مروحة عالية الحجم منخفضة السرعة

المروحة ذات الحجم الكبير والسرعة المنخفضة ( HVLS ) هي نوع من المراوح الميكانيكية التي يزيد قطرها عن 7 أقدام (2.1 متر) . ^{[ 1 ]} عادةً ما تكون مراوح HVLS مراوح سقف ، على الرغم من أن بعضها يُركّب على أعمدة. 

تنقسم التطبيقات النموذجية لمراوح HVLS إلى فئتين رئيسيتين: الصناعية والتجارية. في التطبيقات الصناعية، غالبًا ما تكون أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتبريد (HVACR) باهظة التكلفة أو غير عملية، وعادةً ما تُستخدم فقط في المستودعات المبردة أو في تصنيع الأطعمة المبردة أو المجمدة. ^{[ 2 ]} يمكن للمراوح المُثبتة في أماكن مثل المستودعات والحظائر ومخازن الطائرات ومراكز التوزيع أن تمنع الإجهاد الحراري، وتزيد من راحة العمال ، وترفع إنتاجية كل من العمال والماشية. ^{[ 3 ]} تُستخدم مراوح HVLS أيضًا في الأماكن التجارية، حيث يكون تكييف الهواء أكثر شيوعًا، ولكن زيادة حركة الهواء من مراوح السقف يمكن أن تُحسّن راحة شاغلي المكان أو تمنع تدرج درجات الحرارة بشكل فعال من حيث التكلفة. تشمل التطبيقات التجارية النموذجية مراكز التسوق والكنائس ومباني المكاتب ومباني مطارات الركاب ومراكز اللياقة البدنية والمدارس .

في أواخر التسعينيات، ابتكر ويليام فيربانك، الأستاذ بجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد، ووالتر ك. بويد، مؤسس شركة ماكروإير تكنولوجيز، نوعًا جديدًا من مراوح التدوير وحصلا على براءة اختراع له، أُطلق عليه في البداية اسم مروحة عالية الحجم وكبيرة القطر (HVLD). ^{[ 4 ]} طُوّر هذا النوع من المراوح في الأصل للتطبيقات الزراعية، لذا ركزت الأبحاث المبكرة على فوائد مراوح HVLD في إنتاج الألبان. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

تعمل مراوح HVLS على مبدأ استخدام زيادة كبيرة في مساحة سطح الشفرات، بدلاً من السرعة، كوسيلة لتحريك كمية كبيرة من الهواء بسرعات منخفضة. وتستفيد هذه المراوح بشكل أكبر من مبدأ تحريك الهواء القياسي، حيث تعمل حركة الهواء على تفتيت الطبقة الحدية المشبعة بالرطوبة المحيطة بالجسم وتسريع التبخر لإنتاج تأثير تبريد. تُنتج مراوح السقف عمودًا من الهواء أثناء دورانها. يتحرك هذا العمود إلى أسفل وإلى الخارج على طول الأرضية. يُطلق على هذا العمود اسم "تيار الأرضية الأفقي"، ويتناسب عمقه مع قطر المروحة، وبدرجة أقل مع سرعتها. بمجرد أن يصل تيار الأرضية إلى أقصى مداه، ينتشر للخارج حتى يصطدم بجدار جانبي أو سطح رأسي آخر. ^{[ 8 ]}

في الظروف المثالية، تُنتج مروحة قطرها 2.4 متر (8 أقدام ) تيارًا هوائيًا أرضيًا بعمق 910 ملم (36 بوصة) تقريبًا . أما مروحة قطرها 7.3 متر (24 قدمًا ) فتُنتج تيارًا هوائيًا أرضيًا بعمق 2700 ملم (108 بوصات ) ، وهو ارتفاع كافٍ لابتلاع إنسان واقف على الأرض أو بقرة، وهو الغرض الأساسي من تصميمها. ^{[ 8 ]}    

يمكن أن تؤثر حركة الهواء بشكل كبير على راحة الإنسان الحرارية. يُعتبر تأثير برودة الرياح في الأجواء الباردة ضارًا، بينما تُعتبر حركة الهواء مفيدة في البيئات المعتدلة إلى الدافئة. وذلك لأن الجسم يحتاج عادةً، في ظل درجات حرارة هواء أعلى من 23.3  درجة مئوية (74 درجة فهرنهايت)، إلى فقدان الحرارة للحفاظ على درجة حرارة داخلية ثابتة.

على عكس مكيفات الهواء التي تبرد الغرف، تعمل المراوح على تبريد الأشخاص. تزيد مراوح السقف من سرعة الهواء عند مستوى الشخص، مما يُسهّل طرد الحرارة بكفاءة أكبر، وبالتالي تبريد الشخص نفسه بدلاً من تبريد المكان. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} تزيد سرعة الهواء المرتفعة من معدل فقدان الحرارة بالحمل الحراري والتبخر من الجسم، مما يجعل الشخص يشعر ببرودة أكبر دون تغيير درجة حرارة الهواء الجاف. ^{[ 13 ]}

الهواء الساخن أقل كثافة من الهواء البارد، مما يجعله يرتفع بشكل طبيعي إلى مستوى السقف عبر عملية تُسمى الحمل الحراري. في الهواء الساكن، تتشكل طبقات ذات درجة حرارة ثابتة، حيث تكون الطبقة الأبرد في الأسفل والأدفأ في الأعلى. تُعرف هذه الظاهرة بالطبقية. الطريقة الأكثر كفاءة وفعالية لخلط الهواء في حيز طبقي هي دفع الهواء الساخن إلى مستوى شاغلي المبنى. يسمح هذا بخلط الهواء بشكل كامل في الحيز مع تقليل فقدان الحرارة عبر جدران المبنى وسقفه، واستهلاك الطاقة فيه. لتجنب حدوث تيارات هوائية، يجب تشغيل المراوح ببطء بحيث لا تتجاوز سرعة الهواء عند مستوى شاغلي المبنى 12 مترًا في الدقيقة . ^{[ 14 ] [ 15 ]} 

• رابطة حركة الهواء والتحكم فيه