מפזר סיבובתי: מספק אוויר אחיד לכל פינה

איך מפזרי הסיבוב מאפשרים הפצה אחידה של אוויר ומכסים את כל הפינות

הפיזיקה של דפוס הסיבוב: שבירת מגבלות זרימת הזרם באמצעות טורבולנציה מבוקרת

מפזרי אוויר סטנדרטיים נוטים לפלוט זרמים חזקים של אוויר, מה שעשוי לגרום לנקודות חמות באזורים מסוימים ולזרמים קרים באיזורים אחרים. מפזרי אוויר מסתובבים פותרים בעיה זו באמצעות כנפיות ממוקמות במיוחד שמסובבות את זרימת האוויר במקום לאפשר לו לזרום ישר קדימה. התנועה הסיבובית מפיצה את תנועת האוויר החוצה לכל הכיוונים, במקום לדחוף אותו קדימה כמו מנוע רקטה. לפי מחקר שפורסם בשנה שעברה ב'כתב העת לאופטימיזציה של מערכות HVAC', דפוסי הסיבוב הללו מערבבים את האוויר ב-40 אחוז מהר יותר בהשוואה למערכות זרם רגילות. מה זה אומר בפועל? שליטה טובה יותר בטמפרטורה בכל המרחב, תלונות פחות על פינות עם זרמים אוויריים, ורמת נוחות כללית משופרת לתושבי הבניין.

• מהירות זרמים אווירית קבועה מתחת לסף המומלץ על ידי ASHRAE של 0.15 מטר/שניה באזורים מיועדים לשימוש
• הפרשי טמפרטורה מתחת ל-1.5° צלזיוס באזורים של ישיבה ועמידה
• הסרה אפקטיבית של פינות סטגננטיות באמצעות פיזור צנטריפוגלי

הגברת אפקט קואנדה: היווצרות מערבולת רדיאלית לדבקות לקירות והפצה צדדית

מפריצי הסיבוב מגבילים את אפקט קואנדה, כלומר את היכולת של האוויר להידבק באופן טבעי למשטחים סמוכים, בכך שהם יוצרים מערבולות סיבוביות יציבות. זרימת האוויר הסובבת יוצרת אזורים של לחץ נמוך על הקירות והתקרות שדוחפים את האוויר באופן צדדי לאורך המשטחים הללו. כתוצאה מכך, האוויר מגיע לפינות הקשות להגעה שבהן מפריצים מלבניים או ישרים רגילים פשוט לא יכולים להגיע. מה שגורם לתופעה זו לפעול כה טוב הוא שהמערבולות נותרות יציבות גם כאשר האוויר לא יוצא במהירות גבוהה במיוחד. כך נמנעת התנתקות מוקדמת של האוויר מהמשטח וירידה ביעילות. לפי מחקר של ASHRAE (פרויקט מס' 1724) משנת 2023, מפריצי הסיבוב מדביקים את האוויר לקירות בערך פי ארבעה יותר מאשר מפריצי חריצים סטנדרטיים. עוצמה מוגברת זו של הדבקות מתורגמת לכיסוי טוב יותר לאורך ההיקף של החדר ולפיצוץ חום אחיד יותר, ללא צורך בהוספת הספק כוח נוסף מהמפענחים.

אופטימיזציה של בחירת מפזרי סיבוב על פי סוג הבניין ודרישת ההתרחשות

מערכת הבריאות והחינוך: קדימות לזרימה חפה מזרמים, טמפרטורה אחידה עם מפזרי סיבוב נמוכי טורבולנציה

כאשר מדובר במוסדות כגון בתי חולים ובתי ספר, אנשים מרגישים טוב יותר כאשר הם לא מתמודדים עם תנודות בטמפרטורה או זרמי אוויר לא נוחים. כאן נכנסים לתמונה מפזרי אוויר מסתובבים בעלי טורבולנציה נמוכה. מכשירים אלו מפזרים את האוויר בעדינות לכל הכיוונים, שומרים על עקביות בטמפרטורות בכל החדרים ומניעים את השינויים המטרידים במהירות הזרימה שאותם אנו לפעמים מזהים. בתי חולים נהנים מהיתרון הזה, משום שמרחבי המיטות כבר אינם מקיררים את החולים, מה שמאיץ את התהליך של ההחלמה ומחזיר את הסיכון להדבקות הנגרמות על ידי כיסי אוויר סטטיים. גם כיתות לימוד נהנות מיתרונות דומים – אין יותר אזורים שבהם קריר מדי או חמים מדי, כך שהתלמידים יכולים להתמקד באמת בלימודים שלהם. האופן שבו מערכות אלו פועלות מבוסס על תופעה הנקראת 'אפקט קואנדה', כלומר הבטחת הדבקות האוויר בקיריים בתקרה באופן תקין, כדי שכל פינה תקבל זרימת אוויר טרי ללא כל אזורים שלא יטופלו, אשר עלולים לשמש כמקום מושב לחיידקים. גרסאות מיוחדות המיועדות למרחבים רגישים במיוחד, כגון יחידות לטיפולי תינוקות בני יממה (NICU) או חדרים נקיים (cleanrooms), משלבות מסנני HEPA יחד עם דפוסי זרימת אוויר מבוקרים ברמת טורבולנציה נמוכה מ-0.25 מטר לשנייה, ומבטיחות הן את מילוי תקני איכות האוויר הנקי והן את הנוחות של התושבים לאורך כל שהותם.

