Drzwi powietrzne
Drzwi powietrzne lub kurtyna powietrzna to urządzenie służące do zapobiegania przedostawaniu się powietrza, zanieczyszczeń lub owadów latających z jednej otwartej przestrzeni do drugiej. Najczęstszą realizacją jest wentylator skierowany w dół , montowany nad wejściem do budynku lub nad otworem między dwoma pomieszczeniami o różnych temperaturach.
Definicje
W Ameryce Północnej częściej używanym terminem określającym drzwi powietrzne jest „kurtyna powietrzna”. Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Ogrzewnictwa, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ASHRAE) definiuje drzwi powietrzne w następujący sposób: „W najprostszym zastosowaniu kurtyna powietrzna to ciągły szeroki strumień powietrza krążący przez drzwi klimatyzowanej przestrzeni. Zmniejsza penetrację owadów i nieklimatyzowanego powietrza do klimatyzowanej przestrzeni poprzez wymuszenie strumienia powietrza na całym wejściu.Warstwa strumienia powietrza porusza się z taką prędkością i kątem, że każde powietrze, które próbuje przeniknąć przez kurtynę, zostaje porwane.Skuteczność kurtyny powietrznej w zapobieganiu infiltracji przez wejście na ogół waha się od 60 do 80%”.
Stowarzyszenie Air Movement and Control Association (AMCA) definiuje kurtynę powietrzną jako: „Sterowany kierunkowo strumień powietrza, poruszający się na całej wysokości i szerokości otworu, który ogranicza infiltrację lub przenoszenie powietrza z jednej strony otworu na drugą i/lub uniemożliwia przedostawanie się owadów latających, kurzu lub gruzu”.
Używa
Drzwi powietrzne są często używane tam, gdzie drzwi muszą pozostać otwarte do celów operacyjnych, na przykład w dokach załadunkowych i wjazdach do pojazdów. Mogą być używane do powstrzymywania latających owadów poprzez tworzenie silnych turbulencji lub pomagają zapobiegać przedostawaniu się powietrza z zewnątrz, zmniejszając w ten sposób infiltrację przez otwór. Zimnych przeciągów można uniknąć mieszając z ciepłym powietrzem ogrzanym przez drzwiczki wentylacyjne. Drzwi z podgrzewanym powietrzem są powszechnie stosowane, gdy potrzebne jest dodatkowe ciepło w pomieszczeniu oraz w celu zmniejszenia chłodu wiatru wewnątrz otworu, w chłodniejszym klimacie.
Inne zastosowania obejmują wejścia dla klientów, hangary lotnicze, drzwi towarowe, przejazdy przez okna, drzwi restauracji lub drzwi do przyjmowania przesyłek. Nieogrzewane kurtyny powietrzne są często stosowane w połączeniu z chłodniami i chłodniami .
Drzwi powietrzne mogą być wyposażone w nagrzewnice do ogrzewania powietrza lub bez. Wentylator musi być wystarczająco mocny, aby wytworzyć strumień powietrza, który może dotrzeć do podłogi . W literaturze naukowej istnieje kilka opracowań, które przedstawiają analityczne metody przewidywania skuteczności uszczelnienia uzyskiwanej za pomocą kurtyny powietrznej.
Kurtyny powietrzne są stosowane w szpitalnych salach operacyjnych w celu ochrony pacjentów przed powietrzem zanieczyszczonym wirusami. Po COVID-19 grupy badały zastosowanie kurtyn powietrznych do zapobiegania rozprzestrzenianiu się wirusów w obszarach zamkniętych, takich jak oddziały szpitalne. Obejmują one spersonalizowane kurtyny powietrzne opracowane na Politechnice w Hongkongu oraz system kurtyn powietrznych typu desktop (DACS) opracowany na Uniwersytecie Nagoya . Takie urządzenia mają na celu wykorzystanie kurtyn powietrznych do ochrony pracowników służby zdrowia przed wirusami przenoszonymi drogą powietrzną, takimi jak koronawirusy.
Skuteczność
Przepływ powietrza przez drzwi zależy od siły wiatru, różnic temperatur ( konwekcji ) i różnic ciśnień . Drzwi powietrzne działają najlepiej, gdy różnica ciśnień między wnętrzem a zewnętrzem budynku jest jak najbardziej zbliżona do neutralnej. Ujemne ciśnienie, ekstremalne różnice temperatur, bliskość wind lub ekstremalna wilgotność mogą zmniejszyć skuteczność drzwi powietrznych.
