Введение

Устройство, используемое для предотвращения перемещения воздуха из одного открытого пространства в другое. Воздушная завеса (или воздушная дверь) – это устройство, предназначенное для предотвращения перемещения воздуха, загрязняющих веществ или летающих насекомых между двумя открытыми пространствами. Наиболее распространенным вариантом является установка вентилятора, направленного вниз, над входом в здание или над проемом между двумя помещениями с разной температурой.

Определения

В Северной Америке более распространенным термином для воздушной двери является "воздушный занавес". Американское общество инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха (ASHRAE) определяет воздушную дверь следующим образом: "В простейшем применении воздушный занавес представляет собой непрерывный широкий поток воздуха, циркулирующий поперек дверного проема кондиционируемого помещения. Он снижает проникновение насекомых и некондиционированного воздуха в кондиционируемое помещение, создавая воздушный поток над всей шириной входа. Слой воздушного потока движется с такой скоростью и под таким углом, что любой воздух, пытающийся проникнуть сквозь занавес, увлекается в поток. Эффективность воздушного занавеса в предотвращении инфильтрации через вход обычно составляет от 60 до 80%". Ассоциация по движению и контролю воздуха (AMCA) определяет воздушный занавес как: "Направленный поток воздуха, движущийся по всей высоте и ширине проема, который снижает инфильтрацию или перенос воздуха с одной стороны проема на другую и/или препятствует прохождению летающих насекомых, пыли или мусора".

Применение

Воздушные завесы часто используются там, где двери должны оставаться открытыми в рабочих целях, например, на погрузочных платформах и въездах для транспортных средств. Они могут помочь предотвратить попадание летающих насекомых, создавая мощную турбулентность, или уменьшить проникновение наружного воздуха через проём. Холодные сквозняки можно избежать, смешивая входящий воздух с теплым, нагретым воздушной завесой. Воздушные завесы с подогревом обычно используются, когда требуется дополнительное отопление помещения, а также для снижения эффекта ветра внутри проёма в холодном климате. Другие области применения включают входные зоны для посетителей, ангары для самолетов, грузовые двери, окна обслуживания, двери ресторанов или погрузочно-разгрузочные двери. Неотапливаемые воздушные завесы часто используются совместно с холодными складами и холодильными камерами. Воздушные завесы могут быть оснащены нагревателями для подогрева воздуха или использоваться без них. Вентилятор должен быть достаточно мощным, чтобы создавать струю воздуха, достигающую пола. В научной литературе существуют исследования, представляющие аналитические методы для прогнозирования эффективности уплотнения, достигаемой с помощью воздушной завесы. В больницах воздушные завесы используются в операционных для защиты пациентов от воздуха, содержащего вирусы. После пандемии COVID-19 различные группы изучали возможность использования воздушных завес для предотвращения распространения вирусов в закрытых помещениях, таких как больничные палаты. К таким разработкам относятся персональные воздушные завесы, разработанные в Гонконгском политехническом университете, и настольная система воздушных завес (DACS), разработанная в Университете Нагои. Эти устройства предназначены для использования воздушных завес для защиты медицинских работников от вирусов, передающихся по воздуху, таких как коронавирусы.

Эффективность

Поток воздуха через дверь зависит от силы ветра, разницы температур (конвекции) и разницы давлений. Воздушные завесы работают наиболее эффективно, когда разница давлений между внутренней и внешней средой здания максимально приближена к нейтральному значению. Отрицательное давление, экстремальные перепады температур, близкое расположение лифтов или высокая влажность могут снизить эффективность воздушных завес. Наиболее эффективная воздушная завеса для удержания кондиционированного воздуха внутри здания с открытой дверью обеспечивает высокую скорость воздушного потока в проеме, создаваемую направленным сверху вниз потоком, и рекуперацию воздуха посредством рециркуляционного воздушного короба и возвратного воздуховода к вентиляторам. Такая конфигурация целесообразна при новом строительстве, но сложна в реализации в существующих зданиях. Воздушная завеса наиболее эффективна при низкой внешней скорости ветра; при увеличении скорости ветра возрастает интенсивность перемешивания воздуха и доля наружного воздуха в общем потоке. В идеальных условиях безветрия эффективность воздушной завесы достигает максимума, однако в ветреных местах воздушные завесы не могут обеспечить полную герметичность, но все же часто используются для снижения инфильтрации воздуха через проем. Для промышленных условий допустимы высокие скорости воздушного потока, несмотря на шум и вибрацию, которые это может вызывать. Для коммерческих применений, например, при входах в магазины, комфорт посетителей требует снижения скорости воздушного потока, что уменьшает эффективность разделения наружного и внутреннего воздуха.

Экономия энергии

Воздушные шторы потребляют электроэнергию во время работы, но могут обеспечить чистую экономию энергии за счет снижения теплопередачи (через перенос массы при смешении воздуха через проем) между двумя помещениями. Однако, закрытая и герметичная дверь гораздо эффективнее снижает потери энергии. Обе технологии часто используются совместно: при открытии двери включается воздушная завеса, минимизируя воздухообмен между внутренним и внешним пространством. Воздушная завеса может окупиться за несколько лет, снизив нагрузку на систему отопления или кондиционирования здания. Как правило, предусмотрен механизм, например, концевой выключатель двери, для автоматического включения и выключения устройства при открытии и закрытии двери, чтобы воздушная завеса работала только когда дверь открыта.

Дизайн

В руководстве по применению BSRIA 2/97 описана авторитетная инженерная процедура расчета расхода воздуха и тепловой мощности воздушной завесы для систем ОВКВ. Необходимо следовать процедуре, предназначенной для "здания с заданными требованиями к герметичности", то есть для реального здания с некоторой степенью воздухопроницаемости. В руководстве по применению BSRIA раздел 4.2 описывает процедуру проектирования, а раздел 5.2 содержит примеры расчетов для зданий с различными требованиями к герметичности. Это позволяет инженеру рассчитать расход воздуха и тепловую мощность необходимой воздушной завесы для конкретной задачи.