Расчет производительности тепловой завесы

Достоинства тепловых завес водяного типа

• Во-первых, такие завесы потребляют минимум энергии, «питаясь» от теплового контура системы отопления склада.
• Во-вторых, такие завесы стабилизируют температуру в защищаемом помещении, создавая идеальные условия хранения самых «капризных» товарно-материальных ценностей.
• В-третьих, водяные завесы не только защищают, но и отапливают преддверие склада.
• В-четвертых, тепловые завесы нивелируют появление сквозняков, улучшая условия работы складского персонала.
• В-пятых, такие завесы  можно модифицировать, превратив из обогревателя в кондиционер. Причем такую трансформацию осуществляют путем отключения контура завесы от системы циркуляции теплоносителя в системе отопления. После этого завеса начинает работать как огромный вентилятор, кондиционируя и складское преддверие, и само хранилище.

Именно поэтому область применения водяных завес может быть самой широкой, распространяясь от теплового экранирования преддверий габаритных складских проемов до защиты интерьера магазина или кафе от пыли и насекомых.

Способы повышения эффективности при использовании воздушных тепловых завес

Прежде всего, тепловая завеса должна быть подобрана таким образом, что бы её технические параметры максимально соответствовали условиям, в которых она будет эксплуатироваться (высота или ширина дверного проема, производительность по воздуху и направление его струи, тепловая мощность, в случае подогрева воздуха и т.д.).

Правильная оценка путей поступления воздуха вовнутрь помещения дает возможность увидеть пути повышения эффективности при работе воздушно-тепловых завес. Этот процесс должен быть согласован между производителем (проектировщиком, монтажником) тепловых завес и потребителем. Ведь в некоторых случаях для наиболее корректной работы устройства требуется внесение изменений в уже существующие строительные конструкции.

Итак, во-первых, должна быть предусмотрена регулировка тепловой завесы:

• температура исходящего из завесы, воздушного потока должна меняться в зависимости от температуры в дверном проеме;
• угол направленности воздушного потока должен меняться, чтобы была возможность подстроить его под конкретный объект (высоту дверей, ворот).

Если применяются нерегулируемые тепловые завесы, то при их подборе необходимо отдать предпочтение следующим их типам (в порядке снижения их эффективности):

• тепловым завесам с вертикальной подачей (нижним);
• боковым, расположенным по обеим сторонам проема;
• верхним завесам (над проемом);
• односторонним, боковым.

Угол направленности струи воздуха, поступающего из завесы регулируется в каждом конкретном случае отдельно, в зависимости от поступления воздуха с улицы.

В случаях если объект оборудован воротами с раздвижными створками, желательна установка боковых двусторонних или односторонних завес (для использования эффекта настилающейся струи). Размещение тепловой завесы над проемом в таком случае не так эффективно, т. к. во время процесса открытия ворот какое-то время завеса работает «вхолостую».

Тепловая завеса не должна работать при закрытых воротах. В этом случае создается вероятность нагрева самих ворот и теплопотерь через них.

Желательно предусмотреть наличие стационарных или сочленённых тамбуров. Потери энергии в таком случае значительно уменьшаются.

Если высота ворот равна высоте потолка, то желательна установка гибких потолочных экранов. Предпочтителен потолок с «карманами». Для возможности циркуляции теплого воздуха и его возвращения в рабочую зону.

Особого внимания заслуживают двухструйные (комбинированные) воздушные тепловые завесы, имеющие хорошие шиберующие свойства и малые потери энергии, причиненные выходом нагретого воздуха из помещения (рис. 3). Такая завеса представляет собой конструкцию, имеющую два вертикально установленных раздаточных короба с силовыми блоками (или одним силовым блоком на два короба), подающих теплый воздух. Два короба расположенные ближе к проему обеспечивают подачу не подогретого воздуха. Эффективность тепловых завес повышается при их монтаже в тамбуре со специальной конфигурацией стен, обеспечивая, таким образом, встречные потоки, которые препятствуют проникновению воздуха извне.

Рис. 3. Рабочая схема двухструйной тепловой завесы с тамбуром:
1 — силовой блок (нагреватель и вентилятор); 2 — короб, подающий нагретый воздух; 3 -короб, подающий холодный воздух; 4 — тамбур

При подготовке статьи использованы материалы книг: В. Караджи, Ю. Московко «Вентиляционное оборудование. Технические рекомендации для проектировщиков и монтажников», В. Ананьев, Л. Балуева, А. Гальперин и др. «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика».

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале
AW-Therm . Подписывайтесь!

