Промышленные воздушные завесы – важные особенности

Н. Вовк

Правильно и точно выполненный монтаж воздушных завес позволяет эффективно бороться с теплопотерями и значительно снизить затраты энергоресурсов для поддержания необходимого микроклимата в коммерческом или промышленном помещении как зимой, так и летом

Профессионально подобранная и правильно установленная воздушная завеса для защиты входной группы позволяет снизить теплопотери через открытые двери до 80%. При открытии двери происходит теплопередача между двумя зонами. Под влиянием естественной конвекции происходит выравнивание между двумя зонами перепада температуры и давления. Через верхнюю часть дверного проема будет выходить теплый воздух, а через нижнюю – проникать холодный воздух, т.е. будет происходить вытеснение теплого воздуха холодным. Чем больше разница температур, тем больше воздуха проникнет извне, на подогрев которого нужны немалые затраты энергии. Такая же ситуация в летний период времени, только наоборот, теперь холодная зона находится в помещении, а теплая – снаружи. Открытые двери – это теплопотери, дискомфорт для сотрудников и нежелательные воздушные потоки.

В промышленности особенно актуально использование воздушных завес, так как размеры дверного проема / ворот значительны, при этом часто они должны быть открыты длительное время. Для беспрепятственного движения спецтехники и работников для погрузочно-разгрузочных работ ворота часто оставляют открытыми, происходит, согласно законам физики, замещение воздуха. Инфильтрация и эксфильтрация – не контролируемый выход воздуха в помещение и из помещения, в том числе, через открытую входную группу – возникает также под воздействием разницы между давлениями внутри и снаружи здания. Перепад давления воздуха внутри здания и снаружи объясняется разной плотностью теплого воздуха внутри помещения и холодного наружного воздуха (гравитационная составляющая), а также действием ветра (ветровая составляющая). При отсутствии защиты промышленных дверей / ворот, входных групп морозильных и холодильных камер воздушными завесами теплопритоки определяются обычным воздухообменом.

Факторы, влияющие на эффективность промышленных воздушных завес

Эффективность промышленной воздушной завесы зависит от оптимизации ниже приведенных факторов:

скорость воздуха:скорость потока воздушной струи у пола должны быть достаточной, чтобы перекрыть открытый дверной проем;
использование эффекта Коанда (эффект «прилипания» струи к обтекаемой поверхности – рассмотрим ниже) увеличит эффективность промышленной воздушной завесы;
объем воздуха: широкая струя завесы более эффективна;
угол наклона: воздушная завеса для промышленных помещений должна иметь регулируемые ламели на выпускном сопле, для выбора необходимого угла наклона струи, что увеличит ее эффективность. Угол наклона внутрь помещения или от двери изменяется в зависимости от времени года.
высота / ширина проема: воздушная завеса должна перекрывать 100% площади проема;
внешнее давление и давление внутри: если в помещении отрицательное давление, несбалансированное давление приводит к искажению формы струи;
воздушную струю будет «затягивать» в помещение, использование завесы будет не эффективным или необходимо будет устанавливать более мощную завесу;
тип вентилятора: вентиляторы создают поток воздушной струи, который характеризуется скоростным напором – если давление от потока струи высокое, то струя, отсекающая воздух внутри от наружного, проникает дальше.

Промышленные воздушные завесы могут монтироваться как вертикально, так и горизонтально. Если дверной проем имеет размеры больше, чем физическая длина завесы, то для больших промышленных дверей используются модульные блоки. При использовании нескольких завес важно обеспечить непрерывность завесы (с помощью специальных соединителей). Для простоты управления, как правило, предусматривается возможность использования одного контроллера для управления группой завес.

