Самодельная приточная вентиляция: Самодельная домашняя вентиляция / Хабр

Важность обустройства воздухообмена в постройках

Изучая, как сделать вентиляцию в погребе своими руками необходимо понимать, что ее обустройство в этом и других помещениях важно по ряду причин.

К их комплексу можно отнести целый ряд факторов, их соблюдение обусловлено обязательным соблюдением санитарных и гигиенических норм, предъявляемых к жилым и хозяйственным постройкам:

• постоянное и регулярное обновление газовоздушной смеси в помещениях;
• нейтрализация грибковых спор и бактерий, размножающихся во влажной среде;
• своевременное выведение из помещений влажного и пыльного воздуха.

Вентилирование помещений разного типа, объема и назначения обеспечивает поддержание в них установленного и комфортного микроклимата.

При этом используются разнообразные устройства и технические приспособления, обеспечивающие эффективную работу вентиляционного комплекса, в него включены разные виды воздухообмена.

Где необходимо провести обустройство вентиляции

Перед проектированием вентиляционного комплекса необходимо предварительно осуществить выбор необходимой системы и оборудования.

Важно учитывать что технология, как сделать вентиляцию в бане своими руками или обеспечить вентилирование кухни могут существенно отличаться, а сам воздухообмен важно наладит в целевых помещениях:

• кухня и ванная частного дома или квартиры;
• спальни, жилые комнаты и санузел;
• гаражные постройки и подвалы дома;
• подпол дома, бани и сауны разного вида.

Во всех этих отдельно стоящих, или пристроенных, являющихся частью дома постройках и помещениях наблюдается цикличное изменение микроклимата.

В условиях повышенной влажности и изменяющегося температурного режима, перепадов давления при изменении погоды фиксируется осаждение конденсата и повреждение стен и других поверхностей.

Виды и особенности вентиляционных систем

Что бы узнать, как сделать вентиляцию в гараже своими руками важно подобрать эффективный комплекс, к самым известным вариантам относятся следующие виды:

Общеобменная. Представляет собой естественный комплекс вентилирования со стационарными вентиляционными шахтами, чаще всего встречается в многоквартирных домах.

Приточно-вытяжная. Для ее функционирования необходимо приобретение отдельных приточных и вытяжных устройств и клапанов, обеспечивающих принудительный воздухообмен.

С рекуперацией. Такая система предназначена для дополнительного обогрева или охлаждения помещений за счет работы рекуператора, вмонтированного в систему вентиляции.

Локальная. Представляет собой комбинацию общеобменной и принудительной вентиляции, это вытяжки разной мощности, устанавливаемые в отдельных зонах с выводом в вентшахту.

Если мы делаем вентиляцию в подвале самостоятельно, то необходимо обязательно ориентироваться на уровень влажности и необходимость поддержания определенного микроклимата.

При условии, что в помещение подведены вентиляционные шахты естественного комплекса воздухообмена, его функционал можно усилить за счет применения дополнительного оборудования принудительной вентиляции, к выбору которого необходимо подойти с особой тщательностью.

Проектирование комплекса воздухообмена

Когда мы делаем вентиляцию в парилке своими руками или подводим вытяжку, которая будет установлена над кухонной плитой, необходимо правильно провести проектирование.

Общие принципы, согласно которым осуществляется процесс подготовки, и их точное соблюдение позволят обеспечить корректное осуществление установки системы:

• расчет мощности оборудования принудительного воздухообмена;
• выбор оборудования приточного и вытяжного, рекуперационного типа;
• правильное расположение оборудования для его эффективной работы.

Кроме этого в процессе составления проекта и его реализации необходимо учитывать параметры и архитектурные особенности постройки.

Важно уделить внимание эстетичному обустройству комплекса, который не будет нарушать дизайнерскую задумку оформления жилых помещений, обеспечит эффективный воздухообмен в хозяйственных постройках.

Фото советы как сделать вентиляцию своими руками

Также рекомендуем просмотреть:

Приточная вентиляция – что это такое, устройство, принцип работы, существующие плюсы и минусы

Качественное вентилирование – важный фактор при проектировании домов. Пополнение нужного количества чистого воздуха в помещении поможет обеспечить приточная вентиляция. Главное, позаботиться о ее устройстве на начальном этапе ремонта, чтобы потом минимизировать трату времени и денег.

Что такое приточная вентиляция?

Создание комфортного микроклимата в помещении – важная задача. Вентиляция воздуха – одна из составляющих этого процесса. С этими задачами хорошо справляется приточная вентиляция в квартире или доме. В зависимости от модели устройство обеспечивает:

• очищение воздуха от разных примесей;
• изменение температуры в зависимости от заданных параметров;
• поддержку оптимального показателя влажности;
• создание комфортных условий жизни.

Устройство приточной вентиляции

Для повышения скорости обмена местами воздушных масс используют разные приспособления. Разбираясь, как выглядит приточная вентиляция, нужно обратить внимание на то, из каких элементов она состоит:

1. Вентилятор. От его уровня мощности зависит работа всей системы.
2. Фильтры. Защищают помещение от попадания загрязнений с улицы.
3. Нагревательный элемент. Приточная вентиляция с подогревом воздуха помогает не испытывать дискомфорт от перепадов температуры.
4. Рекуператор. Устройство используется для снижения затрат на подогрев воздуха за счет комнатного тепла.
5. Система шумопоглощения. Для минимизирования звука от работы устройства.
6. Воздуховоды. Сборная приточная вентиляция состоит из труб, изготовленных из пластика или легких металлов. Характеристики зависят от конкретной модели.

Принцип работы приточной вентиляции

Характерной особенностью современных квартир является чрезмерная герметизация, поэтому многие задумываются об установке принудительной системе движения воздуха. Приточная система вентиляции подходит для этого идеально. Она работает следующим образом:

1. Воздух попадает в воздухозаборник.
2. Транспортируется по воздуховоду благодаря работе вентилятора.
3. После нагревания до нужной температуры, попадает в помещение.

Плюсы и минусы приточной вентиляции

Данный вид включает в себя систему воздуховодов и предусматривает монтаж определенного оборудования: вентилятора, воздушных каналов, фильтров и систем рекуператоров. Среди достоинств можно выделить следующие моменты:

1. Циркуляция воздуха происходит независимо от погодных условий и микроклимата в помещении.
2. В зимний период можно сэкономить, если установить приточно-вытяжную вентиляцию с рекуперацией.
3. В системе присутствуют очищающие фильтры.
4. Автоматическая работа не требует постоянного контроля.

К недостаткам системы можно отнести:

• необходимость в профессиональном проектировании;
• высокий уровень шума;
• большие габариты системы;
• высокую цену.

Виды приточной вентиляции

Данные системы движения воздуха в помещении классифицируются по ряду признаков. По конструкции вентиляционной сети система бывает:

1. Сборная. Когда отдельные элементы соединяются с помощью воздуховодов.
2. Моноблочная приточная вентиляция. В этом варианте большинство элементов объединено в одном корпусе.

По способу вентиляции приточная система разделяется на: местную, комплексную и аварийную. По наличию или отсутствию воздуховода классификация бывает:

1. Бесканальной. Когда свежий воздух попадает в помещение через приточное отверстие.
2. Канальной. Поступление происходит по системе воздуховодов.

Бесканальная вентиляция

Устройство обеспечивает нагнетание чистого воздуха в помещении за счет работы приточного устройства, благодаря чему на предназначенном участке комнаты образуется эффект воздушной завесы или оазиса. Бесканальная приточная вентиляция обеспечивает выведение загрязненного воздуха через особое отверстие или щель в двери и окне. При наличии мощного вентилятора, который издает много шума ее в обязательном порядке нужно дополнить шумоподавителем. В зависимости от степени сложности приточная вентиляция это устройства, которые делятся на три типа:

• оконный клапан;
• приточный вентилятор;
• приточная установка.

В установках для отфильтровки примесей устанавливают фильтр, а для защиты от мусора – воздухозаборную решетку. Приточно-вытяжная вентиляция для квартиры может быть оснащена системой для нагревания поступающего воздуха, для этого используется специальный элемент, который не дает температуре в помещении опускаться ниже заданного уровня. Каждый владелец выбирает для себя тот или иной вид в зависимости от конечной цели приобретения и финансовых возможностей.

