Dyson DC62: испытания в домашней лаборатории
Без сомнений, большинству наших читателей хорошо известно имя Джеймса Дайсона – выдающего английского инженера и изобретателя, который в середине 80-х годов разработал совершенно новую технологию фильтрации пыли – при помощи циклонов – и применил ее в пылесосах. Главные преимущества пылесосов Dyson по сравнению с традиционными приборами с мешком-пылесборником или контейнером для мусора – высокая надежность и качество, что подтверждает пятилетняя фирменная гарантия, постоянная мощность всасывания, отсутствие расходных материалов и авангардный дизайн. Не являются исключением и беспроводные пылесосы Dyson – компактные и удобные устройства, которые позволяют в любую минуту подхватить пыль с пола или стола, легко добраться до труднодоступного места, чтобы не оставить там ни соринки. Мы смогли в очередной раз оценить достоинства портативных пылесосов Dyson, познакомившись с новой моделью DC62, которая идеально подходит для эффективной уборки стандартной квартиры. Но самое главное: нам удалось измерить эту загадочную величину – мощность всасывания.
Пылесос Dyson Digital Slim™ DC62. По заявлению производителя его мощность всасывания в форсированном режиме составляет 100 аэроватт.
Протестированный нами пылесос DC62 относится к той же категории беспроводных аппаратов Dyson, что и модель DC45 Up top, с помощью которой мы в прошлом году сумели Дотянуться до самого верха . Но, поскольку инженеры компании Dyson непрерывно совершенствуют свою продукцию, он имеет некоторые конструктивные отличия: например, увеличилось число циклонов (их стало 15 и теперь они в два ряда располагаются над контейнером), а по центру появился конический фильтр.
Система из 15 циклонов пылесоса Dyson Digital Slim™ DC62
Конический фильтр
Новая циклоническая технология называется 2 Tier Radial™: 15 циклонов работают параллельно на двух уровнях, отделяя пыль от воздуха. При этом инженеры Dyson обеспечили одинаковый воздушный поток во всех циклонах, спроектировав воздуховоды так, чтобы гарантировать постоянную величину мощных центробежных сил и высокий уровень фильтрации пыли.
Просто перемножь два числа
О мощности всасывания, ее величине, постоянстве (или, наоборот, непостоянстве) говорится в любом обзоре, каталоге, буклете, посвященном пылесосам. Как ни странно, при этом мало кто может внятно объяснить, что это такое и тем более привести какие-то данные измерений.
А между тем именно от мощности всасывания зависит, насколько эффективно собирает пыль ваш пылесос. Работа этого прибора характеризуется двумя величинами: разрежением, которое он создает, и расходом воздуха, который он через себя прокачивает. Разрежение (оно измеряется в паскалях) — это разница между давлением воздуха в комнате и давлением в полости пылесоса. Именно благодаря этой разнице давлений воздух и всасывается в пылесос, неся с собой пыль. А расход воздуха (он измеряется в куб.м/мин или литрах в секунду) — это объем воздуха, который вентилятор пылесоса прокачивает через прибор в единицу времени.
Каждый может почувствовать, что такое мощность всасывания при максимальном разрежении, приложив к ладони срез трубы работающего пылесоса
Обе эти величины – разрежение и поток воздуха – ведут себя совершенно по-разному в зависимости от величины сечения всасывания, т.е. от той площади, через которую воздух поступает в пылесос. Что такое сечение всасывания? Проделайте простой опыт: закройте ладонью входное отверстие работающего пылесоса, и вы почувствуете на своей коже разрежение, создаваемое вентилятором. Причем это будет максимальное разрежение – ведь, плотно перекрыв отверстие, вы исключили всякую возможность выравнивания давлений снаружи и внутри пылесоса.
А теперь начните постепенно отодвигать руку от входного отверстия, увеличивая площадь для протока воздуха (сечение всасывания). Разрежение начнет падать, а расход воздуха — расти. Когда вы совсем уберете руку, разрежение упадет до минимума, а поток воздуха возрастет до максимального значения.
Точно то же самое происходит, когда мы прижимаем к полу насадку пылесоса или поднимаем ее над полом. Выше насадка — меньше разрежение, плотнее прижата к полу или ковру — разрежение растет, расход воздуха падает.
К чему все эти опыты? К тому, что мощность всасывания — это произведение двух рассмотренных нами величин — разрежения и расхода воздуха. Измеряется она, как нетрудно понять, в ваттах. Ряд производителей использует также такую единицу, как аэроватт, в основе которой – английская система мер (расход воздуха измеряется в кубических футах в минуту, а разрежение – в дюймах водяного столба). Один аэроватт – это 0,9983 ватта, так что разница между этими единицами очень мала.
Заметим, что производители часто указывают в выходных данных своих моделей такой показатель, как потребляемая мощность. Однако эта величина позволяет оценить пылесос лишь с точки зрения энергопотребления, но не связана напрямую с эффективностью его работы. Модели с одинаковой потребляемой мощностью могут иметь разную мощность всасывания. Принципиально важной для потребителя является именно постоянная мощность всасывания, а не высокая потребляемая мощность (чем она выше, тем больше «накрутит» счетчик за время уборки).
