Jak działają kurtyny powietrzne?
Oto pytanie stawiane często przez inwestorów dążących do ograniczenia strat energii cieplnej w budynkach z często otwieranymi drzwiami lub bramami. Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy poznać przyczyny tych strat i możliwości ich ograniczenia.
Jak powstaje przeciąg?
Otwarte drzwi, okna i bramy stanowią bezpośredni styk środowisk o różnych temperaturach i różnej wilgotności powietrza, a różnica ta jest motorem mechanizmu dążenia do ich równowagi w połączonej przestrzeni.
Do powstania przeciągu i związanych z nim strat energii ogrzewania lub chłodzenia (w przypadku chłodni lub pomieszczeń klimatyzowanych przyczyniają się zatem: różnica temperatur, różnica ciśnień i napór wiatru.
Różnica ciśnień – może wynikać z naporu wiatru na budynek – od strony zewnętrznej ściany z bramą panuje wówczas nadciśnienie, a z drugiej strony ściany i budynku oraz w pewnych obszarach dachu – podciśnienie.
Efekt różnicy ciśnień może być wzmożony przez tzw. efekt kominowy widoczny w wysokich budynkach lub otwartych klatkach schodowych.
Jest również wynikiem działania wewnątrz pomieszczenia wentylacji wywiewnej, przy braku mechanicznej wentylacji nawiewnej, kiedy w wyniku powstałego podciśnienia do pomieszczenia przedostaje się powietrze wszelkimi dostępnymi nieszczelnościami.
Sytuacja taka powstaje np. w obiektach przemysłowych, w których działają wyciągi zanieczyszczeń przy stanowiskach pracy, np wyciągi spawalnicze, wyciągi spalin samochodowych, w lakierniach itp.
Różnica temperatur – jako że chłodne powietrze jest cięższe od ogrzanego, przy otwarciu drzwi lub bramy dąży ono do jego wyparcia na zewnątrz do czasu wyrównania się ciśnienia (przez analogię do naczyń połączonych wypełnionych cieczą).
Powietrze chłodne wpływa zatem do pomieszczenia dolną częścią otworu, a cieplejsze wydostaje się górną częścią otworu.
W ogrzewanym lub chłodzonym obiekcie powoduje to konieczność ciągłego lub okresowego uzupełniania powstałych strat ciepła lub chłodu i związane z tym nadmierne koszty eksploatacji obiektu.
Jeśli brama lub drzwi są narażone na wzmożone działanie wiatru (strona nawietrzna budynku), będzie on utrudniał pracę kurtynie powietrznej (przełamywał ją). Kurtyna powietrzna może powstrzymać dynamiczne ciśnienie wiatru o prędkości nadmuchu na drzwi maksymalnie 3m/s.
W przypadku takim warto przewidzieć dodatkową ochronę, np podwójne drzwi (wiatrołap) lub drzwi obrotowe.
W rzeczywistych warunkach wpływy wymienionych czynników zwykle nakładają się na siebie, intensyfikując niepożądane straty energii i odczucie dyskomfortu osób przebywających w pomieszczeniu.
Niewidoczna zasłona, czyli jak działają kurtyny powietrzne?
Wszystkie kurtyny powietrzne wyposażone są w specjalnie zaprojektowane i wykonane wentylatory napędzane silnikiem elektrycznym.
W kurtynach powietrznych wykorzystuje się następujące rodzaje wentylatorów:
- tzw. poprzeczne – w kształcie podłużnego walca – w kurtynach o mniejszym zasięgu (2,5-3,5m)
- promieniowe – w kształcie ślimaka – o silniejszym nadmuchu i większej „mocy”
- osiowe – o dużej średnicy, podobne do wentylatorów ściennych – o największej wydajności i zasięgu
Wentylatory (w dużych kurtynach jest ich zwykle 2-3 szt.) wytwarzają strugę powietrzną która przetłaczana jest przez odpowiednio zaprojektowaną szczelinę nawiewną, zwężającą i przyspieszającą strugę powietrzną nadmuchiwaną wzdłuż otworu drzwi lub bramy.
Kurtyny powietrzne mogą – ale nie muszą – posiadać również elementy grzewcze podgrzewające nawiewane powietrze. Mogą to być grzałki elektryczne w postaci ożebrowanych prętów oporowych lub wymiennik wodny przyłączany do instalacji centralnego ogrzewania.
Podgrzanie powietrza nie jest konieczne dla uzyskania optymalnej skuteczności kurtyny, pomaga jedynie w wyeliminowaniu ryzyka dyskomfortu dla osób pod nią przechodzących lub w uzupełnieniu zapotrzebowania ciepła tego pomieszczenia.