Канальная вентиляция

Данные устройства – комплекс воздуховодов, которые объединяют все помещения. Их отличием считается потребность в периодическом обслуживании для поддержания качества функционирования. Канальная приточная вентиляция имеет один недостаток – большая сеть воздуховодов, которые нужно скрыть потолком. Это нужно учесть и заняться монтажом на этапе ремонта в помещении. Принцип работы системы простой – свежий воздух проникает в помещение по каналам и своим потоком вытесняет отработанный через воздухозаборники.

Часто такую приточную вентиляцию устанавливают на крупных объектах, где для нагрева требует большие энергозатраты. Для того чтобы их понизить можно установить:

• рекуператор;
• водяной калорифер;
• VAV-систему.

Самодельная приточная вентиляция

Данный вид может сделать каждый желающий, кто умеет пользоваться инструментами и знает основы построения вентиляционной системы. Особенно это актуально для тех, кому не подходят шумные модели комнатных устройств, а внешние слишком дорогие. Самодельная приточная система устанавливается на балконе. Кислород от нее поступает по воздуховоду, который закрепляют на внешней стене дома.

Установка представляет собой ящик, внутри которого расположен вентилятор и автомобильный салонный фильтр. После очищения воздух попадает в помещение через отверстие в стене. Для уменьшения шума устанавливают шумоглушитель от клапана. Для нагревания воздуха в холодное время года, рекомендуется направить поток на отопительный прибор, который его подогреет до нужного уровня.

Где разместить приточную вентиляцию?

Для получения полноценного результата от принудительной системы движения и замены воздуха нужно знать, как это правильно сделать. Клапан приточной вентиляции рекомендуется размещать на стене, которая противоположна поверхности с вытяжкой. Помимо этого можно выбрать следующие места:

1. Под подоконником. Приточная вентиляция в квартире с фильтрацией находится вблизи отопительного прибора, который будет подогревать входящий поток воздуха без дополнительных трат на другие устройства.
2. В стене возле окна. Подобное расположение подходит для помещения, которое расположено в климатической зоне, где температура зимой не опускается до минусовой отметки. В таком случае воздух будет очень холодным, а на стене появится конденсат.
3. В оконной раме. Система приточно-вытяжной вентиляции примитивная и выглядит как клапан с фильтром и заслонкой. Подобный комплект делает эксплуатацию максимально удобной.

Монтаж приточной вентиляции

Систематическое поступление воздуха в помещение – залог идеального микроклимата. Он должен поступать в общую комнату, а потом распространятся по остальным, туда, где установлены вытяжные каналы. В классическом исполнении приточное оборудование включает следующие механизмы:

• клапан вентиляции;
• внутренний блок;
• соединяющие трубки;
• наружная решетка.

Процесс установки состоит из следующих этапов:

1. Приточные клапаны вентиляции в стене размещают между оконной рамой и отопительными радиаторами. Перед монтажом их разбирают, для использования пустого корпуса в качестве разметки для дальнейшего крепления на стене.
2. После проводят просверливание отверстий с небольшим наклоном вниз.
3. В них продевают трубку, обернутую в изоленту. Ее край должен быть расположен заподлицо с наружной частью стен, а внутри выступать на 10 мм.
4. Крепление прибора проводят с помощью дюбель-гвоздей. После вставляют фильтры.
5. В завершении надевают наружную решетку.

Проверка приточной вентиляции

Для того чтобы убедиться в правильности монтажа, нужно провести контроль движения воздуха в разных положениях. Приточная вентиляция в частном доме проверяется следующим образом:

1. Открывают входную дверь и окна, берут тонкую полоску бумаги и подносят ее к вентиляции на расстоянии 5 см. Движение говорит о нормальной работе, а его отсутствие о наличии проблем.
2. Для проверки движения воздуха по дому закрывают входную дверь и окна и опять используют бумагу. Тоже самое проделывают при открытых межкомнатных дверях. Если в первом положении движение отсутствует, а во втором есть – циркуляция в помещении нарушена.

Домашняя приточная вентиляция.



Домашняя приточная вентиляция.

Из подручных материалов, дёшево и надёжно можно обеспечить чистый воздух и нормальную влажность в квартире. Описание самодельной приточной вентиляции и сравнение её с промышленными.

Инструменты:

перфоратор

отвёртки

нож

Материалы:

магистральный воздушный фильтр

магистральный вентилятор

пластиковые канализационные трубы

пластиковый контейнер

Порядок выполнения работ:

1. Выбор фильтра.

   Фильтр можно применить магистральный на диаметр трубы 100мм (продаётся в строительных гипермаркетах в отделе вентиляции). В качестве вентилятора можно установить магистральный вентилятор с производительностью 150м3/час. Я установил вентилятор с самым минимальным уровнем шума, чтобы не шумел при ночной работе. Так же необходимо поставить воздушный клапан, чтобы фильтр работал только в правильном направлении. Мне повезло, клапан оказался встроен в вентилятор.
   

2. Установка фильтрационной установки.

   В бетонной стенке лоджии необходимо сделать отверстие на улицу и проложить воздуховод из канализационных пластмассовых труб диаметром 50 мм с переходником с 50мм на 100мм. Корпус фильтра можно оклеить декоративным пластиком, к стене прикрепить пару уголков на которые положить резиновую подкладку для снижения вибрации и установить фильтр. Для улавливания мелкой пыли нужно поставить водяной фильтр. В качестве водяного фильтра я применил пластиковый контейнер, заполненный обычной водой и направил в него воздушный поток от вентилятора. Летом работает здорово, но в жару вода в контейнере высыхает за пару дней, надо не забывать подливать. Зимой, естественно, водяной фильтр не работает, но и воздух в этот период значительно чище.
   

3. Замена фильтрующей ткани.

   В качестве фильтрационной ткани можно использовать фильтр для кухонных вытяжек, из одной полосы выходит 3 фильтра. Для удобства вырезки фильтров рекомендую сделать шаблон, например, из куска картона или линолеума.
   
   Итог: эксплуатирую эту систему уже 2 года, летом заменяю фильтрационную ткань раз в 2 месяца, за всю зиму меняю один раз, слой пыли на лоджии все-таки образуется, но на мой взгляд раз в 10 медленнее, то что раньше накапливалось за месяц, теперь за год

Ссылки по теме

1. Сравнение систем вентиляции для дома.
2. Монтаж проветривателя Aeropac SN.
3. Монтаж приточной вентиляции TION Breezer 3S.
4. Монтаж приточной вентиляции V-STAT FKO.

Комментарии к статье:

Самодельный вентилятор для вытяжки — Морской флот

Маломощный центробежный вентилятор даст мало проку. Даже тихие вытяжки снабжаются коллекторными двигателями, сильно шумящими. Если факт не пугает, приступим к выбору средств. Покажем, как сделать центробежный вентилятор своими руками из подручных предметов. Если в типичном – осевом – вентиляторе важны мотор и крыльчатка, здесь, ко всему прочему, добавляется корпус. Попробуем собрать центробежный вентилятор самостоятельно.

Что такое центробежный вентилятор

Центробежный вентилятор используется в качестве канального. Чтобы упростить рассмотрение, скажем, что пылесос содержит в нечто похожее на канальный вентилятор. Теперь подумайте:

1. Пыль всасывается шлангом.
2. Проходит в мешок (бак, отсек).
3. Проходит фильтрацию.
4. Минует двигатель.
5. Выбрасывается с обратной стороны корпуса.

За счет чего получается: внутри стоит центробежный вентилятор, образованный барабаном (беличья клетка), насаженным на вал двигателя. Этого недостаточно. Двигатель с крыльчаткой заключен в герметичный корпус, по каналам которого воздух выходит наружу. Без плотного кожуха смысл работы центробежного вентилятора потеряется. Вот главное различие. В отличие от осевых вентиляторов, часто служащих для личных нужд человека, центробежные применяют в хозяйственной сфере: вентилирование помещения, уборка, очистка воздуха. Чтобы понять, как сделать центробежный вентилятор, изучим принцип действия устройства.