Именно мощность всасывания является наиболее объективным критерием эффективности пылесоса. Ваш пылесос может иметь хорошее разрежение, но, если поток воздуха слаб, он не поднимет с пола тяжелые частицы пыли. И наоборот, если расход воздуха велик, но разрежение недостаточно, то любое сопротивление (ткань штор, втянутая в насадку, и т.п.) вызовет резкое снижение эффективности прибора. Мощность всасывания учитывает влияние обоих этих параметров.
Будучи произведением двух величин, одна из которых растет, а другая – падает, мощность всасывания где-то имеет максимальное значение. Только вот как ее поймать, эту вершину? Неуловимое движение вверх или вниз — и насадка ушла из того положения, при котором мощность всасывания была максимальна (кстати, поэтому Dyson и другие ответственные производители в паспортных данных пылесоса указывают не максимальную, а среднюю эффективную мощность всасывания, которая на 15 -30% ниже максимума).
Как измерить ветер?
Формулируем задачу: нужно измерить поток воздуха, проходящий через пылесос и создаваемое им разрежение, варьируя сечение всасывания (и не просто варьируя, но и измеряя его). Начнем с потока. Давным-давно советские пылесосы «Ракета» или «Чайка» имели два гнезда для пристыковки шланга: спереди – для работы на всасывание, и точно такое же сзади – для работы на нагнетание (например, для распыления краски в домашних условиях). В современных моделях работа на нагнетание не предусмотрена, и отверстия для выхода воздуха у пылесоса DC62 находятся не на торце, а по бокам задней части корпуса.
Советский пылесос «Ракета» с комплектом принадлежностей. Под номером 8 – жидкостный распылитель, который с помощью шланга соединялся с задним отверстием для выхода воздуха
Отверстия для выхода воздуха пылесоса DC62
Для «сбора» воздуха, выходящего из пылесоса, нами был использован сантехнический гофр (К 828, ø 110 мм): его резиновая манжета охватила корпус пылесоса и была зафиксирована скотчем.
Собираем выходящий воздух: сантехнический гофр на корпусе пылесоса
Анемометр AR-816
На выходном срезе гофра был закреплен прибор для измерения скорости ветра – анемометр AR-816 с крыльчаткой. Зная диаметр выходного воздуховода и скорость (в допущении, что она постоянна по срезу трубы), нетрудно подсчитать расход воздуха.
Трубка-переходник на всасывающем стыке пылесоса
Всасывающий стык пылесоса, на котором фиксируется трубка или короткая щетка, имеет выступ, поэтому здесь пришлось воспользоваться трубкой-переходником. А уже к ней мы пристыковали еще один пластиковый сантехнический гофр (К116, ø 1 ½ “), завершающийся раструбом с приклеенным на конце резиновым кольцом.
Раструб с резиновым кольцом, на которое накладывался перфорированный диск
На это кольцо мы сверху накладывали пластиковый диск с отверстиями – при работе пылесоса он плотно притягивался к кольцу за счет разрежения – того самого разрежения, которое мы хотим измерить. Как? Ну конечно, с помощью динамометра! Точнее, цифрового безмена. Тянем рукой раструб книзу, пока он не оторвется от подвешенного на крючке перфорированного диска, и «ловим» максимальное показание прибора (в килограммах). Чтобы не ошибиться «на глаз», процесс отрыва снимался на видео – при замедленном просмотре нетрудно было определить значение усилия отрыва. Ну, а перевести килограммы в ньютоны – дело несложное.
Перфорированный диск и динамометр, измеряющий усилие отрыва
Лабораторная установка в сборе. Для минимизации потерь потока воздуха через неплотности корпуса пылесос укутан в пластиковый пакет.
Опыты с пылесосом
Первая серия измерений была проведена с пустым контейнером и полностью заряженной аккумуляторной батареей пылесоса. В диске одно за другим просверливались отверстия диаметром 3 мм: отношение общей площади этих отверстий к площади раструба и было относительным сечением всасывания. Сплошной диск, без отверстий – это та самая ладонь, в приведенном выше примере. Заметим, что на выходе небольшая скорость все-таки была – дело в том, что при максимально низком давлении уплотнители между деталями корпуса пылесоса немного пропускают воздух внутрь корпуса (при правильной эксплуатации прибора герметичность уплотнителя не нарушается). Просверливаем первое отверстие (его относительная площадь составляет 0,004 от площади раструба), и так получаем вторую точку на графике. Более восьми точек сверлить уже не было смысла – расход воздуха начинал выходить на плато, величина усилия отрыва уменьшалась, а это означало, что дальнейшее изменение пористости пластины сказывалось все меньше и меньше.
Изменение мощности всасывания, разрежения и расхода воздуха от относительного сечения всасывания. Каждый шаг по оси Х – это одно новое отверстие перфорации. Контейнер пылесоса пуст, аккумуляторная батарея полностью заряжена.