Воздушное отопление служит для поддержания комфортной температуры внутри жилых, общественных или промышленных зданий в холода. Принцип работы состоит в следующем: в систему вентилирования вставляется нагревательный элемент, который нагревает проходящий воздух. Выделяют три основных вида систем обогрева помещений:

• инфракрасные;
• конвенционные;
• воздушные.

К последнему типу относятся тепловые завесы.

Главный элемент конструкции этого теплового оборудования – воздуховод, обеспечивающий равномерное течение потоков. Направляющие пластины, закрепленные на воздуховоде, могут изменять направление струи под углом к плоскости проема. Тепловая завеса имеет и другие обязательные элементы:

• нагревательный элемент;
• вентилятор или система вентиляторов;
• воздушные фильтры.

Как рассчитать конструкцию

Наружный холодный воздух попадает внутрь здания из-за разных величин давления внутри здания и снаружи. Объём воздуха, подаваемый завесой, должен полностью исключить проникновение холодного воздуха внутрь. Для правильности расчётов необходимо знать следующее: размер ворот, количество наружного воздуха, которое попадает внутрь сквозь проём без завесы, температуры внутри и снаружи помещения.

Габаритный чертеж теплового агрегата

Существует несколько формул для подобного расчёта. Приведём те из них, которые, по мнению специалистов, являются самыми точными:

1. Формулой VHB=L можно узнать расход воздуха, который поступает внутрь помещения (L), если умножить скорость воздушной массы (V), высоту (H) и ширину (B) ворот.
2. Следующей формулой производится расчёт расхода воздуха, необходимого для полного блокирования и недопущения прохода холодных воздушных масс через ворота или проём: L/J(B/b+1)=Z.
3. L-расход воздуха, который поступает внутрь помещения.
4. J-коэффициент (0,45) дальнобойности воздуха завесы.
5. B-ширина ворот.
6. b-ширина щели для поступления воздуха к завесе.

3 Основные разновидности

Существует несколько видов тепловых завес. Самый популярный из них — горизонтальный, с которым большинство людей сталкивались в торговых центрах и других местах скопления народа. Он устанавливается над дверью и пускает поток воздуха сверху вниз. При этом размеры и мощность могут быть различными.

Есть и другой тип завесы — вертикальный. Для его работы нужно установить две составных части справа и слева, воздух при этом будет дуть с обеих сторон. Такие аппараты особенно часто задействуются в помещениях, где нет лишнего пространства над дверью из-за низкого потолка и высокого дверного проёма.

Не в любом интерьере такая деталь будет смотреться органично. Чаще всего прибор будет довольно сильно выделяться, но этого можно избежать, если купить встраиваемую воздушную завесу. На неё придётся потратиться — обычно такие приборы стоят гораздо дороже. Но и результат стоит того: дизайн помещения останется нетронутым.

Кроме того, по типу теплообмена можно разделить эти аппараты на три категории:

1. 1. Электрические — самые популярные и эффективные. Их легко устанавливать и обслуживать, да и управление их обычно очень плавное. Однако их старые модели, в которых используются спиральные нагревательные элементы, имеют несколько недостатков: пожароопасность, энергозатратность, высушивание воздуха. Этих качеств лишены новые виды завес, в которых используются трубчатые электронагреватели. Существуют и менее дорогие, но столь же безопасные модели с полупроводниковыми нагревателями.
2. 2. Водяные — более экологичны и экономичны, чем электрические. Работают за счёт включения в систему отопления. Главный минус таких устройств — сложность установки, особенно на старых отопительных приборах. К тому же для надёжного функционирования им нужен дополнительный фильтр для воды.
3. 3. Газовые — работают на природном газе, из-за чего представляют некоторую опасность, как и всё подобное оборудование. Лучше всего подходят для обширных помещений площадью не менее 60 квадратных метров. Затраты при их эксплуатации невелики, поэтому их часто используют в промышленных ангарах и цехах.

Виды тепловых завес

Как правильно выбрать тепловую завесу? Все существующие модели можно классифицировать по способу монтажа и типу теплоносителя.

По типу установки

На сегодняшний день существует три разновидности воздушно-тепловых завес:

1. Горизонтальные. Классическое исполнение. Устанавливаются непосредственно над дверными (оконными) проемами. Как правило, это небольшие модели экономкласса, мощностью до 5-6 кВт;
2. Вертикальные. Устанавливаться только вертикально сбоку от проема. Такой способ монтажа выбирается в том случае, когда в силу тех или иных причин горизонтальная установка невозможна или неудобна. Сегодня на рынке климатической техники присутствуют дизайнерские модели вертикального монтажа, выпущенные в виде колонн;
3. Встраиваемые. Характеризуются тем, что корпус прибора полностью скрыт под подвесным потолком. Направленный поток воздуха выходит из сопла, спрятанного за декоративной решеткой.

