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为什么高端风扇的送风更接近自然风?

应对炎炎夏日,你喜欢空调的风,电风扇的风,还是自然界的风?

很多人都通过空调把室温降下来,而我家的空调并未常开,反而一直沿用着从1880年发明至今的电风扇。

对风扇的挑剔让我执着于对风的感知。你能通过触觉感受到风是否舒爽,通过听觉感受风是否嘈杂,这也正是很多风扇厂商更迭产品时不断攻克的两个技术方向。

01 为什么自然界的风更舒服?

想象一下,夏季室外的阴凉处,迎面而来的微风和风扇直吹过来的风谁让你更舒适?相信大部分都会选择自然风。

体感的区别之一是风速。自然风瞬息万变,微风的风速比电风扇最低档位还要弱,但强风比电风扇最高档还要高。

区别之二是吹拂的面积。空旷的室外风是大面积移动的气流,整个人都包裹其中。而电风扇的风,吹拂到人体上面积是有限的。

更重要的是区别之三,两者风的气流是不同的。电风扇通过电机带动螺旋桨旋转,流体呈现旋涡状,而自然界的风是水平移动的气流。

综合三个区别,自然风在体感上肯定是要更舒适的。


02 电风扇能否模拟自然风?

你现在可以做一个小实验,把电风扇的风对着墙面吹,让风通过墙面反射之后吹拂到你身体上。是否感受到此时的风更像是自然风?

电风扇的排出的漩涡风,在撞击墙壁之后,漩涡受到破坏,反方向送出更大面积移动的空气流,与自然风十分的接近。

那总不至于买风扇送一面墙吧?如果能让电风扇产生两种速度的风,让两种流体相互协作,是不是也可以达到扩大风面积的效果呢?

确实如此,我们现在看到一些高端风扇上采用的“95扇叶”果岭风就是源自这种启发。当电风扇用上两组不同的扇叶之后,两种风速不同的风向前送出时,内侧风扇送出的空气量将变小,外侧风扇送出的大量空气作为内侧空气的补充,被吸入内侧。最终两股流体在某一个点相互碰撞。碰撞之前都是漩涡轨迹,碰撞之后漩涡破坏形成了大面积的扩散,推送到更远的地方。相关的研究数据表明,这样的风的扩散是传统风扇的四倍之多。

究竟怎样的扇叶组合才能实现模拟自然风的效果呢?研究人员经过长时间的测试,发现外九内五(外侧9扇叶、内侧5扇叶)的组合,让两者风速差达到1.8倍时,在扇叶大小和运行效率上可以达到最佳匹配的状态。

风的面积问题解决了,自然风的“瞬息万变”要如何模拟呢?无刷直流电机技术的出现,很好的解决了这个问题。传统风扇都是固定档位的,但无刷直流电机几乎可以实现无级变速,高精度的控制让档位之间的切换十分顺滑,而且这种电机的能耗还特别低,相当于传统电风扇的五分之一。


03 用NASA研究航天器的技术,来实现电风扇的低噪与高效

无论是航天飞机、跑车、舰船还是今天提到的电风扇,它们在高速移动中都必须克服流体阻力,才能实现效率上的突破。而这一切的答案都在仿生学当中可以寻得。比如鸟儿的翅膀,鲨鱼的鱼鳍都有一种特殊的流线形态,在仿生学中被称为“翼断面”,这种亿万年进化的形态,在流动中的阻力比普通形态的风阻减少了176倍。

当然最早大面积运用“翼断面”设计的,还属NASA在航天器上的运用。

后来我们在高端电风扇的叶轮上也看到了翼断面的形状。在送风量相同的情况先,空气阻力有了非常明显的下降,而且风阻所产生的噪音也明显降低了。它所吹出的风,自然也更柔和。


04 所以,电风扇怎么挑选你懂了么?

我们可以简单的总结一下:

1、通过内外双扇叶(95扇叶)的设计,来扩大风的面积。(此处也有不同的解决方案,比如加装静子叶片来破坏漩涡气流,让风机出口更接近层流,弊端是气流过于集中,风感太明显,而扩大静子叶片也会让风扇体积增大。)

2、通过无刷直流电机来实现风的无级变速。

3、通过“翼断面”仿生设计,来降低风阻、降低噪音。

这三者的共同作用,能让电风扇送出更接近自然风的感觉。

当然,现代风扇设计还有很多妥协之处,比如为了美学而妥协的风扇扇叶大小,为了噪音而妥协的功率大小。毕竟它的存在也因当是融入家居环境之中的。


05 塔扇和无叶风扇值得购买吗?