Принцип действия центробежного вентилятора

Центробежный вентилятор работает за счет динамических характеристик потока. Попробуйте привязать камень к нити и покрутить вокруг себя в горизонтальной плоскости. Рука чувствует ощутимое натяжение, если бы связь оборвалась, снаряд немедленно вылетит по касательной к круговой траектории вращения. Аналогично ведут себя и молекулы воздуха: на лопастях колеса обретают значительную скорость и, ничем не удерживаемые, уносятся на внешний периметр. Потом система каналов уже придает потоку нужное направление. Наконец, входит воздух по центру, обычно с противоположной от двигателя стороны.

Внутри пылесоса наблюдаем картину:

• Воздух из мешка (бака, контейнера), очищенный от пыли, подходит к двигателю с фронтальной стороны и заходит в центр барабана.
• Разогнанные лопастями до значительной скорости молекулы выбрасываются наружу. Проходят по каналам герметичного корпуса, попутно охлаждая двигатель, покидают чрево пылесоса с обратной стороны.

Особенность конструкции: лопасти центробежного вентилятора создают давление, если корпус негерметичен, то движение потока воздуха станет нарушаться. Следовательно, сложность для мастера-самоучки заключается в создании правильных условий.

В хороших вытяжках применяются двигатели с вентиляторами тангенциального (центробежного) типа. В избранных конструкция удивляет дуэтом беличьих клеток. В последнем случае пара крыльчаток насаживается по обе стороны от двигателя на вал. Тогда воздух входит с двух направлений, перпендикулярных плоскости вращения колес. Таким образом, эффективность центробежного вентилятора растет.

Как сделать центробежный вентилятор

Из сказанного очевидным способом осуществить задуманное является снять тангенциальный вентилятор с вытяжки, к примеру. Преимущество: обеспечивается бесшумная работа. Производитель соблюдает нормы, предписанные стандартами, поэтому заводские устройства класса вытяжек сравнительно тихие. Полагаем, что для большинства читателей это не лучшее решение задачи, продолжим рассмотрение.

Пылесос

Внутри пылесоса таится готовый центробежный вентилятор. Большой плюс — уже имеется готовый корпус, который необходимо смонтировать в канал по месту. К дополнительным преимуществам отнесем:

1. Двигатель пылесоса нацелен на долговременный режим работы. Крутит лопасть сутками напролет. Обмотки чаще защищены от перегрева, вдобавок воздух проходит по каналам, охлаждая статор.
2. Двигатель пылесоса нацелен на преодоление значительных пневмонагрузок. При собственноручном разборе этого помощника домохозяйки увидите внутри предохранительный клапан. Попробуйте снять и продуть силой легких. Не получается? А двигатель это делает шутя! Зажмите входное отверстие, либо перегните шланг пополам. Щелчок, донесшийся из нутра корпуса, сообщает о срабатывании. Полагаем, подобной силы хватит с лихвой для проведения вентиляции объекта.
3. Плюс — мощность всасывания(в аэроваттах) указывается в технических характеристиках, аналогична создаваемому давлению. Таким образом, несложно заранее просчитать по формулам, достаточна ли мощность двигателя для избранной задачи. Иногда производители настолько добры, что указывают скорость движения потока, к примеру, 3 кубометра в минуту. Любой подсчитает: в час — 180 кубических метров. Благодаря высокой мощности, расход будет выдерживаться, несмотря на повороты и изгибы воздуховода.

Недостаток двигателя пылесоса – шумность. Вдобавок коллекторный двигатель искрит, что создает помехи по сети питания. Понадобится сделать сетевой фильтр, чтобы не сжечь импортную домашнюю аппаратуру. Уровень шума высок. Превышает 63 дБ, разрешённых производить в квартире по закону.

Стиральная машина

Из чего еще собрать центробежный вентилятор? Пришел на ум образ стиральной машины с фронтальной загрузкой. Если дверцу снять, а в корпусе проделать каналы, чтобы поток охлаждал обмотки двигателя, получится центробежный вентилятор. Плюс — рабочий отсек стиральной машины герметичен. Просто удалите стенку бака в районе двигателя, чтобы получить подобие центробежного вентилятора. Барабан придется переработать коренным образом, чтобы захватывал воздух. Корпус понадобится разобрать.

Возникает главная дилемма: стоит ли демонтировать бак. У большинства моделей специально сделан так, чтобы без повреждения крепежа операцию сделать оказалось нельзя. Это помогает сервисным центрам отслеживать хитрецов, делающих ремонт. В любом случае барабан прорезается по месту, чтобы изготовить в стенках лопатки. Отгибайте сталь внутрь, чтобы конструкция не задевала бак. Вариант: из стенок стального цилиндра, причём выгнуть лопасти нужной формы по образу и подобию заводских промышленных моделей центробежных вентиляторов.

Главным видится правильный подбор скорости. 1000 оборотов на отжиме вполне хватит. Диаметр барабана велик. Пылесос дает 6000-16000 оборотов в минуту, но радиус лопастей много меньше. Следовательно, оценивать нужно линейную скорость. Как известно, длина окружности прямо пропорционально зависит от радиуса, следовательно, если диаметр барабана стиральной машины Samsung составляет 45 см, получается минимум в три раза больше, нежели у пылесоса — эквивалентно скорости 3000 оборотов в минуту (минимум). Но! При этом площадь колеса намного больше, следовательно, поток образуется грандиозный.

Из сказанного заключаем, что скорости 1000 оборотов в минуту, тем более, 1500 оборотов в минуту достаточно, чтобы самостоятельно сделать центробежный вентилятор из стиральной машины. Производительность примерно одинакова, однако удельное давление потока сократится. Многое зависит от формы лопаток, настоятельно рекомендуем осведомиться на форуме физиков и гидравликов. Простейший вариант заимствование лопасти у напольного вентилятора. Пластмасса сваривается при помощи набора полиэтиленовых пакетов и паяльника, что позволит укрепить маховик на валу.

Главное, сохранить герметичность. Рекомендуется заделать лишние отверстия, которыми изобилует барабан. Самодельный центробежный вентилятор из стиральной машины опасен в эксплуатации (если бывают безопасные тангенциальные вентиляторы), люк для загрузки белья рекомендуется закрыть прочной решеткой. К примеру, проделайте с фронтальной стороны корпуса ряд отверстий под установку элемента. Устройство центробежного вентилятора дополняется прочной оградой. Решетку делайте из стального прута и крепите на болты.

Регулировка двигателя центробежного вентилятора

В 85% случаев двигатель в стиральной машине коллекторный. Такие, кстати, работают и от постоянного тока. Направление вращения определено полярностью напряжения.

Про схему регулировки оборотов. Принцип действия центробежного вентилятора требует задействования режимов отжима. Найдите тиристорную схему, регулирующую угол отсечки и настройте нужным образом. Для максимальных оборотов подключайте двигатель к сети 220 В. Считаем раскрытыми вопросы, что такое центробежный вентилятор, и как его сделать.

Перед тем как сделать вентиляцию в квартире своими руками, требуется изучить ряд моментов, связанных с установкой вентиляционных систем. Это позволит сделать жизнь в доме более комфортной.

Разновидности систем вентиляции

Классификация вентиляционных систем основана на различных критериях:

• предназначение;
• функции;
• способ перемещения воздуха.

По предназначению вентиляционные системы подразделяются по:

• методу передвижения воздуха;
• типу побудителя движения воздуха.

Разновидности вентиляционных систем бывают приточными и вытяжными. В зависимости от их функций различаются также рециркуляционные, обеспечивающие подачу потока чистого воздуха и подмешивающие к нему вытяжной воздух в огромном количестве.

По способу перемещения воздуха системы делятся на:

• канальные;
• безканальные.

В первом случае происходит перемещение потока воздуха через сеть вентиляционных каналов с воздуховодами, а во втором он проникает через двери и окна. Другое различие вентиляционных систем состоит в побудительной силе, оказывающей воздействие на воздух, поэтому они бывают механическими и естественными.

Движение воздуха происходит только после подключения вентилятора, что характерно для систем с механической циркуляцией воздуха. Фото хорошей вентиляции в доме позволит выбрать тип наиболее подходящей системы.