Горизонтальная и вертикальная установка

С недавних пор на российском рынке климатической техники можно встретить универсальные тепловые завесы, которые могут устанавливаться как горизонтально над проемом, так и вертикально сбоку от проема.

По типу теплоносителя

В зависимости от способа нагрева воздуха, все тепловые завесы делятся на три группы:

1. Газовые;
2. Водяные;
3. Электрические.

Газовые воздушно-тепловые завесы нагревают воздух посредством сжигания пропана. Это достаточно специфическое оборудование, которое устанавливается на крупных предприятиях с огромной проходимостью в пиковые часы. Такие системы не применяются в помещениях, площадью менее 60 м2. Характеризуются высоким КПД, стоимостью, эксплуатационными расходами.

Водяные воздушно-тепловые завесы выбирают, когда есть хороший доступ к системе ГВС или отопления. Принцип работы оборудования заключается в следующем: горячая вода из системы проходит через теплообменник, который обдувается турбиной. Из-за сложностей с подводом и доступностью теплоносителя, среди водяных завес нет моделей бюджетного класса, длиной до 1 м.

Главные плюсы таких моделей:

• минимальное потребление электроэнергии;
• низкий уровень шума в процессе работы;
• доступная цена;
• длительный срок эксплуатации;
• высокие технические характеристики.

Электрические тепловые завесы очень популярны у наших соотечественников. Оборудование может применяться практически в любых условиях: от небольших окон и дверей (модели мощностью до 2,5 кВт), до промышленных ворот. Основные достоинства:

• доступность теплоносителя;
• простое управление.

Недостатком считается значительный расход электроэнергии в процессе эксплуатации.

Классификация воздушных завес

В зависимости от конструкции, все тепловые завесы можно подразделить на

• Водяные завесы.  Подают только горячий воздух, для подогрева которого в системе используется  двухходовой теплообменник. Эта основная деталь выполняется из медных труб с алюминиевыми пластинами.  Из несомненных преимуществ водяных завес можно отметить сверхэкономное потребление электроэнергии, которая расходуется только на работу лопастей вентилятора. Чаще всего выпускаются в потолочном  боковом  исполнении, но можно найти и более сложную конфигурацию (в виде колонны или эллипсоида), управляются дистанционно, при помощи пульта. Могут использоваться в проемах дверей и ворот, которые значительное количество времени остаются открытыми. Специальные серии позволяют применять их для проемов высотой 3 -5 метров. Из недостатков водяных воздушных завес необходимо отметить сложность монтажа и   потенциальную опасность обмерзания теплообменника. Водяные воздушные завесы выпускаются такими известными производителями климатической техники, как международный холдинг Ballu Industrial Group  и российское научно-производственное объединение «Тепломаш»;
• Электрические завесы. Обладают более широким диапазоном возможностей, так как могут подавать не только горячий, но и охлаждаемый воздух. Модели с нагревателем имеют в конструкции трубчатый ТЭН, спиральный нагревательный элемент или игольчатый нагреватель СТИТЧ.  Трубчатые ТЭНы (представляющие собой полый стальной стержень с кварцевым песком, внутри которой расположена спираль с высоким оммическим сопротивлением)  более безопасны, а также способны безболезненно переносить скачки напряжения электросети.  В наиболее современных воздушных завесах используют керамические нагревательные элементы (Р.Т.С. термисторы), которые гораздо долговечнее и экономичнее своих предшественников. Помимо этого в конструкции обязательно предусмотрен терморегулятор, позволяющий отключать устройство при достижении заданной температуры, что позволяет несколько снизить расход электроэнергии.

Критерии выбора воздушной завесы

При выборе тепловой завесы необходимо отталкиваться от конкретных условий, принимая во внимание нижеследующие параметры. Размер завесы

Размер завесы

Выбирается исходя из размера проема, на который будет устанавливаться оборудование,   с учетом того, что воздушный поток должен его перекрывать с некоторым запасом. На размерах завесы не следует экономить, так как в противном случае образовавшиеся щели будут способствовать усилению нежелательного воздухообмена. При этом следует учитывать, что максимальная допустимая площадь проема, перекрываемого одной завесой -12 м2, поэтому иногда приходится устанавливать несколько приборов, вплотную друг к другу.

