемых «воздушных ваттов» (airwatt) с использованием воздушного потока и разрежения, выраженных в различных единицах измерения. Мы будем придерживаться Международной системы единиц и рассчитывать мощность всасывания в ваттах:

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

Согласно нашей методике, величина воздушного потока определяется с помощью ручного крыльчатого анемометра. Данный прибор позволяет определять скорость воздушного потока в м/с. Умножив ее на сечение воздуховода в м 2 , мы получим поток в м 3 /с. В данном случае оказалось возможным пустить весь поток через рабочее сечение анемометра. Диаметр сечения равен 62 мм, что дает площадь примерно 3,02×10 -3 м 2 .

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

Пробное тестирование мы провели с нашим офисным пылесосом. Пылесос старый, побывавший в передрягах, поэтому гибкий рукав чинен в нескольких местах, мешок для пыли совместимый, а не оригинальный, и выходной фильтр HEPA не установлен, так как он безвозвратно утратил свои функции. Модель пылесоса — LG VC3728SQ , заявленная потребляемая мощность — 1800 Вт, а мощность всасывания — 400 Вт. Показания приборов на фотографии выше (задвижка открыта): скорость потока 16,87 м/с (и температура 22,9°С), давление −4,36 кПа, напряжение в сети 216,6 В, сила тока 6,16 А, потребляемая от сети мощность 1303 Вт. В данном случае мощность всасывания равна:

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.

Постараюсь привести реально значимые данные, отсеивая "маркетинговый шум".

Обновлено 8 мая 11:50

1. Определитесь с типом уборки. Считаю, что большинству подойдёт традиционный пылесос сухой очистки. Негативный опыт использования бюджетных моделей часто вынуждает искать принципиально другие, однако пылесосы для влажной уборки (моющие, паровые) скорее дополняют, нежели заменяют обычные из-за ряда специфических особенностей. Габариты, масса, дополнительное время для просушки очищенных поверхностей и сложность очистки самого пылесоса – всё это говорит не в пользу моющих моделей и не позволяет рекомендовать их для повседневной уборки. Скорее, они нужны для "генералки" или устранения проливов на ковры и мебель. Если в доме есть животные, маленькие дети или большие свиньи – моющий пылесос вам нужен, иначе – нет.
Роботизированные пылесосы способны повысить степень крутизны, но не чистоты дома. При стоимости десятка серьёзных моделей ручных пылесосов они уступают им по всем параметрам.

2. Решите для себя: брать пылесос с циклонным фильтром или пылесборником в виде мешка. Преимущество первого типа заключается в отсутствии расходных материалов и простоте первичной очистки самого пылесоса. Разделение пыли на крупную и мелкодисперсную в сочетании с вихревым направлением потока воздуха способствует сохранению силы всасывания в течение всего времени уборки. Плюсам второго типа являются изначально большая сила всасывания (при прочих равных параметрах) и, как следствие – более быстрая очистка без повторных проходов, особенно в начале уборки.
Если изготовитель не сильно увлекался дизайнерскими изысками, то найти подходящие одноразовые (бумажные) или многоразовые тканевые мешки труда не составит. Реально через год – полтора использования все фильтрующие элементы циклонных пылесосов стоит менять. При всех уверениях в "вечности", они забиваются тонкой пылью, разрушаются и становятся источником неприятного запаха. Их промывка либо невозможна в силу конструктивных особенностей, либо не даёт ожидаемых результатов. По затратам замена сложных (часто – многокомпонентных) фильтрующих элементов у циклонных пылесосов раз в год сопоставима с периодической заменой более простых мешков пылесборников.

3. Определитесь с ценой. Элементарная логика подсказывает, что пылесос не должен стоить дороже тех ковров и мебели, которую вы собираетесь им чистить. Среди эксклюзивных моделей стоимостью выше $USD 500 нет ни одной, которая окупилась бы в процессе расчетного периода эксплуатации или обладала бы реальными преимуществами.