Благодаря эффекту Коанда, можно увеличить дальность струи. Данный эффект увеличивает дальность струи приблизительно в 1,2 раза, создается он за счёт зоны пониженного давления возле поверхности (струя прилипает к поверхности и движется вдоль нее). Завесы, у которых струя при одинаковых условиях настилается на любую поверхность, включая параллельную струю, имеет большую дальность действия, чем обычная струя. Данный эффект использован в промышленных воздушных завесах серии MАXWELL от Airtecnics, рис. 1.

Рис. 1. Промышленная завеса с эффектом Коанда

Особенности промышленных воздушных завес

Воздушные завесы для промышленных зданий могут иметь теплообменники разного типа, например: водяной, электрический, фреоновый или быть без нагрева.

При выборе промышленной воздушной завесы необходимо учитывать вид отрасли и место, где будет использоваться оборудование. Например, воздушные завесы, установленные во влажных помещениях, должны иметь повышенный класс IP влагостойкости вентилятора и автоматики. Корпус завесы для более долгой службы должен соответствовать условиям эксплуатации.

В помещениях предприятий пищевой промышленности должны быть соблюдены строгие правила гигиены, предписанные нормами СанПиН. Не соблюдение их грозит серьезными последствиями и ставит под угрозу безопасность готовой продукции и здоровье населения. К сожалению, появление насекомых, привлекаемых запахом, светом (например, погрузка хлебобулочных изделий начинается около 2–3-х часов ночи) на производствах такого типа не редкость. Насекомые представляют собой один из видов разносчиков инфекций, которые портят продукты, нанося экономический ущерб, и подрывают репутацию предприятия. Для защиты пищевых производств от проникновения насекомых должны быть приняты особые меры по защите дверных проемов.

Видео. Промышленные воздушные завесы: обзор

Следует отметить, что существуют требования к оборудованию, применяемому в пищевой и медицинской промышленности, такие, как стандарты FDA или USFDA (управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, англ. – Food and Drug Administration, FDA, USFDA).

Воздушная завеса для объектов пищевой промышленности должна соответствовать, а лучше – превосходить требования нормативных документов. Ниже приведем требования, применяемые к воздушной завесе для защиты дверных проемов в пищевой промышленности:

желательно, чтобы давление снаружи и внутри помещения было сбалансированными или, как минимум, давление в помещении было положительным, то есть быть больше наружного давления;
воздушная завеса обязательно должна полностью и даже с запасом перекрывать проем, чтобы не существовало зазора для возможного проникновения насекомых.
ширина струи воздушной завесы должна быть 5-12 см и иметь мин. скорость 8 м/с на расстоянии не выше 1 метра над полом.
воздушные завесы должны иметь регулируемые ламели, чтобы была возможность регулировать поток воздуха так, чтобы струя была направлена в сторону от защищаемой зоны;
самое правильное и эффективное расположение воздушной завесы для защиты от летающих насекомых – на внешней стороне двери.

Данные требования очень высоки, и не все производители могут предложить решение такого рода. Завесы серии FLY (рис. 2) имеют широкую линейку моделей для различных размеров дверных проемов для пищевой промышленности в соответствии с нормами и стандартами FDA или USFDA.

Рис. 2. Воздушная завеса для пищевой промышленности для защиты от насекомых

Особенности воздушных завес для холодильных и морозильных камер

Отдельный вид промышленных воздушных завес – завесы для холодильных и морозильных камер, см. рис. 3. При открытии дверей в холодных помещениях происходит вытеснение холодного воздуха теплым. Температура в холодильной или морозильной камере повышается, холодильные аппараты начинают интенсивнее работать для поддержания заданной температуры.

Рис. 3. Воздушная завеса для морозильной камеры и расчет струи завесы

Повышение температуры в холодильных и морозильных камерах, может способствовать снижению срока годности товара, размораживанию продукции или ее порче.

Срок окупаемости воздушных завес для холодильных и морозильных камер небольшой из-за снижения затрат на дополнительное охлаждение воздуха. Установка воздушной завесы в холодильных и морозильных камерах, также дает следующие преимущества: предотвращение образования так называемой снежной «шубы», тумана и льда, уменьшение риска несчастных случаев. Сокращая потери холодного воздуха и защищая дверные проемы холодильных и морозильных камер, увеличивается срок службы холодильного оборудования.