Производительность по воздуху

Именно этот показатель (объем воздуха, прокачиваемый установкой за 1 час) является для всех воздушных завес основополагающим. Измеряется в м3/час или м3/сек. Чем он выше, тем плотнее создаваемая воздушная прослойка и, соответственно, эффективнее работа прибора. Специалисты рекомендуют в стандартных ситуациях для перекрытия проема 2,5 метровой высоты использовать оборудование с производительностью от 700 м3/сек. Во всех сложных и нестандартных случаях подобные расчеты следует доверить профессионалам.

Мощность

При ориентировочных расчетах обязательно учитываются следующие нюансы:

• будет ли завеса работать дополнительно на обогрев помещения или ее задача — лишь отсекать внешние воздушные потоки. Следует отметить, что не стоит рассматривать электрическую тепловую завесу как полноценный обогревающий               прибор. В данном случае         избыточная тепловая мощность конструкции приведет не        только к значительным материальным затратам, но и может стать источником                нежелательных сквозняков;
• планируется эпизодическое включение завесы, либо ее работа при постоянно открытом проеме. В последнем случае будет теряться до 70% мощности;
• наличие в помещении защитного тамбура, автоматически распахивающихся дверей, нескольких входов.

В общем случае, в капитальном строении ориентировочно исходят из расчетов необходимости 1 кВт мощности на каждые 10м2 помещения. При установке воздушных завес в холодильных и морозильных камерах, используются модели без функции обогрева.

Горизонталь или вертикаль

Горизонтальные завесы являются более традиционными, устанавливаются сверху проема, при этом воздушный поток направлен вниз. Их использование ограничено, так как в настоящее время стандартные модели способны перекрывать высоту проема 2-2,5 метров, а нестандартное оборудование слишком дорого.

Вертикальные завесы предоставляют больше возможности для маневра. Промышленные воздушно тепловые завесы для склада чаще всего имеют вертикальную конструкцию. При этом   завесу устанавливают сбоку двери или ворот, чтобы воздушные потоки перекрещивались между собой, обеспечивая необходимый результат

Рассматривая модельный ряд, необходимо обратить внимание, что горизонтальная и вертикальная модификации не у всех производителей являются взаимозаменяемыми, имея существенные различия в компоновке

Размеры и цены

Цена воздушной завесы самым глобальным образом зависит от размеров установки.  Воздушные проемы подразделяются по своим габаритам на несколько подтипов:

Рассмотрим некоторые наиболее популярные модели различных производителей:

Расчет производительности по воздуху

Расчет скорости теплового потока: А — воздушный поток через открытый проем в холодное время года. В — воздушный поток, создаваемый ветром с улицы. С — суммарный воздушный поток через открытый проем с учетом ветра с улицы.

Для того чтобы правильно произвести расчет скорости теплового потока, лучше всего пригласить специалиста. Производительность по воздуху является главным параметром. От этого показателя зависит скорость потока и высота установки завесы.

Например, для того чтобы эффективно защитить дверной проем шириной 0,8-1 м, высота которого – 2-2,5 м, необходимо установить завесу, производительность которой по воздуху составляет 900-1200 куб.м/ч. На выходе завесы скорость воздуха будет от 8 до 10 м/с, а возле пола – 2,5-3,5 м/с.

Подбор оборудования с необходимой скоростью воздушного потока базируется на таких данных:

• для каждой модели есть рекомендуемая высота установки, но в конкретных случаях обязательно надо учитывать силу ветра и сквозняков, делать соответствующие поправки. Это особенно актуально в помещениях, которые имеют большую площадь и несколько входов и выходов;
• скорость потока воздуха из отверстия завесы прямо зависит от диаметра ротора и скорости его вращения. Длина ротора больше 800 мм не используется, так как это сложно решить технологически. Если завеса имеет большие размеры, то двигатель устанавливают посередине, а роторы – по бокам. Таким образом уменьшается себестоимость оборудования, но появляется провал воздушного потока по центру.
• производители указывают распределение скоростей потока воздуха на разном расстоянии от установленного оборудования. Не рекомендуют устанавливать завесу, вырабатывающую слишком большой поток воздуха, так как это приведет к большим потерям теплого воздуха;
• расчет показывает: для того чтобы нормально работало данное оборудование, скорость выходящего потока на уровне пола должна быть больше 2.5 м/сек.

Диаграмма распределения скоростей воздушного потока.