Nie tylko przeciągi…
Wprawdzie najczęściej spotykanym zastosowaniem kurtyny powietrznej jest zabezpieczenie przed napływem zimnego powietrza zewnętrznego w zimie i przed napływem ciepłego powietrza do chłodni lub pomieszczeń klimatyzowanych, lecz z powodzeniem są również stosowane przed napływem gazów spalinowych, dymu papierosowego, pyłów i zanieczyszczeń oraz owadów latających.
Cechy skutecznej kurtyny powietrznej
Kurtyny powietrzne wytwarzają stabilną i odporną na zakłócenia zasłonę
powietrzną o prędkościach umożliwiających skuteczną ochronę do samej posadzki.
W każdym przypadku znaczenie ma analiza profilu prękości powietrza w nawiewanej strudze powietrznej na całej wysokości zabezpieczanego otworu.
Taki profil powietrza przedstawiany jest w materiałach technicznych odpowiedzialnych producentów, takich jak np. szwedzkie FRICO THERMOZONE i SYSTEMAIR, polski FLOWAIR i EUROHEAT.
Brak takiego profilu prędkości powietrza w profilu kurtyny powietrznej utrudnia określenie przewidywanej skuteczności zastosowanego urządzenia.
Dobrej jakości kurtyny powietrzne mają również możliwość nastawy kąta nawiewu powietrza przez ręczną regulację kąta szczeliny nawiewnej.
Ważnym parametrem jest również głośność, która może wyeliminować kurtynę powietrzną z kręgu środków możliwych do zastosowania w danym otoczeniu (np. stanowisko pracy usytuowane blisko wejścia).
Warto pamiętać, że dla stabilności wytwarzanej kurtyny powietrznej prędkość powietrza przy podłodze nie powinna być mniejsza niż 2m/s w zastosowaniach komercyjnych, a w przypadku bram przemysłowych – 3-4m/s na wysokości 1m nad posadzką.
O hałasie
Natężenie dźwięków jest ważnym czynnikiem komfortu środowiska zamieszkania i pracy, podobnie jak prawidłowe oświetlenie, sprawna wentylacja i ergonomia.
Wskaźnikiem hałasu jest poziom ciśnienia akustycznego, uwzględniający odległość od źródła hałasu, jego umiejscowienie w przestrzeni pomieszczenia oraz własności akustyczne pomieszczenia (tzw. chłonność akustyczna).
Inaczej bowiem będzie odczuwalna głośność urządzenia umiejscowionego centralnie pod sufitem, a inaczej w rogu pomieszczenia w połowie jego wysokości. Inaczej będzie odczuwalna głośność w pomieszczeniu wyłożonym kamieniem, a inaczej w pomieszczeniu z ciężkimi zasłonami i grubą wykładziną.
Jak mierzy się natężenie dźwięku kurtyny powietrznej?
Jednostką natężenia dźwięku jest decybel (dB), a jego skala pomiarowa jest logarytmiczna – np, każde z dwóch źródeł dźwięku o jednakowym natężeniu daje w rezultacie natężenie dźwięku większe o 3dB od pojedynczego urządzenia.
Na przykład w przypadku dwóch kurtyn o głośności 50 dB każda, odczuwalna głośność każdego z nich wzrośnie o 3dB, a łącznie o 6dB.
Skalę odniesienia można przedstawić przykładowo w następujący sposób:
- 1 najniższe słyszalne natężenie dźwięku
- 10 normalny oddech
- 30 zalecane maksymalne natężenie dźwięku w sypialniach
- 40 ciche biuro, biblioteka
- 50 duże biuro
- 60 normalna rozmowa
- 80 dzwoniący telefon
- 85 głośna restauracja
- 110 krzyk do ucha
- 120 granica bólu dla człowieka
Poziom natężenia dźwięku a poziom ciśnienia akustycznego
Jeżeli urządzenie emituje dźwięk o pewnym natężeniu, na odbierany poziom ciśnienia dźwięku wpływ mają następujące czynniki:
• współczynnik kierunkowy Q opisujący położenie źródła w pomieszczeniu
• odległość od źródła dźwięku,
• tzw równoważna powierzchnia absorpcji (pochłaniania) otoczenia – przy pomocy wskaźnika absorpcji obrazuje zdolność sufitu, ścian, wyposażenia itp do pochłaniania fal dźwiękowych, wskaźnik ten może przyjmować wartość w zakresie od 0 do 1.