4. Обратите внимание на технические параметры. Самый важный из них – создаваемое разряжение, также называемое "мощностью всасывания". С точки зрения физики это отрицательное давление, которое следует измерять в Паскалях или хотя бы внесистемных единицах. Однако с тяжёлой руки маркетологов, вместо кПа и мбар на коробках часто красуются "аэродинамические ватты", которые неизвестно как измеряются. Однозначного способа сопоставить эти "Ватты" Паскалям нет, однако с массой оговорок таблица соответствия могла бы выглядеть так:

"Вт"	кПа	мбар
550	39	391
500	36	355
450	32	320
420	30	298
400	28	284
380	27	270
360	26	256
350	25	249
330	23	234
300	21	213
285	20	202
280	20	199
255	18	181
250	18	178
200	14	142
150	11	107
115	8	82
100	7	71
1	0,071	0,71

Красным цветом выделены автомобильные, детские и субкомпактные пылесосы; жёлтым – компактные и моющие; синим – циклонные; зелёным – полноразмерные с мешком для сбора пыли. Строка внизу добавлена для удобства пересчёта произвольного значения "аэродинамических ватт" в единицы измерения давления.

5. Оцените качество сборки. Общий вид должен внушать надёжность, все крепления фиксироваться чётко и легко сниматься. Основная труба – телескопическая, металлическая (сталь, алюминий) или из композитного пластика. Шланг – достаточно гибкий, но при этом прочный и не сминающийся при перекручивании. Резиновые бортики на корпусе помогут уберечь от царапин как мебель, так и сам пылесос.

6. Посмотрите комплектацию и способ хранения принадлежностей. Турбощётка и щелевая насадка действительно необходимы, остальному же обычно легко найти замену. Первая позволит удалить волосы любовниц, шерсть любовников и нитки даже с длинноворсовых ковров, а вторая – пропылесосить плинтус, углы и стыки. Также щелевая насадка нужна для эффективной работы в режиме выдува и отлично подходит для бесконтактной очистки внутреннего пространства системного блока.
Обратите внимание на то, что продающиеся отдельно "универсальные" турбощётки сильно уступают фирменным. Поэтому вариант доукомплековать пылесос самостоятельно – довольно сомнительный.
Фильтр тонкой очистки просто должен быть. Его тип (HEPA, водяной, электростатический) принципиального значения не имеет. Любой из них улавливает как мельчайшую пыль, так и углеродные частицы, появляющиеся в выдуваемом воздухе из-за износа щёток электродвигателя. Вопрос лишь в проценте её улавливания, и здесь стоит заглянуть в выписку из стандарта DIN EN 1822-1:1998.

Функции пылесоса зависят от его типа, устройства могут быть предназначены для сухой, а также для влажной уборки. Кроме того, некоторым приборам доступен даже сбор жидкостей.

Насколько качественно будет выполнена уборка, зависит от различных технических характеристик. Одна из основных — мощность, с которой загрязнения втягиваются в агрегат. Разберемся, что включает в себя это понятие.

Мощность всасывания — важная характеристика пылесоса

Выбирая пылесос, необходимо обращать внимание на данный показатель устройства, потому что именно от него будет зависеть эффективность проведённой уборки.

Что такое мощность всасывания

Это одна из важнейших характеристик любого пылесоса. Она указывает то количество воздуха, которое устройство может пропустить через себя за определённый промежуток времени.

Если бытовая техника перерабатывает большие объемы, значит, загрязнение будет удаляться достаточно легко.

Мощность всасывания зависит от потока воздуха, а также таким понятием, как разряжение (преодоление силы этого потока).

Первый из указанных критериев показывает объём пропускаемого через прибор воздуха за единицу времени, а второй характеризует способность всасывания пыли.