Пример расчета:

Проводим расчет воздуха, что поступает через дверной проем, м3/c,

Lпр = vHВ,

v – скорость воздуха, м/с;

Н и B – высота и ширина дверного проема, м.

Рассчитываем количество воздуха, м3/c, которое необходимо для защиты от попадания холодного воздуха в помещение,

Lзав=Lпр/j(B/b+1)

j – коэффициент воздушного потока = 0,45;

b – ширина канала, через который поступает воздух, м.

Расчет тепловой мощности нагревательного элемента, ккал/ч,

Qзав = 0,24Lзав (tз – tнач),

tнач – температура воздуха во время его забора, °С

tз – температура потока теплого воздуха, °С;

Принцип работы тепловой завесы

Данное устройство еще называется теплоотсекателем за его работу. Сохранение тепла, находящегося внутри помещения, производится при помощи вертикального потока воздуха. В этом случае воздух выступает в роли теплоизолятора и выполняет это достаточно эффективно, учитывая его низкую способность к передаче тепла.

Теплоизоляционные свойства воздуха широко используются — большинство утеплителей представляет собой или вспененные материалы, внутри пузырьков которых находится воздух либо инертный газ, либо волокнистый материал, который удерживает воздух ворсом. Аналогичным образом работает и одежда, которая препятствует потокам воздуха волокнами ткани или шерсти в мехе.

В тепловой завесе воздух препятствует потерям тепла благодаря тому, что защищает от горизонтальных потоков воздуха. От внешнего пространства помещение отделяет стена нагретого воздуха. Вертикальное движение воздуху придается мощным вентилятором. Тепловая завеса размещается над дверью, и подогретый воздух с неё попадает на пол и дальше распространяется внутрь помещения.

Из-за разницы температур внутрь помещения не может попасть холодный воздух, что является защитой внутренней атмосферы от таких неблагоприятных воздействий:

• Насекомые;
• Пыль и другие загрязнители воздуха;
• Выхлопные газы;
• Дым;
• Неприятные запахи.

Чтобы эффективно защищать помещение от внешнего воздействия, необходимо подогревать воздух. Результативность данной защиты значительно снизиться, если воздух в тепловой завесе будет иметь температуру помещения или холоднее его. Также дополнительная циркуляция холодного воздуха только приведет к дискомфорту. Поэтому устройство, выполняющее тепловую завесу, снабжено нагревательным элементом.

Тепловые завесы разделяются на электрические и водяные по способу подогрева воздуха.

Важные характеристики всех видов завес

Все перечисленные виды завес классифицируют по таким характеристикам, как:

Мощность.

Расчёт мощностных показателей при выборе тепловых завес рассчитывают по следующему алгоритму: при высоте потолков в пределах от 280 до 300см на 10м2 помещения должен приходиться 1кВт мощности. Это упрощённая методика, но для более точного расчёта климатического оборудования необходимо воспользоваться помощью квалифицированных специалистов из компаний, которые занимаются продажей/установкой тепловых завес.

• Бытовые завесы могут устанавливаться не только на проемах жилых объектов. Их используют для монтажа над кассовыми окнами в киосках и других МАФах. Такое оборудование снижает вероятность возникновения сквозняка и выполняют функции дополнительного отопительного оборудования для небольших помещений.
• Средние завесы предназначены для проемов с высотой от 250 до 300см. Они обеспечивают снижение теплопотерь при частом открывании входных дверей и предотвращают появление сквозняков в больших помещениях.
• Большие и сверхмощные устройства предназначены для промышленных объектов с высотой проемов более 700 см. Их устанавливают на проемы складских ворот или ангаров, на входных группах супермаркетов и ТРЦ.

Режим работы.

• оборудование постоянного действия;
• системы переменного действия.

• Горизонтальные завесы воздушные устанавливают над проемами окон или дверей. В этом случае климатическое оборудование монтируется на всю ширину проема, для того, чтобы предотвратить поступление наружного воздуха по краям. Этот вид тепловых завес является наиболее популярным, но в случаях года отсутствует конструкционная возможность такого монтажа или для больших проемов используют вертикальные устройства с боковым размещением. Технология монтажа этих видов завес имеет незначительные различия.
• Вертикальные устройства устанавливают по бокам проемов так, чтобы обеспечить горизонтальную направленность продуцируемого воздушного потока. Для повышения эффективности работы климатического оборудования вертикальные тепловые завесы устанавливают с двух сторон от проема. В каталогах производителей представлены универсальные завесы, которые могут крепиться в вертикальном и горизонтальном положении.

(голосов пока нет)

Загрузка...