Воздушные завесы и энергосбережении при их использовании

Общие сведения о воздушных завесах

Воздушная завеса - вентиляционное устройство, использующее свойство плоской воздушной струи для предотвращения проникновения воздуха через открытый проём.

Воздушные завесы могут быть с нагревом рециркуляционного воздуха, так и без нагрева.

В свою очередь воздушные завесы с нагревом рециркуляционного воздуха подразделяются на водяные и электрические. В первом случае, рециркуляционный воздух подогревается в водяном теплообменнике и теплоносителем является вода, во втором случае подогрев воздуха осуществляется в электрическом нагревателе.

В холодный период года через открытые двери, ворота или технологические проёмы происходят огромные потери теплоты, увеличивая энергопотребление здания. Эти потери тем значительнее, чем больше разность температур воздуха снаружи и внутри здания.

Холодный воздух с улицы врывается через незащищённые открытые проёмы, резко снижая температуру воздуха внутри помещений, является причиной холодных сквозняков и ухудшает условия труда на рабочих местах. В торговых центрах, оптовых складах, в офисных помещениях, где двери или ворота открыты большую часть времени, именно они являются основной причиной тепловых потерь, и как следствие, чрезмерного энергопотребления.

Простым решением этих проблем является установка воздушных завес. Воздушные завесы предназначены для разделения воздушных зон с различными температурами. Это достигается подачей высокоскоростного потока воздуха плоской струёй с образованием в створе дверного проёма зоны повышенного давления. Воздушная завеса образует «невидимую дверь», не давая тёплому воздуху выходить наружу и не впускать наружный холодный воздух в помещение.

Во всех случаях, когда по разные стороны наружного проёма имеются различные условия, мы будем иметь естественное перетекание воздуха, которое будет стремиться выравнивать эти условия.

Дополнительным фактором, влияющим на равновесие этой системы, является ветер, дующий с улицы.

Таким образом, расход воздуха через открытый наружный дверной проём зависит от трёх причин:

• Разницы давлений воздуха внутри и снаружи;
• Разницы температур воздуха внутри и снаружи;
• Скорости ветра на улице. Необходимо всегда учитывать положение дверного проема к вектору направленности ветра (наветренная или подветренная сторона).

Зависимость величины расхода воздуха от разницы давлений и температур.

Тёплый воздух внутри помещения имеет меньшую плотность по сравнению с холодным наружным воздухом. Это вызывает разницу давлений в проёме наружной двери. Холодный наружный воздух, как более тяжёлый, проникает в помещение через нижнюю часть открытого проёма двери и выдавливает тёплый воздух помещения через верхнюю часть открытого дверного проёма.

Величина расхода воздуха через открытый дверной проём зависит от разницы давлений воздуха внутри помещения и снаружи. Следовательно, воздухообмен зависит от температурной разницы давлений наружного и внутреннего воздуха. Если температуры внутреннего и наружного воздуха известны, то можно определить их плотности, и далее разность давлений и расход воздуха через дверной проём.

Поток воздуха, как результат термальной разности давлений.

Расход воздуха, как результат воздействия ветра

Если ветер дует в направлении открытого дверного проёма, то через него будет протекать наружный воздух. Поток воздуха распределяется по всей площади проёма двери. Следовательно, величина расхода проникающего воздуха пропорциональна скорости ветра.

Расход воздуха через открытый дверной проём в результате воздействия ветра может быть определён по формуле:

Суммарный расход воздуха через открытый дверной проём равен сумме расходов, образующихся вследствие разности давлений и воздействия ветра:

Воздушная завеса создаёт барьер в открытом проёме двери, который предотвращает нежелательные потоки перетекания воздуха. Скорость воздуха в плоской воздушной струе, создаваемой воздушной завесой должна быть достаточной, чтобы она достигла уровня пола. При этом часть воздуха выбрасывается на улицу, а основная часть поступает в помещение.

Водяные воздушные завесы с нагревом рециркуляционного воздуха должны быть укомплектованы следующими аксессуарами:

• Cмесительным узлом обвязки трубопроводов теплоснабжения водяного теплообменника;

• Пультом управления (контроллером) для работы воздушной завесы в автоматическом режиме.

Энергосбережение при использовании воздушных завес

Исходные данные
Расчётная температура в помещении	+ 18ºС
Расчётная температура наружного воздуха	- 18ºС
Среднегодовая температура	5ºС
Скорость ветра	4 м/сек
Объём помещения	6 400 куб.м
Стоимость тепловой энергии в 2021 г	2 467,38 руб./Гкал

Ворота
Высота	5 м
Ширина	4 м
Рабочие дни в неделю	5 дней
Время открывания в течение 24 часов	1 час
Среднее время открытия за один раз	5 минут
Фактор направленности	0,25

Решение:

1. По диаграмме величину тепловых потерь через не защищённые воздушной завесой ворота, которые равны:

2. По диаграмме экономии тепловых потерь защищённых ворот определяем % экономии, который равен 67 %:

3. Определяем величину тепловых потерь защищённых ворот:

4. При этом энергосбережение составит:

Результаты решения сведены в таблицу:

Потери энергии через незащищённую дверь	69 М Вт/год
Потери энергии через дверь, защищённую завесой	23 М Вт/год
Энергосбережение	46 М Вт/год ≈ 40Гкал. /год
Экономия средств	2 467,38 руб./Гкал × 40 Гкал. /год = 98 695 руб./год