Достаточно остановить свое внимание на следующих вариантах:

• естественная вентиляция;
• приточно-вытяжная или принудительная;
• смешанная естественная, предусматривающая принудительную вытяжку.

Все перечисленные варианты обладают своими достоинствами и недостатками. Вентиляция естественного типа является наиболее подходящей для небольших по размерам строений. Они обычно располагаются в местах, где окружающая атмосфера является довольно чистой. В этом случае, принудительная вентиляция не устанавливается.

Минимальным набором условий, позволяющих определить оптимальный тип системы и сделать вентиляцию в подвале частного дома, являются чистота воздуха и строительный материал, который применялся для постройки.

В коттеджах обычно обустраивают приточно-вытяжную систему вентиляции, поскольку они располагаются в зоне с загрязненной атмосферой. Она должна обеспечивать помещение потоком воздуха в необходимом количестве, а также выполнять его фильтрацию.

Чтобы сделать вентиляцию в частном доме, необходимо соблюдать следующий план действий:

• выполнить расчет объема параметра воздухообмена, рассчитав объем воздуха, соответствующий нормам;
• определить сечение воздуховода;
• выбрать тип вентиляционной системы;
• составить план-схему вентиляционных каналов;
• выбрать место для установки оборудования;
• определить места, где будет происходить забор и вывод воздуха;
• устроить саму систему.

Как сделать расчет вентиляционной системы?

Способы вычислений могут немного отличаться один от другого, поэтому для того, чтобы сделать вентиляцию в гараже или подвале, следует выбирать наиболее подходящие из них. Рассчитывать параметры системы вентиляции необходимо на основе таких показателей, как площадь дома и объем воздуха в помещении.

Потребуется учесть наличие в помещении бытовой техники, которая способна уменьшить объем чистого воздуха. Все необходимые расчеты производятся с учетом потребности помещения, где необходима вентиляция.

Вычисления следует осуществлять, используя таблицы с диаграммами, с учетом действующих нормативов (СНиПов, САнПинов, ДБНов, ГОСТов). Наиболее легкий способ расчетов основан на вычислении воздухообмена на основе площади. В соответствии с принятыми нормами подача воздуха на 3 м3/час должна осуществляться в полном объеме на 1 м2

Расчет показателя выполняется с учетом количества жильцов. Например, если их трое, то при общей площади дома, равной 120 м2, воздухообмен в час определяется как произведение 120*3=360 куб.м/час.

Более сложным является расчет показателя воздухообмена по кратностям. Все вычисления производятся на основе нескольких показателей, поэтому точный результат может быть определен специалистом.

Вычисления, основанные на кратности показателя воздухообмена, определяют количество раз в час, когда воздух полностью заменен новым потоком.

Нормативы для помещений с различным предназначением могут быть разными, поэтому используется специальная инструкция: как правильно сделать вентиляцию, результатом вычислений которой является сумма полученных ранее показателей. Это позволяет получить общую величину воздухообмена.

Любое строительство, будь оно частными или капитальным, должно быть продумано до мелочей, и особое внимание должно уделяться именно системе вентиляции.

Если это не предусмотреть, то в доме или в квартире будет не только не комфортно жить из-за сжатого воздуха, неприятных запахов от приготовления пищи, но и могут возникнуть серьезные заболевания спустя годы. При нерабочей или отсутствующей вентиляции зафиксированы случаи, когда на стенах появлялась плесень, а окна запотевают полностью, что из них ничего не видно.

Каков принцип работы вытяжной системы?

При правильном подходе к работе, вытяжная вентиляция своими руками — это не такой уж и сложный процесс, как могло показаться на первый взгляд. Правда, для этого потребуются знания основ вентиляции, умение использовать инструмент, а также терпение и свободное время. В целом, актуальность самодельных систем вентиляции можно отнести только к небольшим домам и квартирам.

Практика показала, что лучше всего работает приточно-вытяжная система. Ее принцип работы раскрывается в следующих аспектах:

1. Приточный клапан является основным в работе системы. Он представляет собой место, через которое в дом проникает свежий воздух. Чтобы воздух быстро распределился по помещению, ставят вентиляторы, которые получают воздух и проталкивают его по помещению, распределяя нужные объемы.
2. Как только вентилятор пройден, воздух попадает в фильтр, где проходит процедуру очистки. Тут же он может проходить этап нагрева, что является опциональным этапом, поскольку рекуператоры для нагрева присутствуют не во всех системах.
3. После того, как фильтрация пройдена, воздух распределяется внутри помещения.
4. Что касается обработанного, уже несвежего, горячего углекислого газа, то он поднимается вверх, к потолку. Здесь находится вытяжное отверстие, через которое, естественным или механическим способом, он выходит наружу. Обычно используют второй вариант, где вентилятор, посредством канала в виде воздуховода, выталкивает его наружу.

Как видите, это решение требует существенных затрат на моменте обустройства. Но, вложившись единожды, вы получите комфортное жилье, отвечающее всем требованиям и нормам при проживании. К преимуществам такой системы относят безопасность и эффективность, возможность исключить частые заболевания жителей благодаря постоянной циркуляции воздуха.

Принципы устройства вытяжной системы в доме

Чтобы понимать, как именно делается вытяжная вентиляция дома своими руками, требуется разобраться в ее устройстве. А именно, для примера рассмотрим систему вентиляции, сделанную настоящими профессионалами своего дела.

1. На первом месте стоит приточный клапан. Его особенность кроется в возможности менять количество пропускаемого воздуха за счет заслонки. Его требуется размещать с северной стороны, поскольку по статистике отсюда ветер дует чаще всего. На входе воздуха в клапан стоит вентилятор, который разряжает поток, загоняя приходящий воздух в канал. Этот канал может состоять из ответвлений, которые идут к нужным помещениям в доме. Связывает их коллектор — распределительный отсек.
2. На выходе стоит смеситель. Это специальная камера, которая ставится в каждой комнате. Она выводит потоки свежего воздуха в помещение. Здесь стоит рекуператор — устройство, которое служит для нагрева воздуха до комфортной температуры. Нагрев идет без существенных затрат, поскольку по факту осуществляется обычный обмен энергией, между отработанным горячим углекислым газом из помещения и уличным, охлажденным воздухом. В летнее время рекомендовано ставить кондиционеры, чтобы охлаждать горячий поток, приходящий с улицы.
3. Что касается воздуха, бывшего в употреблении, то он проходит через вытяжку и попадает на вентилятор, проходя через специальные отверстия в виде решеток, находящихся в верхней части комнаты или на потолке. Лопасти выводят воздух наружу, в трубу, которая ставится в один уровень с коньком крыши вашего дома.

Как видите, монтаж такой сложности требует участия профессионалов в работе. Но есть приточно-вытяжная вентиляция своими руками в доме, которая делается гораздо проще.

Основы расчета объема требуемого чистого воздуха

Любой монтаж требует предварительных расчетов. А именно нужно посчитать воздухообмен, который необходим для конкретного дома. При этом стоит учитывать, что воздухообмен в зависимости от комнаты может быть разным, где на кухне, в ванной и туалете он интенсивнее, а в спальне и гостиной, на порядок меньше.

В общей сложности, нормы СНИП для частного дома рекомендуют, что циркуляция на 1 проживающего в доме должна составлять порядка 60 кубических метров в час. Если, судить по площади помещений, то на 1 квадратный метр приходится 3 кубометра чистого воздуха за 1 ч. Зачастую в качестве каналов прохождения воздуха в доме, используют пластиковую канализационную трубу, диаметром 100 мм. Множество ее фитингов, заглушек и переходов позволяет создавать надежные вентилируемые каналы подачи и отвода воздуха.

Непосредственный монтаж системы

С выбором требований для дома разобрались, а потому сам монтаж не составит большого труда. Если каналы будут проходить под потолком, то используйте специальные подвесы, среди которых можно обойтись подвесами для монтажа гипсокартона. Трубы из пластика хорошо стыкуются между собой без необходимости проводить герметизацию соединений. В дальнейшем, после отделки, их можно будет закрыть натяжным полотном. В тех местах, где труба будет спускаться по стене, используйте кронштейны.