首先说说塔扇,身材苗条圆筒状,通过涡轮旋转后造成风压产生离心式风力,最后经过内部导风壁将风力传送出去。它所产生的气流形态比较接近自然风的水平移动气流,但却只能吹出细长的一道垂直地面的“风幕”,出风面积不及落地风扇,所以它只能靠不停地摇头来扩大送风角度。

这样的运行原理决定了它的运行效率和噪音控制很难优化到高端落地风扇的水准。涡轮旋转把风“甩”出来的形式,空气难免会在狭窄的机身空间里和外壳发生多点碰撞,能耗损失大,出风的效率降低,噪音也会增大。

当然,如果家里有小孩,塔扇没有扇叶相对安全。另外它占地面积小,小户型且对风量没有太高要求的用户可以购买。

而作为“网红”无叶风扇,相信大家了解的都比较多了。以戴森无叶风扇为例,“无叶”并非凭空出风,而是内部藏着一颗“空气压缩机”,利用涡轮叶片的旋转,从底部进气孔吸入空气并增压,之后排向上部圆环的中空部分,并从圆环边缘的细缝高速流出,最终形成吹向我们的气流。

无叶风扇的风扇巧妙的利用了伯努利原理(流速越快,流体压强越小),当圆环同时射出高速气流时,内圈会产生负压,迫使后方的空气流入环内。而圆环的设计也沿用了上文介绍的“翼断面”来减少风阻,增加流速。负压和喷射气流力的叠加下,向前喷射的风量确实有所增强。

但叠加的效果也不会无限放大,始终要遵循能量守恒原理,能量的来源是细缝中射出的气流,所以电机越强劲,风量风速都会成线性递增。


06 有哪些更接近自然风的高性价比电风扇推荐?

推荐一:米家直流变频落地扇2
618促销价:329元
特点:双层扇叶设计、直流变频电机、AI语音操控

这款产品采用了7+5双层扇叶设计,在随机模拟的自然风算法基础上,双层结构扇叶同时内外旋转,产生快慢两种风速,相互碰撞从而消除漩涡,输出范围更大、更立体、更和煦的自然柔风。

加上直流变频电机,高效能运行效率及使用寿命都优越于铝线电机。恒定转速送风更平稳,节能省电。搭配翼型送风扇叶,最强风量可达20.1m3/min。

推荐二:科西负离子直流落地扇F3
618促销价:719元
特点:双层21叶扇、直流变频电机、智能温感变频

双层21(7+14)叶海鸥扇,消除漩涡硬风,输送宽幅自然柔凉风。180度直流无刷电机,风声低至13分贝。精准温感探头实时监测室温,实现智能温感变频,一键开启,摆脱繁杂设置步骤,风速随室温智能变化,风量刚刚好。

每小时可将20平房间彻底换气23次,配合空调均衡室温,凉爽舒适鲜空气。负离子随风循环,3分钟消除1根香烟烟雾。1档功耗仅2瓦,一夏2度电;智能变频运转,一夏5度电。

推荐三:日本kamomefan海鸥扇KLU-281D
618促销价:799元
特点:柔和自然风、日本美蓓亚电机、可做循环扇

kamome日语音译为海鸥之意,fan为风扇,所以kamomefan也称海鸥风扇。日本潜艇军舰螺旋桨开发团队(中岛螺旋桨)操刀研发,近千次实验论证,风量更大更柔。

海鸥扇将空气以团状吹出,将产生气流紊乱和噪音的中心部风抑制,让风变得轻柔。日本美蓓亚电机,安静低噪,档运行仅耗电1.6W,能省电。还可以当做循环扇来用,手动调节向,上送风,平衡空调房室温。

推荐三:韩国大宇无叶风扇A1
618促销价:599元
特点:活性炭滤网、无刷电机、无扇叶设计

复合活性炭(HESA)纳米矿晶滤网,有效的吸附并且过滤掉97%的微颗粒、甲醛及一些异味,先吸附后过滤,防止二次污染。

升级款无刷电机,实现更低噪音。根据伯努利原理设计出独有的出风口版面,底部电机的运行带动气流高速流动在狭隘的圆弧版内部产生一股相对大的压强,从而使强劲的风感从出风口散出。无扇叶不伤手,不易覆盖,方便清洗。

推荐四:戴森无叶电风扇AM07
618促销价:2069元(京东海外自营)
特点:专利AirAmplifier技术、空气动力扩散器、直流无刷马达

戴森无叶风扇AM07通过更高效的方式引导气流,减少空气乱流。专利AirAmplifier技术,能够放大周围空气,形成强劲气流,无叶片设计气流自然稳定舒适。

同时还有以下几个专利技术:空气动力扩散器、符合声学设计的马达罩、直流无刷马达、降噪型不对称环形设计、混合气流叶轮、改良后的气流通道、重新设计的入气孔。从流体力学、声学多个维度升级送风体验。

07 写在最后:

夏季气温不是特别高的时候,我都会选择风扇,家里的老人也不太喜欢吹空调,可能是因为生活在海边夏天不会太闷热吧,风扇足够应对大部分的夏日时光。而且,我并不觉得两者是冲突的,开空调的时候风扇/循环扇也有很好的均温作用。

几百上千的风扇并没有太本质的差异,都是送风,但好的扇叶、好的电机、好的流体设计都是成千上万次实验的结果。有人就为了追求那20%的体感享受,而原意付出80%的产品溢价。如果你也跟我一样执着于对风的感知,这些产品会给你完全不一样的体验。

文章提到的产品

戴森AM07

戴森AM07

[经销商] 京东商城

[产品售价] 2069元

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