Так, например, компьютерное моделирование и расчеты для двери холодильной камеры 3 х 3 м с воздушной завесой при наружной температуре +35°С и температурой внутри камеры -5°С (объем камеры 20 х 20 м) показывает, что при скорости струи 9,88 м/с и расходе воздуха 5400 м³/ч срок окупаемости воздушной завесы составляет 0,04 года только за счет устранения потерь холода из морозильной камеры!

Срок окупаемости воздушной завесы зависит от: типа холодильной камеры, размеров и времени открытия дверного проема, разницы температур. Поэтому рассчитывается индивидуально для частного случая.

Существуют различные решения для установки воздушных завес для холодильных и морозильных камер, например, есть стандартные решения без нагрева, а также решения для дверей морозильных камер, примыкающим к теплым зонам.

Примером может служить винный магазин, в котором есть секция для хранения вина с обязательным определенным температурным режимом, причем, расположенная в том же зале, что и стеллажи для обычного вина. Для такого случая идеальным будет установка воздушных завес, где будут комбинироваться воздушные струи разной температуры: со стороны холодной зоны – холодная струя, со стороны посетителей – теплая, чтобы не создавать дискомфорт посетителям и служащим, а между холодной и теплой струями – нейтральная струя, которая препятствует смешиванию и увеличивает дальность действия струй (эффект Коанда). Воздушная завеса, имеющая 3 струи с различными температурами, представлена системой TRIOJET, см. рис. 4. Она состоит из двух воздушных завес: Duojet (имеет теплую и нейтральную струю) и Kool (холодная струя). В результате сочетания систем воздушные завесы обеспечивает 3 струи с различными температурами и с разными скоростями.

Рис. 4. Воздушная завеса с тремя струями с разной температурой

Специальные решения

Существуют различные специальные решения для защиты промышленных ворот или больших коммерческих дверных проемов от теплопотерь, проникновения насекомых и для других сложных ситуаций.

Иногда дисбаланс возникает вследствие размещенных напротив входной группы лестничных переходов, эскалаторов и т. п., где есть дополнительные факторы, формирующие воздушные потоки в помещении. Это достаточно сложная ситуация и простая воздушная завеса с ней не справится, так как воздушную струю будет затягивать внутрь помещения.

Решение данного вопроса может выглядеть следующим способом, рис. 5. Устанавливаются две вертикальные воздушные завесы одна напротив другой. Выпускное сопло одной завесы находится напротив воздухозаборного сопла второй завесы, т.е. струя одной воздушной завесы подхватывается другой, таким образом, образуется воздушное кольцо, которое работает как замкнутый контур, создавая эффективную зону разделения на входе.

Рис. 5. Завеса с «кольцевой» струей

Производственная культура и культура использования качественного оборудования влияет на себестоимость и качество производимого товара, на комфорт сотрудников, затраты на энергоресурсы. Использование энергоэффективного оборудования так же снижает выбросы СО₂. При покупке оборудования важно обращать внимание на то, насколько в итоге будут снижены эксплуатационные затраты. Воздушные завесы были специально созданы для снижения теплопотерь.

Правильно подобранное и смонтированное оборудование обязательно приведет к снижению затрат.

Примерный расчет теплопритока при открытии дверей

Теплоприток при открытии дверей определяется по формуле:

q = k·F·10-3 [кВт] (33), где:

k – удельный приток теплоты от открытия дверей; F – площадь камеры, м²; k = 12 Вт/м² – камеры заморозки, k = 14 Вт/м² – камеры охлаждения, k = 38 Вт/м² – камеры хранения; q = 12·156,4·10-3 = 1,88 кВт.

Прямые потери тепла в день за 4 часа 1,88 кВт составят 7,52 кВт в день.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!