Собирайте цепочку в правильной последовательности. Сначала ставьте приточный клапан, затем, рециркуляционный узел, после чего коллекторы вытяжного и приточного типа, нагреватель воздуха в виде рекуператора. Производите расключение системы подачи/отвода, ставьте диффузоры и проточные рамки.

В качестве небольшого совета, можно заменить пластиковую основу на специальную гофру, которая загибается под нужным углом. Это поможет избежать соединений, и попросту позволит уложить канал передачи воздуха по кратчайшему пути. Если гофрированный материал придется совмещать, то можно использовать 21-е саморезы, которые могли бы пойти на монтаж гипсокартона. Саморезы вкручиваются встык, а место соединения дополнительно герметизируется.

Как сделать вытяжную вентиляцию своими руками

Теперь вы вполне можете ответить на вопрос о том, как сделать вытяжную вентиляцию своими руками, какие основные узлы входят в ее состав, каким образом правильно осуществлять монтаж. Но, самое главное — это расчет. То, что мы предложили трубу диаметром 100-150 мм, это только усредненный вариант, в большей части подходящий под загородные дома небольшого типа. Поэтому, производите расчет, ориентируйтесь на нормы СНИП и консультируйтесь у специалистов.

Если вы не уверены, что сможете выполнить всю кропотливую работу своими руками, то лучше обратиться к профессионалам. Это станет гарантом вашего здоровья и комфортного времяпровождения в собственном доме. Не экономьте на вентиляции, поскольку это чревато последствиями. Делайте ее не только в основной части дома, но и в кровле, подвале, в погребе и других важных местах конструкции.

Являются ли альтернативы самостоятельной искусственной вентиляции легких хорошей идеей во время COVID-19?

Аппарат искусственной вентиляции легких может стоить больнице десятки тысяч долларов, и даже больше денег каждый день он используется для поддержания притока кислорода в легкие больного пациента. Поэтому неудивительно, что некоторые небольшие больницы в США могут сосчитать свои по пальцам. В больницах по всей стране используется около 160000 аппаратов ИВЛ — это примерно половина от числа подтвержденных случаев COVID-19 в США по состоянию на 6 апреля.

По мере того, как число диагнозов коронавируса растет, изобретатели прибегают к все более творческим решениям, чтобы предотвратить надвигающуюся нехватку аппаратов ИВЛ. Но ставки высоки, и некоторые врачи не уверены, что использование аппаратов искусственной вентиляции легких стоит риска.

Доктор Кен Лин-Кью, пульмонолог из Национального еврейского здравоохранения в Колорадо, хвалит изобретателей за желание помочь, но говорит, что аппараты искусственной вентиляции лёгких, которые могут работать не так хорошо, как настоящие, ставят врачей перед очередным трудным решением. вспышки.«Я делаю что-то, что может быть вредным, ради чего-то, — спрашивает он, — или я чего-то не делаю?»

COVID-19 не столько вызвал, сколько вновь выявил проблему поставок вентиляторов в стране. Более десяти лет назад правительство США, осознавая потребность в большем парке аппаратов ИВЛ в своем стратегическом национальном запасе, согласилось купить около 40 000 аппаратов у небольшого калифорнийского производителя, но сделка развалилась, когда компания была приобретена конкурентом. который якобы хотел помешать ему производить более дешевые машины, которые могли бы конкурировать с его более дорогими версиями, сообщает New York Times .Правительство начало с новой компании в 2014 году, но этот контракт еще не привел к появлению новых вентиляторов, в результате чего Национальный запас не был обеспечен надлежащим образом и изобиловал сломанными аппаратами.

Сейчас, столкнувшись с пандемией респираторных заболеваний, врачи пытаются заполнить пустоту. Врачи Колумбийского университета и Нью-Йоркской пресвитерианской больницы разработали протокол для вентиляции двух пациентов с использованием одного и того же аппарата, и учреждения работают над устройствами, которые могут разделять аппараты ИВЛ для этой цели.Министерство здравоохранения и социальных служб США разрешило совместное использование аппаратов ИВЛ, но только «в качестве крайней меры».

Чтобы быть в курсе нашей ежедневной рассылки о коронавирусе, нажмите здесь.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), стремясь избежать этого мрачного наихудшего сценария, призывает изобретателей и учреждения подавать заявки на разрешение на использование в чрезвычайных ситуациях — «нижнюю планку для выхода на рынок», по словам представителя агентства. —Для обходных путей с вентилятором.«FDA будет работать в интерактивном режиме с этими производителями», чтобы вывести их продукцию на рынок, — сказал представитель. Агентство также установило партнерские отношения с Национальными институтами здравоохранения, Департаментом по делам ветеранов и некоммерческой организацией по производственным инновациям America Makes для поощрения нетрадиционного производства во время COVID-19.

Больничные системы используют эту свободу действий. Например, Northwell Health в Нью-Йорке — это преобразователи для 3D-печати, которые помогают аппаратам BiPAP (которые используются для облегчения таких состояний дыхания, как апноэ во сне и ХОБЛ) функционировать больше как полноценные аппараты ИВЛ.Другие переоборудовали наркозные аппараты.

Крупные корпорации, такие как General Motors, Ford и Dyson, также вносят свой вклад, используя свои ресурсы для производства деталей для вентиляторов.

Многие больницы, университеты и отдельные изобретатели становятся еще более скрапируемыми, используя все, от деталей стеклоочистителей до хозяйственных принадлежностей, для изготовления вентиляционных устройств. Но то, что делает механические аппараты ИВЛ такими дорогими и сложными в производстве, — их широкий спектр функций, настроек и датчиков обратной связи — также делает их эффективными для интенсивной терапии, — говорит Лин-Кью.Если урезать функциональность ради экстренного проектирования, вы можете в конечном итоге пожертвовать эффективностью ради скорости. И в этот момент, по его словам, устройства могут принести больше вреда, чем пользы, особенно если в больницах не хватает персонала даже для того, чтобы управлять этими машинами.

«Я нахожу это ужасным и тревожным, потому что мы знаем, что если мы будем это делать, то будем оказывать людям некачественный уход в попытке оказать помощь», — говорит Лин-Кью. «Что лучше — заботиться об одном человеке или о двух — плохо?»

Др.Рохит Маля, доцент Медицинского колледжа Бейлора, видит это иначе. Он консультировал команду инженеров в Техасском университете Райса, где он также является адъюнкт-профессором биоинженерии, чтобы помочь им настроить устройство, которое автоматизирует вентиляцию мешка (сжимая надутый мешок, чтобы вручную доставить кислород в легкие пациента). Дизайн команды за 300 долларов, который они сделали с открытым исходным кодом, чтобы побудить других копировать его, будет готов для тестирования на пациентах с COVID-19, как только он пройдет юридическую экспертизу, говорят разработчики.

«Отчаянные времена, — говорит Маля, — требуют отчаянных мер. «В тот момент, когда больницы просят людей принести домой аппараты BiPAP», а «альтернатива — верная смерть», людям нужно мыслить нестандартно, — говорит Маля.

Глен Мейеровиц, научный сотрудник по биодизайну из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, также не согласен с тем, что обтекаемый дизайн по своей сути неэффективен. Он сделал упрощенный прототип аппарата ИВЛ, полностью из деталей, приобретенных в Home Depot, исключив некоторые настройки механического аппарата ИВЛ, чтобы сосредоточить внимание на более узком диапазоне функций, которые могут потребоваться во время лечения коронавируса.По его словам, это позволяет производить машины эффективно и по доступной цене.

Конечно, самодельный дизайн «действительно далек от продукта, который вы хотели бы использовать в медицинской среде», — говорит Мейеровиц, поэтому он работает с производственной фирмой и медицинскими экспертами Калифорнийского университета, чтобы довести свой дизайн от «любительского уровня» до госпитального уровня. Поскольку UCLA ускоряет процесс клинического исследования, он надеется протестировать его в больнице в течение восьми недель.