משרדים מסחריים ופרויקטים של שדרוג: התאמת זווית הסיבוב, המרחק הזריקתי והנפילה בלחץ הסטטי לגאומטריה של החדר

בחירת מפזר סיבוביות הנכון לבניינים מסחריים פירושה מציאת איזון בין תנועת האוויר למראה הפיזי של הבניין. במרחבים פתוחים של משרדים, שבהם גבהי התקרות נעים בין 2.7 ל-3.5 מטרים, מפזרים עם זוויות סיבוב בין 35 ל-45 מעלות עובדים הכי טוב. הם שולחים את האוויר למרחק מספיק across החדר ללא יצירת מעגלים קצרים, אך שומרים על מהירות זרימת האוויר נמוכה מ-0.8 מטר לשנייה בגובה השולחנות. הדברים הופכים מורכבים יותר כאשר עוסקים בבניינים ישנים הדורשים שדרוג. מערכות הצינורות הישנות דורשות בדרך כלל מפזרים שלא ייצרו התנגדות רבה מדי (מתחת ל-15 פסקל הוא האידיאלי), כדי שלא ללחוץ על המפרצים הקיימים מעבר ליכולתם. גם גורמים מהעולם האמיתי חשובים. עמודים במרחב עלולים להצריך מפזרים שמשליכים את האוויר באופן לא אחיד. תאורת הקירות משפיעה על האופן שבו האוויר דבוק לפני השטח. וגובה מחיצות שונות משנה את היעילות בהן האוויר מתערבב אנכית לאורך המרחב. אם מבצעים את כל זה כראוי, התוצאות מדברות בעד עצמן: הפרשי הטמפרטורה בין הרצפה לתקרה יורדים מתחת ל-1 מעלות צלזיוס; חיסכון באנרגיה למערכות התחממות וקירור מגיע בדרך כלל ל-18–22 אחוז לעומת מפזרים רגילים; ראינו זאת שוב ושוב בפרויקטים ממשיים של שדרוג במגוון תחומים.

הערכת יעילות מפזר הסיבוב: יחס הינדוקציה, ביצועי ערבוב וراיה תרמית

מעבר להינדוקציה: למה הינדוקציה הגבוהה לבדה אינה מבטיחה נוחות — התפקיד של דעיכה מהירותית ויציבות עמודת זרימה

יחסים גבוהים של אינדוקציה תורמים בהחלט לערבוב טוב יותר של האוויר, אך הנוחות התרמית נגזרת בעיקר מכך כמה צפוי הוא הירידה במהירות האוויר וכמה יציבות נשארות זרימות האוויר הללו. הירידה במהירות מתייחסת בעיקר למהירות שבה אוויר האספקה מאט לאחר שיצא מהמפזר. עלינו לשמור על מהירויות אלו מתחת ל-0.15 מטר לשנייה באזורים בהם אנשים עובדים וחיים בפועל. אם לא נעשה כן, אנשים חשים באי-נוחות בשיעור גבוה ב-30% לפי מספר מבחנים שנערכו בסביבות מבוקרות. כאשר עמודי האוויר הופכים לבלתי יציבים, הם יוצרים מגוון בעיות הקשורות לטורבולנציה ושינויים קיצוניים בטמפרטורה, מה שגורם לאנשים להרגיש שהאוויר אינו טרי מספיק. השגת תוצאות טובות דורשת מציאת האיזון הנכון בין שיעורי האינדוקציה ובין ניהול מדוקדק של דפוסי הירידה במהירות, תוך שמירה על זרימות אוויר יציבות ואמינות. בכך מובטח שכל אחד יישאר בנוח, ללא זרמי אוויר מפריעים או רעש מתמיד הנגרם מפעולת המערכת.

