Повітряні завіси у промисловості

Якість - це робити щось правильно, навіть коли ніхто не дивиться.

Правильна інсталяція та налагодження повітряних завіс скорочує тепловтрати через відчинені двері до 80%, створюючи повітряний бар'єр, що дозволяє значно знизити витрати на енергоресурси, що витрачаються для підтримки необхідного мікроклімату в приміщеннях як узимку, так і влітку. Даний вислів рівноцінний як для комерційних дверей, так і для промислових воріт.

Для того, щоб краще уявляти, про що йдеться, звернемося до законів фізики: коли відчиняються двері, відбувається теплопередача між двома зонами, спрямована на вирівнювання перепаду тиску і температури між двома зонами - таке вирівнювання має назву природна конвекція. Виглядає природна конвекція так: через верхню частину промислового чи комерційного дверного отвору виходить тепле повітря, а крізь нижню проникатиме холодне повітря, тобто, відбувається заміщення/витіснення теплого повітря холодним. Чим більша різниця між температурою в приміщенні та температурою вуличного повітря, тим більша кількість зовнішнього повітря проникатиме, і виникають додаткові витрати енергоресурсів на його підігрів. У літній сезон ситуація аналогічна, лише змінюються зони: холодна зона знаходиться в приміщенні, а тепла зовні. Відкриті двері-це тепловтрати та збільшені витрати на опалення та охолодження, дискомфорт для співробітників, що створюється протягами, пилом та сторонніми запахами з вулиці.

У промисловому секторі експлуатація повітряної завіси набуває виняткової актуальності, адже розміри дверного отвору/воріт значні, а частота та тривалість їх відкриття може досягати кількох годин. Це пов'язано з необхідністю забезпечити безперешкодний рух спецтехніки та працівників для вантажно-розвантажувальних робіт. Промислові ворота можуть залишатися відкритими тривалий час, а через відкриті двері відбувається заміщення повітря. Такий процес, а саме не контрольоване повітрозаміщення через відкриті ворота, називають інфільтрацією, а під впливом різниці між тиском усередині та зовні будівлі також виникає ексфільтрація. Перепад тиску повітря всередині будівлі та зовні виникає через різну щільність повітря теплого всередині приміщення та холодного зовнішнього повітря (фізичний термін - гравітаційна складова), а також за рахунок впливу вітру (вітрова складова).

Ефективність промислових повітрних завіс буде залежити від оптимізації нижче наведених факторів.

• Швидкість потоку повітряного струменя, що створюється повітряною завісою, має бути достатньою для того, щоб перекрити відкриття промислових дверей. Ефект Коанда в промислових повітряних завісах (розглянемо нижче) дає збільшити ефективність повітряного потоку, який створює повітряна завіса.
• Тип вентилятора (ів), що використовується в повітряних завісах: потужність повітряної завіси залежить від вентиляторів, які відповідають за нагнітання повітряного струменя, коли струмінь має більший тиск, то дальність його стає більшою.
• Об'єм повітря: широкий струмінь завіси ефективніший.
• Кут нахилу струменя: регульовані ламелі на випускному соплі в повітряних завісах для промислових приміщень, дають можливість встановити необхідний кут нахилу повітряного струменя, залежно від сезону, що збільшить його ефективність.
• Висота/ширина дверного отвору: 100% перекриття повітряною завісою відкриття дверей.
• Тиск із зовні й усередині: коли у будівлі чи приміщенні негативний тиск, тобто з приміщення видаляється повітря більше, ніж подається, тобто не збалансований тиск, призводить до заломлення повітряного струменя. У такому випадку використання повітряної завіси буде не ефективним, тому що струмінь буде «затягувати» в приміщення, або для вирішення цих завдань потрібно встановлювати потужнішу завісу.

Теплова повітряна завіса на ворота та промислові двері. Які види монтажу промислових повітряних завіс?

Промислова завіса, як і комерційна завіса, може бути змонтована як вертикально, так і горизонтально. У випадках, коли дверний отвір має розміри, що перевершують фізичну довжину завіси, для таких установок використовуються модульні блоки повітряних завіс для великих промислових дверей. Для забезпечення 100% перекриття пройму і забезпечення безперервності повітряного струменя, що видується, можна використовувати спеціальні з'єднувачі. Виробник Airtecnics передбачив можливість керування групою завіс із використання одного контролера.

Ефект Коанда – утворюється зарахунок зони зниженого тиску біля поверхні (струмин прилипає до поверхні і рухається нею), що підвищує дальність повітряної струменя приблизно 1,2 разу. Таким чином повітряні завіси, у яких струмінь настилається на паралельний струмінь, має більшу дальність, ніж повітряний струмінь, що не настилає за однакових умов. Ефект Коанда застосований в промислових завісах серії MАXWELL от Airtecnics для перекриття великих промислових отворів.

