Тепловые завесы - основные принципы работы

Е. Черняк

Современную энергоэффективную систему отопления, кондиционирования и вентиляции производственного цеха, торгово-развлекательного центра или общественного здания, которое посещает много людей, трудно себе представить без применения воздушно-тепловых завес. В этом материале описываются основные принципы работы данного оборудования, пути повышения его энергоэффективности и прописанные для него санитарные нормы

Воздушные тепловые завесы – устройства, препятствующие проникновению воздуха с наружи во внутрь помещения или перемещению воздуха из одного помещения в другое. Необходимый эффект возникает за счет струи воздуха с большой скоростью потока, направленной параллельно или под некоторым углом к плоскости проема.

Основным назначением завес является отделение зон с различной температурой, то есть препятствование проникновению воздуха с улицы через ворота, входные двери и т.д. Это происходит путем подачи воздушного потока большой скорости, который образует преграду, не позволяющую теплому воздуху выходить из помещения и не пропускающую холодный воздух с улицы (рис. 1). Следствием этого является значительное снижение теплопотерь, а значит уменьшение затрат на отопление. Кроме того, снижается вероятность сквозняков, и улучшается тепловой комфорт внутри здания или отдельного помещения.

Рис. 1. Влияние работы тепловой завесы на входящий снаружи воздух

Для улучшения микроклимата и снижения теплопотерь помещений производятся различные типы тепловых завес. Существуют модели с электрическим нагревом воздуха, а также модели снабженные водяным теплообменником, на который подается горячая вода для нагрева воздуха. Если входные двери закрыты, то прибор работает просто как тепловентилятор.

В летнее время воздушная завеса также может помочь в сбережении энергоресурсов, существенно снижая расходы на кондиционирование и обеспечивая низкие температуры в помещениях с холодильными камерами.

Еще одним положительным моментом использования воздушных завес является препятствование попаданию в помещение пыли, запахов, насекомых, выхлопных газов снаружи, не создавая при этом никаких затруднений для людей и транспорта. Конструкция тепловой завесы, включающая в себя нагревательный элемент (электрический или водяной) может быть дополнена воздушным фильтром, а степень нагрева воздуха и скорость его потока регулируется с помощью пульта дистанционного управления. Выносной терморегулятор, как дополнительная опция даёт возможность регулировки температуры внутри помещения.

Наиболее распространенным и эффективным является монтаж тепловой завесы с внутренней стороны помещения над дверным проемом (рис. 2). В случаях больших проемов устанавливается несколько тепловых завес, таким образом, чтобы они создавали непрерывный поток воздуха. При использовании нескольких завес они могут управляться с общего пульта и иметь один термостат.

Рис. 2. Тепловые завесы установленные над дверным проемом

При невозможности верхнего монтажа, производители предлагают вертикальные приборы, располагающиеся с каждой из сторон дверного проема или ворот.

Основными характеристиками, служащими для выбора тепловой завесы в конкретном случае, являются:

мощность нагрева (в диапазоне от единиц до нескольких десятков кВт);
производительность воздуха (от сотен до тысяч м³/ч);
длина завесы (обычно от 0,6 м до 2,5 м);
тип нагревательного элемента: электрический; с водяным теплообменником.

Воздушные тепловый завесы: рекомендации и требования

При выборе тепловой завесы следует предусмотреть, чтобы она полностью перекрывала дверной проем (как минимум равнялась его ширине). При этом на рабочих местах температура воздуха должна соответствовать установленным санитарным нормам. Согласно п.п. 7.7 ДБН 2.5-67:2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», воздушные и воздушно-тепловые завесы следует предусматривать:

в постоянно открытых проемах наружных стен помещений, а также в воротах и проемах наружных стен, не имеющих тамбуров и открывающихся более пяти раз или не менее чем на 40 мин. в смену, в районах с расчетной температурой наружного воздуха -15 °С и ниже в самую холодную пятидневку обеспеченностью 0,92 согласно ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 «Строительная климатология»;
у наружных дверей вестибюлей общественных и административно-бытовых зданий при количестве людей, проходящих через двери в течение 1 ч – 400 человек и более.

При обосновании установка воздушнотепловых завес производится у наружных дверей зданий, если к вестибюлю примыкают помещения без тамбура, оборудованные системами кондиционирования; а также у проемов внутренних стен и простенков производственных помещений для предотвращения перетекания воздуха из одного помещения в другое. Кроме того, монтаж оборудования возможен в случае помещений с мокрым режимом, либо по заданию на проектирование, или по специальным технологическим требованиям.