В быту мы нередко проверяем уровень всасывания, приложив щетку пылесоса к ладони или листу бумаги. Ощутимое втягивание воздушной струи говорит о хорошей работе устройства.

СПРАВКА. Если поток воздуха недостаточно сильный, то частицы пыли останутся на поверхности.

Важно, чтобы агрегат не только просто гудел, но и убирал.

От чего зависит мощность всасывания

Существует несколько факторов, влияющих на важный параметр устройства.

Конструкция

Есть несколько разновидностей пылесосов, например, с водным фильтром или мешочным пылесборником. Эти составляющие влияют на всасывание пыли. А в некоторых случаях и состояние самого фильтра. Например, при наполнении тканевого или бумажного мешка мощность втягивания падает.

Тип фильтра

Многоуровневая система фильтрации в конструкции характеризуется меньшей мощностью всасывания.

Небольшие фильтры мешают воздуху перемещаться со значительной скоростью, при этом пыль задерживается в больших количествах.

По мере заполнения пылесборника уровень всасывания может значительно снижаться. Это относится ко всем приборам, кроме бытовой техники, оснащенной аквафильтром.

Качественная сборка

Не стоит забывать про свойство сборки. Если она представлена на высоком уровне, тогда пользователю будет легче избавиться от частичек пыли в доме.

Если вам досталась некачественная модель, не удивляйтесь, что воздух будет всасываться плохо.

В этом случае даже при одинаковых показателях один пылесос справляется с работой лучше, чем другой. Причиной этого становится качество выполнения каждой детали, их соответствие друг другу, отсутствие щелей и небольших зазоров между составными частями прибора.

Приобретая агрегат, стоит обратить внимание на его внешний вид, убедиться, что все детали надежно закреплены, прочно зафиксированы, легко отсоединяются и присоединяются.

Достаточно гибким должен быть шланг, при этом он не должен сминаться при скручивании.

Где указана мощность всасывания

Итак, мы убедились, что данный параметр чрезвычайно важен при использовании прибора. Теперь необходимо разобраться, где и как производитель указывает его.

Саму информацию об этом можно найти в инструкциях или в техпаспорте, которые прилагаются при приобретении техники.

Мощность принято обозначать буквой W. Следует учесть, что само понятие мощности имеет несколько значений. Традиционно, говоря о бытовой технике, мы под этим словом понимаем электроэнергию, которую прибор потребляет в процессе использования.

В нашем случае мы используем другое значение, имея в виду производительность техники.

На корпусе аппарата буквой W чаще всего указывается именно потребляемая мощность. Во многих случаях она выше, чем показатель всасывания. Желая создать впечатление мощного устройства, производитель указывает более высокую цифру. Но к всасыванию она не имеет прямого отношения.

Совет. Если вы обнаружили на корпусе агрегата только потребляемую мощность, обратитесь к паспорту пылесоса. Дополнительные сведения можно найти и в интернете, она должна быть непосредственно на сайте продавца компании и фирм изготовителей.

Характеристика пылесосов по мощности всасывания

После того как нужные параметры найдены, необходимо понять, что они обозначают.

Виды мощности всасывания современных пылесосов

В настоящее время выпускают устройства со среднеэффективным (250-300 Вт) и максимальным (до 480 Вт) по мощности всасыванием. Чтобы понять, какая из них оптимальна для вас, объясним обозначают понятия.

Среднеэффективность указывает показатель, с которым пылесос равномерно, на протяжении всей уборки, выполняет свою работу.

Максимальный уровень достигается в первые же секунды работы. Однако не стоит ориентировать на максимальную мощность, так как она считается действительной только в идеальных условиях (при пустом пылесборнике), а через некоторое время показатели падают (5–10 секунд).

Среднеэффективные критерий ниже максимального примерно на треть.

Важно! Чем больше мощность всасывания, тем быстрее будет изнашиваться двигатель пылесоса, а также возможна преждевременная потеря внешнего вида обивок, ковровых покрытий и прочих поверхностей.