Но не все начинающие изобретатели имеют доступ к медицинским системам мирового класса и медицинским консультантам.По словам Маля, вызывает беспокойство то, что некоторые изобретатели могут продвигаться вперед без надлежащего руководства, потенциально создавая опасно упрощенное устройство. «Мы не хотим помещать что-то вроде DIY-версии Home Depot в больницу и смотреть, сколько пациентов это может убить», — говорит он.

Краткое изложение коронавируса. Все, что вам нужно знать о глобальном распространении COVID-19

Спасибо!

Напишите Джейми Дюшарму на [email protected].

DIY вентиляторов для COVID-19 могут быть жизненно важным шагом

Рассмотрение таких специализированных нервных систем в качестве модели для искусственного интеллекта может оказаться не менее ценным, если не более ценным, чем изучение человеческого мозга.Взгляните на мозги этих муравьев в вашей кладовой. В каждом есть около 250 000 нейронов. Более крупных насекомых ближе к 1 миллиону. В своих исследованиях в Sandia National Laboratories в Альбукерке я изучаю мозг одного из этих более крупных насекомых — стрекозы. Я и мои коллеги из Sandia, лаборатории национальной безопасности, надеемся воспользоваться специализацией этих насекомых для разработки вычислительных систем, оптимизированных для таких задач, как перехват летящей ракеты или слежение за шлейфом запаха. Используя скорость, простоту и эффективность нервной системы стрекозы, мы стремимся разработать компьютеры, которые будут выполнять эти функции быстрее и потреблять меньше энергии, чем обычные системы.

Взгляд на стрекозу как на предвестник компьютерных систем будущего может показаться нелогичным. Новостные разработки в области искусственного интеллекта и машинного обучения обычно представляют собой алгоритмы, имитирующие человеческий интеллект или даже превосходящие возможности людей. Нейронные сети уже могут работать так же — если не лучше — чем люди при выполнении некоторых конкретных задач, таких как обнаружение рака при медицинском сканировании. И потенциал этих нейронных сетей выходит далеко за рамки визуальной обработки.Компьютерная программа AlphaZero , обученная самостоятельно, является лучшим игроком в го в мире. Его родной ИИ, AlphaStar , входит в число лучших игроков Starcraft II .

Однако за такие подвиги приходится платить. Разработка этих сложных систем требует огромных вычислительных мощностей, которые обычно доступны только избранным учреждениям с самыми быстрыми суперкомпьютерами и ресурсами для их поддержки. И стоимость энергии отталкивает. Недавние оценки показывают, что выбросы углерода в результате разработки и обучения алгоритма обработки естественного языка больше, чем выбросы, произведенные четырьмя автомобилями за время их эксплуатации.

Стрекозе требуется всего около 50 миллисекунд, чтобы начать реагировать на маневр жертвы. Если предположить, что 10 мс для клеток в глазу обнаруживают и передают информацию о жертве, и еще 5 мс для мышц, чтобы начать производить силу, это оставляет только 35 мс для нейронной схемы для выполнения своих расчетов. Учитывая, что обычно одному нейрону требуется не менее 10 мс для интеграции входных данных, нижележащая нейронная сеть может иметь не менее трех уровней.

Но действительно ли искусственная нейронная сеть должна быть большой и сложной, чтобы быть полезной? Я верю, что это не так.Чтобы в ближайшем будущем воспользоваться преимуществами компьютеров, созданных на основе нейронных сетей, мы должны найти баланс между простотой и изощренностью.

Это возвращает меня к стрекозе, животному с мозгом, который может обеспечить точный баланс для определенных приложений.

Если вы когда-либо сталкивались со стрекозой, вы уже знаете, с какой скоростью могут приближаться эти прекрасные существа, и вы видели их невероятную ловкость в воздухе. Возможно, менее очевидным при случайном наблюдении является их превосходная охотничья способность: стрекозы успешно ловят до 95 процентов преследуемой добычи, поедая сотни комаров за день.

Физическое мастерство стрекозы, конечно, не осталось незамеченным. На протяжении десятилетий агентства США экспериментировали с использованием стрекоз для дронов наблюдения. Теперь пора обратить наше внимание на мозг, который управляет этой крошечной охотничьей машиной.

В то время как стрекозы , возможно, не могут играть в стратегические игры, такие как го, стрекоза действительно демонстрирует форму стратегии в том, как она стремится впереди текущего местоположения своей жертвы, чтобы перехватить ее обед.При этом вычисления выполняются очень быстро — обычно стрекозе требуется всего 50 миллисекунд, чтобы начать разворачиваться в ответ на маневр жертвы. Он делает это, отслеживая угол между головой и телом, чтобы знать, какие крылья махать быстрее, чтобы обернуться впереди добычи. И он также отслеживает свои собственные движения, потому что, когда стрекоза поворачивается, кажется, что жертва тоже движется.

Модель стрекозы переориентируется в ответ на поворот добычи. Меньший черный круг — это голова стрекозы, удерживаемая в исходном положении.Сплошная черная линия указывает направление полета стрекозы; пунктирные синие линии — это плоскость глаза модели стрекозы. Красная звезда — это положение жертвы относительно стрекозы, а красная пунктирная линия указывает линию взгляда стрекозы.

Таким образом, мозг стрекозы совершает выдающийся подвиг, учитывая, что время, необходимое отдельному нейрону для сложения всех своих входных данных, называемое постоянной времени мембраны, превышает 10 миллисекунд. Если учесть время, необходимое для обработки зрительной информации глазом и для мускулов, чтобы произвести силу, необходимую для движения, действительно есть время только для трех, может быть, четырех слоев нейронов, последовательно, чтобы суммировать свои входные данные и передавать информацию.

Могу ли я построить нейронную сеть, которая работает как система перехвата стрекозы? Я также задавался вопросом, как использовать такую ​​систему перехвата, основанную на нейронах.Находясь в Сандиа, я сразу же рассмотрел оборонные приложения, такие как противоракетная оборона, представив себе ракеты будущего с бортовыми системами, предназначенными для быстрого расчета траекторий перехвата, не влияя на вес ракеты или потребляемую мощность. Но есть и гражданские приложения.

Например, алгоритмы, управляющие беспилотными автомобилями, можно было бы сделать более эффективными, больше не требуя большого количества вычислительного оборудования. Если система, вдохновленная стрекозами, может выполнять вычисления для построения траектории перехвата, возможно, автономные дроны могут использовать ее для Избегайте столкновений.И если бы компьютер можно было сделать того же размера, что и мозг стрекозы (около 6 кубических миллиметров), возможно, средства от насекомых и москитные сетки однажды уйдут в прошлое, и их заменят крошечные дроны, уничтожающие насекомых!

Чтобы начать отвечать на эти вопросы, я создал простую нейронную сеть, заменяющую нервную систему стрекозы, и использовал ее для расчета поворотов, которые стрекоза делает, чтобы поймать добычу. Моя трехуровневая нейронная сеть существует как программная симуляция.Изначально я работал в Matlab просто потому, что эту среду кодирования я уже использовал. С тех пор я перенес модель на Python.

Поскольку стрекозы должны видеть свою добычу, чтобы поймать ее, я начал с моделирования упрощенной версии глаз стрекозы, запечатлевая минимальные детали, необходимые для отслеживания добычи. Хотя у стрекоз два глаза, общепринято считать, что они не используют стереоскопическое восприятие глубины для оценки расстояния до своей добычи. В моей модели я не моделировал оба глаза.Я также не пытался соответствовать разрешению a глаз стрекозы . Вместо этого первый слой нейронной сети включает 441 нейрон, которые представляют входные данные от глаз, каждый из которых описывает определенную область поля зрения — эти области разбиты на мозаику, чтобы сформировать массив нейронов размером 21 на 21, который покрывает поле стрекозы. Посмотреть. Когда стрекоза поворачивается, положение изображения жертвы в поле зрения стрекозы меняется. Стрекоза вычисляет обороты, необходимые для совмещения изображения жертвы с одним (или несколькими, если жертва достаточно большая) из этих «глазных» нейронов.Второй набор из 441 нейрона, также в первом слое сети, сообщает стрекозе, какие нейроны глаза должны быть выровнены с изображением жертвы, то есть где жертва должна быть в пределах ее поля зрения.

Модель стрекозы атакует свою добычу.