Теплоту, подаваемую воздушными и воздушно-тепловыми завесами периодического действия, не следует учитывать в воздушном и тепловом балансах здания.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы у наружных проемов, ворот и дверей следует рассчитывать с учетом ветрового давления. Расход воздуха следует определять по расчетной температуре наружного воздуха в самую холодную пятидневку обеспеченностью 0,92 и максимальной из средних скоростей ветра (но не более 5 м/с), которые определены для холодного периода года для соответствующих районов строительства согласно ДСТУ-Н Б В.1.1-27.

Скорость выхода воздуха из щелей или отверстий воздушно-тепловых завес следует принимать не более: 8 м/с – у наружных дверей; 25 м/с – у ворот и технологических проемов.

Расчетную температуру смеси воздуха, поступающего в помещение через наружные двери, ворота и проемы, следует принимать не менее: 12°С – для производственных помещений при легкой работе и работе средней тяжести, а также для вестибюлей общественных и административно-бытовых зданий; 5 °С – для производственных помещений при тяжелой работе и отсутствии постоянных рабочих мест на расстоянии 6 м и менее от дверей, ворот, проемов.

Способы повышения эффективности при использовании воздушных тепловых завес

Прежде всего, тепловая завеса должна быть подобрана таким образом, что бы её технические параметры максимально соответствовали условиям, в которых она будет эксплуатироваться (высота или ширина дверного проема, производительность по воздуху и направление его струи, тепловая мощность, в случае подогрева воздуха и т.д.).

Правильная оценка путей поступления воздуха вовнутрь помещения дает возможность увидеть пути повышения эффективности при работе воздушно-тепловых завес. Этот процесс должен быть согласован между производителем (проектировщиком, монтажником) тепловых завес и потребителем. Ведь в некоторых случаях для наиболее корректной работы устройства требуется внесение изменений в уже существующие строительные конструкции.

Итак, во-первых, должна быть предусмотрена регулировка тепловой завесы:

температура исходящего из завесы, воздушного потока должна меняться в зависимости от температуры в дверном проеме;
угол направленности воздушного потока должен меняться, чтобы была возможность подстроить его под конкретный объект (высоту дверей, ворот).

Если применяются нерегулируемые тепловые завесы, то при их подборе необходимо отдать предпочтение следующим их типам (в порядке снижения их эффективности):

тепловым завесам с вертикальной подачей (нижним);
боковым, расположенным по обеим сторонам проема;
верхним завесам (над проемом);
односторонним, боковым.

Угол направленности струи воздуха, поступающего из завесы регулируется в каждом конкретном случае отдельно, в зависимости от поступления воздуха с улицы.

В случаях если объект оборудован воротами с раздвижными створками, желательна установка боковых двусторонних или односторонних завес (для использования эффекта настилающейся струи). Размещение тепловой завесы над проемом в таком случае не так эффективно, т. к. во время процесса открытия ворот какое-то время завеса работает «вхолостую».

Тепловая завеса не должна работать при закрытых воротах. В этом случае создается вероятность нагрева самих ворот и теплопотерь через них.

Желательно предусмотреть наличие стационарных или сочленённых тамбуров. Потери энергии в таком случае значительно уменьшаются.

Если высота ворот равна высоте потолка, то желательна установка гибких потолочных экранов. Предпочтителен потолок с «карманами». Для возможности циркуляции теплого воздуха и его возвращения в рабочую зону.

Особого внимания заслуживают двухструйные (комбинированные) воздушные тепловые завесы, имеющие хорошие шиберующие свойства и малые потери энергии, причиненные выходом нагретого воздуха из помещения (рис. 3). Такая завеса представляет собой конструкцию, имеющую два вертикально установленных раздаточных короба с силовыми блоками (или одним силовым блоком на два короба), подающих теплый воздух. Два короба расположенные ближе к проему обеспечивают подачу не подогретого воздуха. Эффективность тепловых завес повышается при их монтаже в тамбуре со специальной конфигурацией стен, обеспечивая, таким образом, встречные потоки, которые препятствуют проникновению воздуха извне.

Рис. 3. Рабочая схема двухструйной тепловой завесы с тамбуром:
1 - силовой блок (нагреватель и вентилятор); 2 - короб, подающий нагретый воздух; 3 -короб, подающий холодный воздух; 4 - тамбур

При подготовке статьи использованы материалы книг: В. Караджи, Ю. Московко «Вентиляционное оборудование. Технические рекомендации для проектировщиков и монтажников», В. Ананьев, Л. Балуева, А. Гальперин и др. «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика».

Описание электрических воздушно-тепловых завес читайте в категории "Экспресс-обзор".

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