CFD-расчет персонального кондиционера Evapolar

Evapolar — настольный кондиционер, разработанный командой инженеров из Санкт-Петербурга. Устройство позволяет создавать персональный климат в радиусе 2-3 метров. Принцип работы кондиционера — испарение воды, за счёт которого поглощается тепло. На этапе проектирования изделия для максимально эффективного создания зоны комфорта ключевую роль сыграло численное моделирование воздушных потоков и параметрическая оптимизация геометрии.

Одно из достоинств мини-кондиционера Evapolar – отсутствие необходимости наполнения системы фреоном или любой другой высокотоксичной охлаждающей жидкостью. Особенности конструкции и использованных материалов позволили исключить эффект характерного запаха, которым сопровождается работа традиционных офисных кондиционеров вследствие наличия бактерий, образующихся при их работе. По замыслу разработчиков устройство должно эффективно охлаждать воздух, выполняя попутно функции увлажнителя вблизи индивидуальных рабочих мест.

Изначально перед инженерами Evapolar стояла трудная задача — разработка и оптимизация инновационного проекта персонального кондиционера, подобных которому раньше на рынке не было представлено. Традиционно в процессе разработки систем вентиляции и кондиционирования используются простейшие расчеты и физические прототипы, однако в данном случае за короткое время было необходимо проанализировать десятки проектов и выбрать оптимальный по своим характеристикам, обеспечив максимально возможную адекватность расчетной модели.

Разработчики Evapolar обратились в Центр инженерно-физических расчетов и анализа для применения численного моделирования персонального кондиционера Evapolar, что позволило анализировать до 10 различных проектов в неделю и сократить время поиска оптимальных конструкторских решений в 3 раза.

Воздушный поток, создаваемый вентилятором, проходит через испаряющие пластины, выполненные из нановолокон и обеспечивающие равномерное и интенсивное увлажнение охлаждающего картриджа. Для обеспечения энергоэффективного кондиционирования в радиусе индивидуальной зоны комфорта в 2-3 метра, поток охлажденного и увлажненного воздуха на выходе из устройства распределяется при помощи вентиляционной решетки. Исходный проект решетки не отвечал требованиям разработчиков по критерию комфортности (размер зоны пониженных температур на расстоянии 1 метр от устройства). При стандартном подходе для оптимизации кондиционера необходимо было создавать физические прототипы решетки, для чего потребовалось бы около двух месяцев для создания прототипов и проведения экспериментов.

Специалисты Центра инженерно-физических расчетов и анализа выполнили профилирование решетки с помощью CFD-расчета в программном пакете ANSYS CFX. В процессе работы было протестировано несколько конструкторских гипотез и решений. Цель исследования заключалась в удовлетворении критерия комфортности, для чего был проведен многовариантный анализ полей скоростей и температур и оптимизация формы потока путем изменения профиля решетки. В результате выполненных расчетов эффективность устройства увеличена в 2,3 раза.