Najbardziej efektywne drzwi powietrzne do zatrzymywania klimatyzowanego powietrza wewnątrz budynku z otwartymi drzwiami będą miały dużą prędkość czołową przy otworze, generowaną przez przepływ z góry na dół i odzysk powietrza przez komorę recyrkulacyjną powietrza i kanał powrotny do wentylatorów źródłowych . Ta konfiguracja jest możliwa do zastosowania w nowych konstrukcjach, ale trudna do wdrożenia w istniejących budynkach. Drzwi powietrzne są najskuteczniejsze przy niskiej prędkości wiatru na zewnątrz; przy wyższych prędkościach wiatru szybkość mieszania powietrza wzrasta, a udział powietrza zewnętrznego w całkowitym przepływie przodka wzrasta. W idealnych warunkach bezwietrznych skuteczność drzwi powietrznych jest maksymalna, ale w wietrznych miejscach drzwi powietrzne nie mogą zapewnić idealnego uszczelnienia, ale nadal są często używane w celu zmniejszenia ilości infiltracji z otworu.
W warunkach przemysłowych akceptowalne są duże prędkości czołowe, pomimo powodowanego przez nie hałasu i uderzeń. W zastosowaniach komercyjnych, takich jak wejścia do sklepów, komfort użytkownika narzuca niższe prędkości powietrza, co zmniejsza skuteczność oddzielania powietrza zewnętrznego od powietrza wewnętrznego.
Porównanie do grzejników zewnętrznych
Grupa HEVAC z siedzibą w Wielkiej Brytanii opisuje nagrzewnice zewnętrzne jako małe jednostki z wentylatorem ogrzewane elektrycznie lub wodą, o niskim przepływie objętościowym powietrza. Przeznaczone są do montażu w otworach drzwiowych o małym natężeniu ruchu pieszego, gdzie drzwi są głównie zamknięte i są przydatne do zapewnienia ciepła. Nie należy ich jednak postrzegać jako alternatywy dla kurtyny powietrznej, która służy również do oddzielania przestrzeni powietrznej wewnątrz i na zewnątrz.
Główne różnice to:
- Drzwi powietrzne są zaprojektowane tak, aby całkowicie zakrywały szerokość drzwi, podczas gdy grzejniki zewnętrzne mogą być zbyt wąskie.
- Wentylatory w drzwiach wentylacyjnych są wystarczająco mocne, aby zapewnić strumień powietrza na cały otwór drzwiowy. Nagrzewnice zewnętrzne mogą mieć słabsze wentylatory.
- Dysza wylotowa na drzwiach wentylacyjnych jest zoptymalizowana tak, aby zapewnić równomierny strumień powietrza na całej szerokości drzwi, co może nie mieć miejsca w przypadku nagrzewnic zewnętrznych.
Oszczędność energii
Kurtyny powietrzne zużywają energię elektryczną podczas pracy, ale można je wykorzystać do oszczędności energii netto poprzez zmniejszenie wymiany ciepła (poprzez wymianę masy, gdy powietrze miesza się przez próg) między dwoma pomieszczeniami. Jednak zamknięte i dobrze uszczelnione fizyczne drzwi znacznie skuteczniej ograniczają straty energii. Obie technologie są często wykorzystywane w tandemie; po otwarciu pełnych drzwi kurtyna powietrzna włącza się, minimalizując wymianę powietrza między wnętrzem a zewnętrzem.
Kurtyna powietrzna może się zwrócić w ciągu kilku lat, zmniejszając obciążenie systemu grzewczego lub klimatyzacyjnego budynku. [ Potrzebne źródło ] Zwykle istnieje mechanizm, taki jak przełącznik drzwiowy, który włącza i wyłącza urządzenie, gdy drzwi się otwierają i zamykają, więc kurtyna powietrzna działa tylko wtedy, gdy drzwi są otwarte.
Projekt
Autorytatywna procedura projektowa do obliczania przepływu powietrza nawiewanego i pojemności cieplnej kurtyny powietrznej dla aplikacji HVACR jest wyjaśniona w BSRIA Application Guide 2/97. Należy przestrzegać procedury „Budynek ze specyfikacją szczelności powietrznej”, tj. praktyczny budynek z pewnym wyciekiem powietrza. W Przewodniku zastosowań BSRIA , rozdział 4.2 wyjaśnia procedurę projektowania, a rozdział 5.2 zawiera praktyczne przykłady budynków z różnymi specyfikacjami dotyczącymi szczelności. Pozwala to inżynierowi obliczyć natężenie przepływu powietrza nawiewanego i pojemność cieplną wymaganej kurtyny powietrznej dla konkretnego zastosowania.
Zobacz też
- Ujemne ciśnienie w pomieszczeniu — technika izolacji w służbie zdrowia, w której wtłaczana jest pewna ilość powietrza, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się choroby
- Obudowa nadciśnieniowa — komora, do której wtłaczane jest świeże powietrze w celu usunięcia niebezpiecznych oparów
Linki zewnętrzne
Media związane z kurtynami powietrznymi w Wikimedia Commons