אימות ASHRAE RP-1724: 4.2 — שילוב חזק יותר של אפקט קואנדה לעומת מפזרי סריג ליניאריים משפר את הכיסוי לאורך היקף החדר

לפי מחקר RP-1724 של ASHRAE, מפזרי הסיבוב מפעילים את אפקט קואנדה בקירוב פי 4.2 יותר טוב מאשר מודלים ליניאריים בסריג, שאותם אנו רואים לעיתים תכופות. מה זה אומר בפועל? זה מביא ליצירת מגע טוב בהרבה עם הקירות, מה שמאפשר להחדר להשתרע באופן אחיד יותר סביב החדר. זרימת האוויר יכולה להגיע לאזורים הקשים בפינות, שבהן מערכות מסורתיות נתקשות, ומכאן שמישורים שונים נשמרים בטמפרטורות אחידות לאורך כל החדר. בניינים מסוגים שונים נהנים מהיתרון הזה — נתחשבו באולמות הכניסה של בתי מלון, במרחבי משרדים ואפילו בסביבות מעבדה. והנה המכה הסופית: אנו מקבלים את כל השיפורים הללו ללא צורך להגביר את המפעnels או להתפשר על איכות האוויר הפנימי. זה בהחלט מרשים, במיוחד כששוכלים כמה מערכות מקריבות תחום אחד כדי להשיג תועלת בתחומים אחרים.

הנחיות מומלצות להתקנה ופגמים נפוצים שאמורים להימנע מהם כדי להשיג ביצועים מקסימליים ממפזרי הסיבוב

השגת התקנה נכונה מתחילה עם עמידה בדרישות המרחקים שיצרניות המוצרים ממליצות עליהן. בדרך כלל אנו זקוקים למרחק של כ-45–60 ס"מ מקירות, ומרחק של כ-30–45 ס"מ ממנורות או מכל דבר אחר שעשוי לחסום את הדרך, בהתאם להנחיית ASHRAE מס' 1, וכן לכל תקנות מקומיות רלוונטיות. לפני הפעלת כל מערכת, יש לבדוק את איזון זרימת האוויר בחלק העליון (upstream) באמצעות אנומטרים איכותיים. אם ההבדל בלחץ באיזור מסוים עולה על 10%, ייתכן שהאוויר לא יתפזר באופן אחיד וייווצרו זרמי אוויר לא רצויים. רוב הבעיות שמתגלות בהמשך נובעות מחוסר תחזוקה מתמשכת. אבק מצטבר על הכנפיות (vanes) לאורך הזמן, ויכול לפגוע בכفاءת זרימת האוויר ב-30% כמעט לאחר שנתיים של פעילות. בעת הרכבת המערכת, ודאו כי הצינורות מתאימים זה לזה בצורה מדויקת, בדקו כי כל החיבורים (gaskets) שלמים, וחטפו את כל המחברות بإحكום כדי למנוע דליפת אוויר, אשר עלולה לפגוע בטווח הזריקה של האוויר ברחבי החלל. בסוף העבודה, הזמינו מומחים מוסמכים בתחומי ה-VAC כדי לבצע בדיקה כפולה של היכולת של המערכת להתמודד עם הלחץ הסטטי, ולאמת כי כל הכנפיות של המפזרים (diffuser vanes) אכן נעות בחופשיות ובלי להתקע לאחר ההתקנה.

שאלות נפוצות על מפזרי סיבוב

מהו מפזר סיבוב?

מפזרי סיבוב הם מפזרי אוויר מיוחדים שנועדו ליצור תנועת סיבוב באוויר, מה שמשפר את ההתפלגות האחידה של האוויר ומביא לשיפור בקרת הטמפרטורה במרחב.

איך מפזרי סיבוב משפרים את התפלגות האוויר?

מפזרי סיבוב משתמשים בכלי עקיפה ממוקמים במיוחד כדי לטעון את זרימת האוויר בסיבוב, ובכך מפיצים את תנועת האוויר החוצה באופן אחיד ברחבי החדר, בניגוד למפזרים סטנדרטיים שעלולים לגרום לזרמים או להבדלים לא אחידים בטמפרטורה.

מהו אפקט קואנדה ואיך מפזרי סיבוב מגבירים אותו?

אפקט קואנדה הוא הנטיה של אוויר להצמד לפניות סמוכות. מפזרי סיבוב מגבירים את אפקט קואנדה על ידי יצירת מערבולת מסתובבת שדוחפת את האוויר לצידי המבנה לאורך הפנים, ובכך מרחיבה את טווח ההגעה של האוויר לפינות ולמסגרות.

באילו מקומות נמצאים מפזרי סיבוב בשימוש נפוץ?

מפזרי סיבוב בשימוש נפוץ במוסדות בריאות וחינוך, משרדים מסחריים ופרויקטים של שדרוג, שם חשוב מאוד להשיג התפלגות אוויר וטמפרטורה אחידה.

מה הם נהלי הפעולה הטובים ביותר להתקנת מפזרי סיבוב?

התקנה תקינה כוללת שמירה על דרישות המרחקים שציינו יצרני המכשיר, בדיקת איזון זרימת האוויר בעזרת אנומטרים, ותחזוקה רגילה כדי למנוע הצטברות של אבק, אשר עלולה לפגוע בכفاءה.