Обработка — вычисления, которые принимают входные данные, описывающие движение объекта в поле зрения и превращают их в инструкции о том, в каком направлении стрекозе нужно повернуть, — происходят между первым и третьим слоями моей искусственной нейронной сети.На этом втором уровне я использовал массив из 194 481 (21 ⁴ ) нейронов, что, вероятно, намного больше, чем количество нейронов, используемых стрекозой для этой задачи. Я предварительно рассчитал веса связей между всеми нейронами в сети. Несмотря на то, что эти веса могут быть изучены с достаточным временем, есть преимущество «обучения» посредством эволюции и предварительно запрограммированных архитектур нейронных сетей. Когда стрекоза выходит из стадии нимфы в виде крылатой взрослой особи (технически называемой тенеральной), у стрекозы нет родителя, который бы ее кормил или показывал, как охотиться.Стрекоза находится в уязвимом состоянии и привыкает к новому телу — было бы невыгодно одновременно выяснять стратегию охоты. Я установил веса сети, чтобы модель стрекозы могла рассчитать правильные повороты, чтобы перехватить свою жертву от входящей визуальной информации. Что это за повороты? Что ж, если стрекоза хочет поймать комара, который пересекает ее путь, она не может просто целиться в комара. Если позаимствовать из того, что однажды сказал хоккеист Уэйн Грецки о шайбах, стрекоза должна стремиться к тому месту, где собирается быть комар.Вы можете подумать, что следование совету Грецкого потребует сложного алгоритма, но на самом деле стратегия довольно проста: все, что нужно сделать стрекозе, — это поддерживать постоянный угол между ее линией взгляда с обедом и фиксированным опорным направлением.

Читатели, имеющие какой-либо опыт пилотирования лодок, поймут, почему это так. Они знают, что могут беспокоиться, когда угол между линией видимости другой лодки и исходным направлением (например, на север) остается постоянным, потому что они движутся по курсу столкновения.Моряки давно избегают такого курса, известного как параллельное плавание, чтобы избежать столкновений.

В переводе на стрекоз, которые хотят, чтобы столкнулись с их жертвой, рецепт прост: держите линию прямой видимости на вашу жертву постоянной по отношению к некоторому внешнему ориентиру. Однако эта задача не обязательно является тривиальной для стрекозы, поскольку она прыгает и поворачивается, собирая еду. У стрекозы нет внутреннего гироскопа (о котором мы знаем), который будет поддерживать постоянную ориентацию и обеспечивать ориентир независимо от того, как стрекоза поворачивается.Также у него нет магнитного компаса, который всегда указывал бы на север. В моей упрощенной симуляции охоты на стрекозу стрекоза поворачивается, чтобы выровнять изображение жертвы с определенным местом на ее глазу, но ей необходимо вычислить, каким должно быть это место.

Третий и последний уровень моей моделируемой нейронной сети — это уровень моторных команд. Выходы нейронов в этом слое представляют собой высокоуровневые инструкции для мышц стрекозы, сообщающие стрекозе, в каком направлении ей повернуться.Стрекоза также использует выходные данные этого слоя, чтобы предсказать влияние своих собственных маневров на расположение изображения жертвы в ее поле зрения и соответственно обновляет это проецируемое местоположение. Это обновление позволяет стрекозе по мере приближения удерживать линию прямой видимости своей добычи относительно внешнего мира.

Возможно, у биологических стрекоз появились дополнительные инструменты, помогающие в вычислениях, необходимых для этого предсказания. Например, у стрекоз есть специализированные датчики, которые измеряют вращение тела во время полета, а также вращение головы относительно тела — если эти датчики работают достаточно быстро, стрекоза может рассчитывать влияние своих движений на изображение жертвы непосредственно по выходным сигналам датчиков или использовать один метод перекрестной проверки другого.Я не рассматривал эту возможность в своем моделировании.

Чтобы протестировать эту трехслойную нейронную сеть, я смоделировал стрекозу и ее добычу, перемещающуюся с одинаковой скоростью в трехмерном пространстве. Когда они это делают, мой смоделированный мозг нейронной сети «видит» добычу, вычисляет, где указать, чтобы изображение жертвы оставалось под постоянным углом, и отправляет соответствующие инструкции мышцам. Мне удалось показать, что эта простая модель мозга стрекозы действительно может успешно перехватывать других насекомых, даже добычу, путешествующую по изогнутым или полуслучайным траекториям.Смоделированная стрекоза не совсем соответствует уровню успеха биологической стрекозы, но также не обладает всеми преимуществами (например, впечатляющей скоростью полета), которыми славятся стрекозы.

Требуется дополнительная работа , чтобы определить, действительно ли эта нейронная сеть включает в себя все секреты мозга стрекозы. Исследователи из исследовательского кампуса Janelia при Медицинском институте Говарда Хьюза в Вирджинии разработали крошечные рюкзаки для стрекоз, которые могут измерять электрические сигналы от нервной системы стрекозы во время полета и передавать эти данные для анализа.Рюкзаки достаточно маленькие, чтобы не отвлекать стрекозу от охоты. Точно так же нейробиологи могут также записывать сигналы от отдельных нейронов в мозгу стрекозы, когда насекомое остается неподвижным, но заставляет думать, что оно движется, предъявляя ему соответствующие визуальные сигналы, создавая виртуальную реальность в масштабе стрекозы.

Данные из этих систем позволяют нейробиологам проверять модели мозга стрекозы, сравнивая их активность с моделями активности биологических нейронов активной стрекозы.Хотя мы пока не можем напрямую измерить отдельные связи между нейронами в мозгу стрекозы, я и мои сотрудники сможем сделать вывод, выполняет ли нервная система стрекозы вычисления, аналогичные расчетам, предсказанным моей искусственной нейронной сетью. Это поможет определить, похожи ли связи в мозгу стрекозы на мои предварительно рассчитанные веса в нейронной сети. Мы неизбежно найдем отличия нашей модели от реального мозга стрекозы. Возможно, эти различия дадут ключ к разгадке быстрых путей, которые использует мозг стрекозы для ускорения вычислений.

Этот рюкзак, который улавливает сигналы от электродов, вставленных в мозг стрекозы, был создан Энтони Леонардо, руководителем группы в Исследовательском городке Джанелия. Энтони Леонардо / Исследовательский кампус Джанелия / HHMI

Стрекозы также могут научить нас , как реализовать «внимание» на компьютере. Вы, вероятно, знаете, каково это, когда ваш мозг полностью сосредоточен, полностью сосредоточен на одной задаче до такой степени, что другие отвлекающие факторы исчезают.Стрекоза тоже может сосредоточить свое внимание. Его нервная система увеличивает громкость при ответах на определенные, предположительно выбранные цели, даже когда другая потенциальная жертва видна в том же поле зрения. Имеет смысл, что если стрекоза решила преследовать конкретную добычу, она должна сменить цель только в том случае, если ей не удалось поймать свою первую жертву. (Другими словами, использование параллельной навигации для поиска обеда бесполезно, если вы легко отвлекаетесь.)

Даже если мы в конечном итоге обнаружим, что механизмы стрекозы для направления внимания менее сложны, чем те, которые люди используют, чтобы сосредоточиться посреди переполненного кафе, возможно, что более простой, но менее мощный механизм окажется полезным для алгоритмов следующего поколения и компьютерные системы, предлагая эффективные способы отбросить несущественные входные данные

Преимущества изучения мозга стрекозы не исчерпываются новыми алгоритмами; они также могут повлиять на дизайн системы.Глаза стрекозы быстрые, работают со скоростью, эквивалентной 200 кадрам в секунду: это в несколько раз больше скорости человеческого зрения. Но их пространственное разрешение относительно низкое, возможно, всего одну сотую от разрешения человеческого глаза. Понимание того, как стрекоза так эффективно охотится, несмотря на ее ограниченные способности восприятия, может предложить способы разработки более эффективных систем. Используя проблему противоракетной обороны, пример со стрекозой предполагает, что нашим противоракетным системам с быстрым оптическим зондированием может потребоваться меньшее пространственное разрешение для поражения цели.