Устройства с регулятором мощности всасывания

Сегодня торговля предлагает пылесосы, в которых мощность всасывания не является неизменной, установленной в процессе создания бытовой техники. Хозяин устройства может сам увеличивать или уменьшать ее, если он приобрел агрегат, оснащенный дополнительной функцией регулирования данного параметра.

Сама делает процесс уборки более удобным и комфортным. Это экономит как время, так и силы.

Различают два способа установки параметра.

• Механическая регулировка. Владельцу придётся вручную переключать значения мощности пылесоса — от минимального до максимального.
• Цифровая. Она имеется у современных производителей. Такое устройство управляется с помощью пульта, то есть дистанционно. Вам не придётся наклоняться или приближаться к нему, что делает уборку намного удобной. Сам регулятор находится всегда под рукой — на шланге.

СПРАВКА! Стоит помнить, что дистанционное управление устроено с применением электронной техники. Поэтому после влажной чистки необходимо снимать пульт.

Однако данный вариант не из дешёвых. Если вы нашли пылесос хорошего качества, который включает в себя все желательные характеристики, возможно, нет надобности переплачивать за навороченное дополнение.

Учет мощности всасывания при выборе пылесоса

Стоит понимать, что для целесообразной покупки важно опираться не только на саму мощность электроприбора, но и на мощность всасывания. Имейте в виду, что распространенное мнение о том, что чем больше уровень расходования электричества, тем лучше работоспособность пылесоса, — это миф. Оптимальная мощность подбирается индивидуально.

Качество чистки зависит от того, насколько хорошо пылесос засасывает пыль. Предлагаем информацию, которая поможет понять, техника какой мощности должна быть у вас дома.

Какая мощность всасывания необходима при уборке

Пять уровней мощности, которые предназначены для определённых видов уборки.

• До 300 Ватт — очень низкая. Подойдёт для того, чтобы постоянно поддерживать чистоту, а также для автомобильных мини-пылесосов. Обычно такие конструкции приобретают аллергики, которые нуждаются в уборке на постоянной основе. Однако высока вероятность того, что изделие будет значительно быстро изнашиваться из-за частого использования.
• 350 Ватт — с такими параметрами торговля предлагает маломощные бюджетные пылесосы. Они предназначены для паркетной поверхности, линолеума или же плитки. Не стоит использовать для чистки мягкой мебели, так как результативность действий будет ниже ожидаемой. Такая характеристика вполне подойдёт для обычного применения.
• 400 Ватт — хорошая мощность, если в вашем доме проживает питомец, то устройство с такими показателями легко справятся с шерстью. Легко засасывает даже мелкие волосы, нитки и отлично чистит ковры.
• 450 Ватт — мощное устройство. Достаёт пыль из длинноворсовых покрытий, без труда чистит различные виды ковров и мебели.
• 500 Ватт — максимальная мощность. Приборы рекомендованы, когда есть необходимость в тщательных уборках или в помещении множество пылеобразующих предметов, но их чистка совершается редко.

Рекомендации по выбору пылесоса по мощности всасывания

Если в вашем доме нет детей или же домашних животных, из-за которых накапливается большое количество шерсти, то достаточно будет мощность 300 Ватт. Пылесос прекрасно справится с линолеумом и ламинатом и без проблем наведёт порядок. Поэтому в данном случае лучше сэкономить денег при покупке и энергии при эксплуатации прибора.
Однако если вы владелец ковров с длинным ворсом, хозяин линяющих питомцев, то однозначно требуется пылесос с мощностью более 300 Ватт. Это же касается больших семейств или семей с маленькими детьми и постоянными уборками. На устройства с показателями ниже 250 Ватт в этом случае не стоит даже обращать внимания.

Теперь вы сможете правильно определить, какой прибор вам нужен. Останется только выбрать из всей линейки бытовых устройств то, которое оптимально по соотношению цены и качества.