Малюнок 1. Промислова завіса з ефектом Коанда.

Які види теплообмінників бувають у промислових повітряних завісах?

Повітряна завіса для промислових воріт може бути з різними типами теплообмінників, а саме: водяним, електричним, фреоновим або без нагрівання. Вибір типу теплообмінника для повітряної завіси обумовлений переважно лише економічною складовою. Слід зазначити, що повітряна завіса без нагріву з достатньою потужністю повітряного струменя значно скорочує енерговитрати, при цьому створює необхідний повітряний бар'єр. Завіса без нагріву - холодна завіса - витрачає електроенергію, тільки на роботу вентиляторів, без тенів.

Важливо, обираючи промислову повітряну завісу, враховувати вид галузі та місце, де буде встановлено обладнання. Наприклад, повітряна завіса над воротами приміщень з підвищеною вологістю, повинна мати підвищений IP, а корпус виготовлений з матеріалу, що відповідає умовам експлуатації.
Харчова промисловість має особливі вимоги. Для приміщень, будівель та підприємств необхідно, щоб було витримано суворі правила гігієни навколишнього середовища, передбачені нормами СанПіН. Відступ і не дотримання норм загрожує небажаними наслідками та ставить під загрозу безпеку виробленої готової продукції та здоров'я населення. Комахи, що залучаються світлом, запахом тощо на харчових виробництвах не рідкість, а комахи та гризуни – це один з основних видів рознощиків інфекцій. Зіпсована готова продукція або сировина завдає економічної шкоди та підриває репутацію підприємства. Тому для запобігання проникненню комах на харчові виробництва вживаються заходи щодо захисту дверних отворів. Повітряна завіса, що має високу швидкість потоку, має корисний "побічний ефект": захист від проникнення в приміщення мух та інших комах, що літають. Цей дуже важливий ефект і нагальна потреба для всіх виробництв харчової промисловості та підприємств громадського харчування, приміщень, в яких застосовуються суворі правила гігієни навколишнього середовища та дотримуються СанПіН норм. Існують вимоги до обладнання, яке застосовують у харчовій та медичній промисловості, такі як стандарти FDA або USFDA управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів (Fod and Drug Administration, FDA, USFDA). Повітряні завіси, що застосовуються для боротьби з комахами у харчовій промисловості, повинні відповідати або перевищувати вимоги та стандарти охорони здоров'я та санітарних служб.

Наведемо вимоги до  повітряної завіси для харчової промисловості:

• Необхідно перекрити весь дверний отвір і навіть злегка перевершити його так, щоб не було незахищених проміжків, які дозволили б комахам проникати в будівлю. 
• Ширина струменя повітряної завіси повинна бути 5-12 см і мати min швидкість 8 метрів за секунду, не вище 1 метра над підлогою.
• Повітряна завіса повинна мати регульовані ламелі. Кут близько 15 - 20 ° від вертикалі, як правило, оптимальний.
• Найбільш ефективна установка повітряної завіси для захисту від літаючих комах на зовнішній стороні дверей, потік повітря повинен бути спрямований від зони, що захищається (кут ламелей відрегульований).

Малюнок 2. Повітряна завіса для харчової промисловості для захисту від комах

Особливим видом промислових повітряних завіс, є завіси для холодильних і морозильних камер, т.к. у таких приміщеннях підтримки температурного режиму особливо важливо.

Особливим видом промислових повітряних завіс, є завіси для холодильних та морозильних камер, т.як у таких приміщеннях підтримка температурного режиму особливо важлива.

Здавалося б, відкриття холодильних чи морозильних камер завжди недовге. При відкритті дверей працюють закони фізики, які ми розглядали вище, відбувається витіснення холодного повітря теплим, а різниця між температурами всередині морозильної камери та зовнішнім повітрям дуже велика.

Чому таким особливим видом є повітряні завіси для холодильних і морозильних камер? Все дуже просто, коли відбувається заміщення повітря температура в холодильній або морозильній камері підвищується температура внутрі камери. Холодильне обладнання починає інтенсивніше холодити або іншими словами «нагнітати» задану температуру в камеру - це витрати, які не видно, але це ще й вироблення роботочасів, що призводить до зменшення його терміну експлуатації. А вартість холодильного обладнання зовсім не дешева. Також перепади температури всередині холодного приміщення можуть призводити до обмерзання холодильних агрегатів, і може сприяти зниженню терміну придатності товару, або розморожування продукції, або її псування.

Малюнок 3 Двері морозильної камери. Повітряна завіса вимкнена.

Малюнок 4 Двері морозильної камери. Повітряна завіса працює, створює повітряний бар'єр, поділяючи дві температурні зони.