Współczynnik absorpcji równy 1 oznacza całkowitą chłonność dźwięku, a współczynnik 0 – całkowite jego odbijanie.
Równoważna powierzchnia absorpcji wyrażana jest w m2.
Wiarygodni producenci kurtyn powietrznych określają głośność urządzeń zawsze informując o odległości pomiaru od urządzenia, powierzchni absorpcji i czasem współczynniku kierunkowym (jeśli jest inny niż powszechnie przyjęte położenie urządzenia w pomieszczeniu, tak aby możliwe było miarodajne porównanie głośności różnych kurtyn oraz prognoza głośności urządzenia w pomieszczeniu o innej chłonności akustycznej.
Klasy zabezpieczenia silników elektrycznych
Przed wyborem kurtyny należy każdorazowo sprawdzić wymagania dotyczące stopnia ochrony silników wentylatorów kurtyn powietrznych, wynikające z panujących w obiekcie warunków komfortu lub z właściwości prowadzonej w nich działalności.
Oznaczenie IP składa się z dwóch cyfr – pierwsza oznacza stopień ochrony przed pyłem, a druga cyfra – ochrony przed wodą.
- 0 – całkowity brak ochrony przed pyłem i wodą
- 1 – ochrona przeciw cząstkom o śr. >50mm – ochrona przed kapiącą pionowo wodą
- 2 – ochrona przeciw cząstkom o śr. >12,5mm – ochrona przed wodą kapiącą z maks. kąta 15 st.
- 3 – ochrona przeciw cząstkom o śr. >2,5mm – ochrona przed kropieniem/zraszaniem
- 4 – ochrona przeciw cząstkom o śr. >1,0mm – ochrona przed aerozolem wodnym
- 5 – ochrona przeciw kurzowi – ochrona przed strugą wody
- 6 – szczelność przeciwpyłowa – ochrona w warunkach zalania wodą
- 7 – tylko dla wody – ochrona w krótkotrwałym zanurzeniu
- 8 – tylko dla wody – ochrona w długotrwałym zanurzeniu
Warto pamiętać…
Podciśnienie w obiekcie przyczynia się znacząco do zmniejszenia skuteczności kurtyny powietrznej, dlatego o ile to tylko możliwe należy dążyć do zapewnienia wentylacji zrównoważonej, gdzie ilość powietrza wyciąganego mechanicznie jest mniej więcej wyrównywana dostarczaną i kontrolowaną przez użytkownika ilością powietrza nawiewanego (np. instalacją wentylacji).
Bezpośredni napór wiatru o prędkości większej niż 3m/s w określonych okolicznościach również może zredukować skuteczność kurtyny powietrznej.
Jeśli to możliwe, należy rozważyć przemieszczenie drzwi lub bramy na ścianę i mniejszej ekspozycji na wiatr, dobudować przedsionek lub wiatrołap.
W innych przypadkach dla zmniejszenia wychłodzenia obiektu należy dobierać kurtyny o możliwie dużej mocy grzewczej, zapewniającej podgrzanie powietrza przedostającego z zewnątrz w sposób niemożliwy do uniknięcia.
Aby uzyskać optymalną skuteczność kurtyny powietrznej, należy ją montować możliwie blisko otworu drzwi lub bramy oraz powinna ona swoją szerokością pokrywać całą szerokość otworu.
Prędkość nawiewu i jego kierunek powinien być zawsze ustalany indywidualnie w zależności od miejscowych potrzeb.
Generalnie nawiewana zasłona powinna być skierowana nieznacznie w kierunku linii wejścia na posadzce, ponieważ siła przeciągu będzie dążyć do jej „przegięcia” do wewnątrz chronionego obiektu.
W przypadku dużych bram przemysłowych zaleca się zwykle aby prędkość powietrza w odległości 1m nad posadzką zawierała się w zakresie 3-4m/s, a w przypadku mniejszych bram i drzwi można posłużyć się metodą zobrazowaną przez innego producenta kurtyn powietrznych – szwedzki SYSTEMAIR AB:
przytrzymywana ok. 30cm nad posadzką kartka papieru powinna pokazywać strefę rozszczepienia strumieni powietrza przy podłodze – należy tak ustawić kąt nawiewu i prędkość nadmuchu, aby kartka nie była przeginana w żadną stronę w linii drzwi lub tuż za nimi w kierunku wnętrza pomieszczenia.
Opracowanie na podstawie materiałów technicznych FRICO AB i SYSTEMAIR AB.