Обратите внимание, что данный график не показывает изменение мощности всасывания в зависимости от количества пыли и мусора. Мы вычислили и зафиксировали изменение мощности всасывания с пустым контейнером и полным зарядом аккумулятора в зависимости от размера сечения всасывающего отверстия (к примеру, насадки), чтобы далее наложить на этот «эталонный» график новые показатели мощности всасывания при заполненном контейнере для мусора и при низком заряде аккумулятора. Это позволит нам удостовериться, что эти величины остаются неизменными.
На графике видно, что максимальная мощность всасывания составляет почти 120 аэроватт. Напомним, что производителем заявлена величина 100 аэроватт – как отмечалось выше, Dyson декларирует не максимальную, а среднюю эффективную мощность всасывания, которая на 15-30% ниже максимальной.
Пустой контейнер пылесоса
Пылесос в работе. Анемометр показывает скорость воздуха на выходе.
Контейнер забит пылью
Следующие серии опытов были посвящены изучению характеристик работы при условиях, когда батарея близка к полной разрядке и когда контейнер полностью заполнен пылью.
Аккумулятор пылесоса имеет повышенную емкость, его хватает на 20 минут непрерывной работы (есть еще форсированный режим – в нем заряда литий-ионной батареи хватает на 8 мин). Для полной зарядки батареи требуется 3,5 часа.
Мощность всасывания при заряженной и почти разряженной батарее (контейнер пуст), а также при полном контейнере
Показатели мощности всасывания при заполненном контейнере для мусора совпадают (в рамках погрешности измерительных приборов) с величинами мощности всасывания на «эталонном» графике. Это позволяет подтвердить факт постоянства мощности всасывания вне зависимости от количества пыли в контейнере и уровня заряда аккумулятора.
Результат впечатляет, не правда ли? Даже при почти разряженной батарее (собственно, эта разрядка и прервала серию из зеленых точек на графике) и полном контейнере пылесос Dyson DC62 демонстрирует поразительную «кучность» попаданий на уже знакомую нам кривую. Единственный момент: при заполненном контейнере близко подойти к полному перекрытию входного сечения нам не удалось: мотор отказывался «тянуть» уже с того момента, когда в пластине оставались открытыми четыре отверстия перфорации (конструкторы предусмотрели защиту прибора от таких экстремальных условий работы, чтобы защитить устройство от перегрева). Это ведь все равносильно тому, что вы, полностью забив пылью контейнер, еще и плотно прижимаете щетку к мягкой подушке.
Кстати, в этой модели используется электромотор Dyson с цифровым управлением – на его разработку и совершенствование компания потратила 15лет! Новый двигатель V6 в полтора раз мощнее предыдущей версии – частота его вращения составляет 110 000 об./мин. Мощность двигателя удалось увеличить за счет четырехполюсного ротора. Для наполнения контейнера пылью нам пришлось пройти по самым укромным уголкам квартиры – здесь в буквально смысле «на руку» пришлась удобная пистолетная рукоятка с пусковым курком. Заметим, что курок не имеет фиксации в положении «ВКЛ» – это сделано специально, чтобы при уборке экономно расходовать заряд батареи (во время экспериментов нам приходилось искусственно фиксировать курок в нажатом положении). Прибор весит всего 2,11 кг (это не больше, чем порой весит дамская сумка), так что орудовать им было совсем не тяжело.
Прекрасным подспорьем при уборке оказалась насадка Up-top: с ее помощью удалось пройти по таким высоко расположенным поверхностям, куда уже давно не добиралась рука человека щетка пылесоса.
Насадка Up-top в работе
Электрощетка с комбинированной щетиной
Но, конечно, основное бремя сбора пыли взяла на себя усовершенствованная электрощетка с комбинированной щетиной: один ряд выполнен из углеродного волокна, благодаря чему электрощетка способна собирать мелкую пыль с твердых поверхностей, а щетинки из нейлона – очищать ковры от въевшейся грязи, волос и шерсти животных. Как и в других элементах конструкции пылесоса, в ней использован прозрачный поликарбонат – легкий и прочный материал, из которого, к примеру, делают и автомобильные фары, и бронещиты для полицейских. Вообще компания Dyson по максимуму применяет материалы, которые допускают переработку и вторичное использование (то, что называется recyclable).
За то время, пока мы наполняли контейнер, никакого обслуживания пылесоса не потребовалось: хотя в верхней части его корпуса есть конический фильтр, но его промывку следует выполнять лишь раз в месяц (либо после каждых пяти таких наполнений).
Итак, нам впервые удалось в домашних условиях не только произвести (пусть приблизительные) замеры мощности всасывания, но и убедиться в том, что у пылесосов Dyson эта величина постоянна и ее поведение не зависит ни от степени заполнения пылью контейнера, ни от заряда аккумуляторной батареи.
Методика и измерения: Вадим Коляда, кандидат физ.-мат. наук