Період окупності повітряної завіси без нагріву, встановленої на дверях для захисту холодильних та морозильних камер, короткий за рахунок зниження витрат на охолодження повітря.

Висновок: використання в холодильних та морозильних камерах повітряної завіси дає наступні переваги:

короткий термін окупності, скорочення тепловтрат, збереження терміну служби холодильного обладнання, оскільки воно не працює на своїй максимальній межі, запобігання утворенню так званої снігової «шуби», туману та льоду, а також зменшення ризику нещасних випадків.

Розглянемо розрахунок теплопритоку під час відкриття дверей. Теплоприток при відчиненні дверей визначається за формулою: q4 = k·F·10-3 [кВт], де k - питомий приплив теплоти від відкриття дверей; F – площа камери. k = 12 Вт/м2 – камери заморозки, k = 14 Вт/м2 – камери охолодження, k = 38 Вт/м2 – камери схову.

q4 = 12 · 156,4 · 10-3 = 1,88 кВт

4години * 1,88 = 7,52 кВт на день.

Малюнок 5.Повітряна завіса на двері морозильної камери.

Холодильні цехи або винні приміщення, де обов'язково тримання певного температурного режиму для дотримання умов зберігання продуктів, товару, можутьбути розміщенні у загальному приміщенні магазину, торгового залу. Для таких випадків є рішення з комбінацією повітряних струменів різної температури: з боку холодної зони - холодний струмінь, з боку відвідувачів - теплий, щоб не створювати дискомфорт відвідувачам і службовцям, а між холодним і теплим струменями - нейтральний, який не допускає змішування струменів і збільшення дальності струменів (ефект Коанда) .

Повітряна завіса серії TRIOJET це система комбінації 3х струменів з різними температурами та різними швидкостями. Вона комбінує в собі дві серії повітряних завіс: Duojet (має теплий та нейтральний струмінь) та Kool (холодна завіса). В результаті відсутня дискомфорт для службовців та відвідувачів у теплій зоні та забезпечується збереження температурного режиму у холодному приміщенні.

Повітряна завіса серії TRIOJET це система комбінації 3х струменів з різними температурами та різними швидкостями. Вона комбінує в собі дві серії повітряних завіс: Duojet (має теплий та нейтральний струмінь) та Kool (холодна завіса). В результаті відсутній дискомфорт для службовців та відвідувачів у теплій зоні та забезпечується збереження температурного режиму у холодному приміщенні.

Малюнок 6. Система повітряних завіс Triojet

Потрібно пам'ятати, що існує безліч різних рішень для захисту промислових отворів і великих комерційних дверних груп. Повітряний дисбаланс також з'являється внаслідок розташованих навпроти вхідної групи сходових переходів, ескалаторів. У цій ситуації потік повітря буде підпорядкований законам фізики – природної конвекції, інфільтрації, розглянуті вище. Така ситуація досить непроста, і стандартне рішення за допомогою повітряної завіси не вирішить це питання. І пов'язано це з тим, що повітряний струмінь підтягуватиме всередину приміщення. Рішення може виглядати так, встановлюються вертикальні повітряні завіси по обидві сторони вхідної групи одна навпроти іншої. В результаті отримуємо замкнутий повітряний контур: випускне сопло однієї завіси розташоване навпроти повітрозабірного сопла другої завіси, в результаті струмінь однієї повітряної завіси підхоплюється іншою, створюючи замкнутий контур, тим самим виходить ефективна зона поділу у дверного отвору, що складається з повітряного кільця.

Малюнок 7 Система повітряних завіс Dam twin

Вкладення грошей у покращення технологічного процесу – це не марні витрати. Зміни вводяться не заради змін, а для підвищення ефективності виробництва.

Культура використання якісного обладнання та виробнича культура тісно пов'язані між собою та їх взаємодія впливає на: собівартість та якість виробленої продукції/товару, на комфорт колег та співробітників, на зниження експлуатаційних витрат, за рахунок зниження витрат на енергоресурси, а також використання енергоефективного обладнання знижує викиди СО2.

Обираючи і потім купуючи інженерне обладнання, важливо звернути увагу на скільки будуть знижені експлуатаційні витрати. Обладнання, яке було коректно підібрано та встановлено ЗАВЖДИ призводить до зниження витрат на енергоресурси, місія повітряних завіс — це зменшення тепловтрат через відчинені двері та збереження комфортніших умов у приміщенні.

Знаменитий піонер автомобільної промисловості Генрі Форд ще сто років тому сказав: «Коли сама думка про марні витрати на матеріали, обладнання чи людську працю викликатиме жах, тоді ми отримаємо недорогу продукцію і високий прибуток. Коротко кажучи, річ – це те, що вона робить, а не те, що вона мала робити».