Воздушные завесы: Технология

Известно, что в случае открытого дверного проёма, соединяющего две воздушные среды с разными условиями, воздух проникает из одной среды в другую т.к. в соответствии с законами физики, воздушные массы стремятся к уравновешиванию температур и устранению разности давлений между ними.

В основном перемещение воздуха через дверной проём происходит вследствии влияния 3-х факторов:

• Разность темпратур: эффект естественной конвекции создаёт перемещение воздуха между двумя средами с разными температурами. Тёплый воздух проходит через верхнюю часть дверного проёма и замещается холодным воздухом, проникающим снизу.
• Разность давлений: рекоммендуется уравнять давление настолько, насколько возможно, так как это влияет на производительность воздушной завесы. Однако в таких местах, как чистые зоны, небольшая разность давлений помогает препятствовать проникновению посторонних частиц из внешней среды.
• Ветер, эффект дымовой трубы и сквозняки: путём изменения силы воздушного потока и угла наклона выпускного отверстия можно настроить работу воздушной завесы так, чтобы препятствовать проникновению внешних воздушных потков, таких как ветер или сквозняки. Но в случае, если скорость внешнего воздушного потока слишком высока, воздушная завеса менее эффективна

Ниже приведено составленное в Политехническом Университете Каталонии схематическое представление основных параметров, влияющих на производительность воздушной завесы.
Эффективность воздушной завесы зависит от оптимизации факторов производительности.

h = ширина воздушного потока α = угол наклона выпускного отверстия U0 = скорость выпускаемого воздушного потока θ = угол отрицательного влияния H = высота дверного проёма P1 = внешнее давление P2 = внутреннее давление

Самые важные параметры:

Турбулентность воздушного потока: поток воздуха с низкой турбулентностью – более эффективен и способствует экономии энергии
Скорость воздушного потока: скорость должна быть достаточной на площади всего дверного проёма
Объём воздушного потока: более широкий воздушный поток делает воздушную завесу более эффективной и препятствует проникновению внешнего воздуха через дверной проём
Угол наклона выпускного отверстия: соответственно ситуации, если выпускное отверстие правильно ориентировано, это способствует увеличению экономии энергии
Типы вентиляторов: осевые, касательные, центробежные и др. Вентиляторы с большим давлением создают более эффективные воздушные потоки. Например, если мы сравним воздушную завесу с касательным вентилятором и воздушную завесу с центробежным вентилятором (при одинаковом объёме воздушного потока), то поток воздуха, создаваемый центробежным вентилятором будет сильнее и больше.

Результаты проведённых университетом исследований доказали, что турбулентность является одним из наиболее важных параметров, влияющих на эффективность воздушного потока.

В нижеприведённой схеме наглядно показана турбулентность воздушного потока: 

Оптимизированная форма выпускного отверстия и воздушной камеры, расположение и тип вентиляторов, форма ламелей и др. существенно влияет на эффективность воздушного потока.

Угол наклона выпускного отверстия

Результаты проведённых университетом тестов и исследований доказали, что правильный угол наклона выпускного отверстия способствует увеличению эффективности воздушной завесы.

Когда такие факторы как ветер, температура или разность давлений вызывают перемещение воздуха из внешней среды во внутреннюю, можно расположить выпускное отверстие под некоторым углом в направлении против внешнего влияния. Тогда направленный против воздействия внешней среды воздушный поток помогает удерживать внешний воздух снаружи. Траектория воздушного потока будет параболической, но при этом воздушный поток достигнет пола. Если угол наклона не настроен правильно, то воздушный поток не сможет противодействовать влиянию внешних сил.  

Теория параллелограмма сил объясняет закономерность влияния сил в зоне дверного проёма. В нижеприведённой схеме наглядно показана разница между воздушными завесами: одна с зафиксированными ламелями, а другая с настраиваемыми.

Воздушная завеса с зафиксированными ламелями менее эффективна ⁽¹⁾

Воздушная завеса с настраиваемыми ламелями более эффективна  ⁽²⁾ 

⁽¹⁾ На первой схеме изображён вариант с зафиксированными лопастями, при этом скорость внешнего потока с силой воздействует на воздушный поток, генерируемый воздушной завесой. В таком случае результирующая параллелограмма сил отклоняется внутрь.

⁽²⁾ На второй схеме изображён вариант с настраиваемыми ламелями, при этом угол наклона выпускного отверстия направлен против воздействия внешних сил и результирующая параллелограмма сил направлена перпендикулярно полу. Это значит, что внешний воздух удерживается вовне, а воздух из внутренней среды удерживается внутри.