Стрекоза — не единственное насекомое , которое сегодня может стать основой компьютерного дизайна, вдохновленного нейронами. Бабочки-монархи мигрируют на невероятно большие расстояния, используя врожденный инстинкт, чтобы начать свое путешествие в подходящее время года и направиться в правильном направлении. Мы знаем, что монархи полагаются на положение солнца, но для навигации по солнцу необходимо следить за временем суток. Если вы — бабочка, направляющаяся на юг, вам нужно, чтобы солнце утром было слева от вас, а днем ​​- справа.Таким образом, чтобы задать свой курс, мозг бабочки должен считывать собственный циркадный ритм и сочетать эту информацию с тем, что он наблюдает.

Другие насекомые, такие как муравей из пустыни Сахара, должны добывать корм на относительно больших расстояниях. Как только источник пропитания найден, этот муравей не просто возвращается обратно к гнезду, скорее всего, окольным путем. Вместо этого он рассчитывает прямой обратный путь. Поскольку местонахождение источника пищи муравья меняется день ото дня, он должен уметь запоминать путь, по которому он шел в поисках пищи, сочетая визуальную информацию с некоторой внутренней мерой пройденного расстояния, а затем вычисляет свой обратный маршрут на основе этих воспоминаний.

Хотя никто не знает, какие нейронные цепи у пустынного муравья выполняют эту задачу, исследователи из исследовательского кампуса Джанелия определили нейронные цепи, которые позволяют плодовой мухе самоориентируется по визуальным ориентирам . Муравей пустыни и бабочка-монарх, вероятно, используют похожие механизмы. Такие нейронные цепи могут однажды оказаться полезными, скажем, в маломощных дронах.

А что, если эффективность вычислений, вдохновленных насекомыми, такова, что миллионы экземпляров этих специализированных компонентов могут запускаться параллельно для поддержки более мощной обработки данных или машинного обучения? Может ли следующий AlphaZero включать миллионы архитектур, подобных муравьям, собирать пищу, чтобы улучшить свою игру? Возможно, насекомые станут источником вдохновения для нового поколения компьютеров, которые будут сильно отличаться от того, что есть у нас сегодня.Небольшую армию алгоритмов, похожих на перехват стрекоз, можно использовать для управления движущимися частями аттракциона, гарантируя, что отдельные машины не столкнутся (так же, как пилоты, управляющие своими лодками) даже в разгар сложного, но захватывающего танца.

Никто не знает, как будут выглядеть компьютеры следующего поколения, будут ли они наполовину киборгами-компаньонами или централизованными ресурсами, очень похожими на Multivac Айзека Азимова. Точно так же никто не может сказать, какой лучший путь к развитию этих платформ повлечет за собой.В то время как исследователи разрабатывали первые нейронные сети, черпая вдохновение из человеческого мозга, сегодняшние искусственные нейронные сети часто полагаются на явно не похожие на мозг вычисления. Изучение вычислений отдельных нейронов в биологических нейронных цепях — в настоящее время это напрямую возможно только в нечеловеческих системах — может нас многому научить. Насекомые, кажущиеся простыми, но часто удивительными в своих способностях, могут внести большой вклад в развитие компьютеров следующего поколения, особенно в связи с тем, что исследования в области нейробиологии продолжают стремиться к более глубокому пониманию того, как работают биологические нейронные цепи.

Так что в следующий раз, когда вы увидите, как насекомое делает что-то умное, представьте, как это повлияет на вашу повседневную жизнь, если в вашем распоряжении будет блестящая эффективность небольшой армии крошечных мозгов стрекозы, бабочки или муравья. Возможно, компьютеры будущего придадут новое значение термину «коллективный разум» с множеством узкоспециализированных, но чрезвычайно эффективных крохотных процессоров, которые можно будет реконфигурировать и развернуть в зависимости от поставленной задачи. С развитием нейробиологии сегодня эта кажущаяся фантазия может быть ближе к реальности, чем вы думаете.

Эта статья появится в августовском выпуске 2021 года под названием «Уроки мозга стрекозы».

Как сделать самодельный вентилятор

Как сделать собственный вентилятор

Из-за пандемии COVID-19 (коронавируса) во всем мире существует огромная нехватка медицинских вентиляторов. В настоящее время не хватает аппаратов ИВЛ для поддержки большого числа прогнозируемых вспышек вируса среди населения, которому потребуется доступ к аппарату искусственной вентиляции легких.В большинстве городов и стран просто нет доступа к большему количеству аппаратов, а профессиональные медицинские вентиляторы имеют высокую цену, которую нелегко купить сотнями и быстро.

Нашей целью было создать самодельный медицинский вентилятор из легкодоступных материалов, которые можно купить в Интернете. Это было бы очень дешево, быстро собрать и за небольшую часть цены. Хотя вы можете подумать, что это не лучший вариант сделать самодельный вентилятор, прочтите эту статью. «Китайский мальчик выжил в течение 5 лет, используя самодельный вентилятор». Прочтите здесь.Когда вы читаете эту удивительную историю, вы быстро понимаете, что самодельный вентилятор не такой безумный, как кажется.

Официальное уведомление: Firgelli не несет никакой ответственности. Сделайте это и используйте на свой страх и риск. Мы публикуем эту идею в качестве резерва на случай отчаянных ситуаций, например, если вас выгнали из больницы или вы знаете, что в больнице больше не осталось вентиляторов для использования.

Принцип, лежащий в основе медицинского аппарата ИВЛ, заключается в том, чтобы вводить кислород в легкие, а затем извлекать воздух из легких повторяющимся способом, воспроизводящим естественный паттерн дыхания.В ситуации, когда у кого-то есть проблемы с дыханием, такие как пневмония, пациент не может дышать самостоятельно, и вместо этого ему нужен аппарат, который будет дышать за него.

Простейшее механическое устройство, которое мы могли бы придумать для помощи человеку в дыхании, — это ручной насос, который прикрепляется к рту и носу человека с помощью маски. Маске потребуется устройство с односторонним клапаном, чтобы заставить воздух течь из устройства в легкие, когда устройство сжимается, и из легких в атмосферу, когда устройство расширяется.

В нашем медицинском аппарате ИВЛ с приводом от исполнительного механизма линейный исполнительный механизм используется для сжатия воздушной подушки, и когда она втягивается, расширяющаяся сумка выдыхает воздух из легких пациента. Линейный привод просто сжимает медицинский мешок вентилятора с правильной частотой, требуемой пациентом. Линейный привод будет подключен к плате Arduino, которая позволит вам контролировать скорость. Наши линейные приводы могут работать со 100% -ным рабочим циклом, так что самодельный вентилятор может работать непрерывно, что в любом случае потребуется пациенту.

Расходные материалы, необходимые для изготовления вентилятора своими руками:

• Маска клапана мешка. Доступные на Amazon, они уже предназначены для ручной вентиляции. У них также есть все необходимые клапаны и есть заглушка для подачи кислорода, если это необходимо, и стоят всего около 40
долларов.
• Линейный привод — мы рекомендуем 4-тактный электрический линейный привод Premium
• Блок питания 12В
• Контроллер Arduino — микроконтроллер.Это устройство используется для программирования привода на вход и выход с заданной скоростью.

Чтобы понять, как использовать Arduino для управления исполнительным механизмом 12 В, который сжимает сумку медицинского аппарата ИВЛ, мы создали сообщение в блоге о том, как запустить исполнительный механизм с использованием Arduino здесь

Во-первых, принцип, лежащий в основе этой концепции, заключается в том, что маска клапана мешка — это то, что подает воздух в пациента. Обычно эти клапанные маски управляются вручную, но реально вы можете использовать их только до тех пор, пока ваша рука не устанет.Кроме того, чтобы пациент мог получить реальную пользу, частота должна быть достаточно постоянной. Принцип, лежащий в основе использования электрического линейного привода, заключается в том, что привод будет выполнять все усилия по сжатию мешка за вас, а контроллер просто устанавливает скорость. Мы предлагаем сделать коробку для линейного привода и маски клапана мешка. Установите линейный привод на полный выдвинутый ход, когда воздушный мешок полностью сжат, а когда привод втянут, мешок полностью откроется.

Настройка давления вентилятора