Kurtyna powietrzna skutecznym narzędziem w walce o oszczędność energii

Wytworzenie bariery powietrznej pomiędzy pomieszczeniem a otoczeniem lub też pomiędzy strefami o różnych temperaturach, aby obie strefy uniezależnić od siebie, jest zadaniem, które mogą wykonać kurtyny powietrzne. Oprócz dobrej izolacji ścian obiektu, szczelnych okien i drzwi, kurtyny wspomagają użytkownika w walce o oszczędność energii, wykorzystywanej na ogrzewanie oraz klimatyzację obiektu.

Pomimo stosowania bardzo dobrych materiałów izolacyjnych na ściany budynku oraz okien i drzwi z niskim współczynnikiem przenikania ciepła, w momencie otwarcia przejść komunikacyjnych, ich izolacyjność spada praktycznie do zera. Powstająca nagła infiltracja, przeciągi, a niekiedy migracja zanieczyszczeń, powoduje bardzo duże straty energii w obiekcie. W zależności od typów i przeznaczenia pomieszczeń, wymiana powietrza może nastąpić w bardzo szybki i niekontrolowany sposób. Aby zminimalizować to zjawisko, należy odciąć obie strefy od siebie za pomocą bariery. Elementem wykonawczym bariery może być to samo źródło, które jest przyczyną strat ciepła lub chłodu, mianowicie samo powietrze. Skuteczną zaporę z powietrza można uzyskać poprzez zastosowanie kurtyn powietrznych. Niemniej „kurtyna” nie równa się kurtynie. Doboru urządzenia, jak i jego parametrów, należy dokonać w sposób prawidłowy, aby uzyskana bariera była maksymalnie skuteczna. Analizie powinna podlegać prędkość wylotowa powietrza z kurtyny oraz prędkość, jaką można uzyskać przy podłożu dla danej wysokości montażu. Prędkość powietrza przy podłodze nie może być nigdy mniejsza niż 2m/s dla dowolnej wysokości montażu. Kolejnym ważnym elementem jest strumień powietrza, jaki powinna generować kurtyna. Iloczyn dwóch powyższych wielkości nosi miano „wydatku urządzenia”, który bezpośrednio charakteryzuje osiągi, jakie mogą uzyskać kurtyny powietrzne. Im wydatek będzie większy, tym dana kurtyna będzie skuteczniejsza, dzięki czemu będzie ją można dobrać do odpowiedniej wysokości otworu drzwiowego. Jeszcze jednym bardzo istotnym parametrem, bez którego nie ma najmniejszych szans na prawidłową ochronę obiektu przed stratami energii, jest długość kurtyny powietrznej. Szerokość wylotu strumienia powietrza z kurtyny powinna być szersza bądź równa szerokości otworu drzwiowego, jaki ma za zadanie skutecznie zabezpieczyć kurtyna. Przytoczyć można krótkie studium przypadku, które potwierdzi skuteczność i korzyści  płynące z zastosowania kurtyn.

Rozpatrywany przykładowy obiekt obliczeniowy: Warszawa (średnia roczna temperatura dziewięciomiesięcznego okresu grzewczego wynosi 4,7°C, średnia roczna prędkość wiatru 4,3m/s), docelowa temperatura 19°C. W pomieszczeniu o przeznaczeniu handlowym i kubaturze 4000m³, przez otwór drzwiowy o wymiarach 2x2,5m dojdzie do wymiany powietrza w momencie ich otwarcia o wartości do 9m³/s. Po zainstalowaniu kurtyny o długości 2m i zasięgu powyżej 2,5m nad wejściem, możliwe jest określenie ilości powietrza, jakie nie wpłynie do pomieszczenia. Zakładając, że podczas dwunastogodzinnego czasu otwarcia obiektu w ciągu dnia, kiedy drzwi pozostają średnio otwarte 17min./h, przez niezabezpieczony otwór napłynie z zewnątrz do obiektu 110tyś.m³ powietrza dziennie. Po zastosowaniu kurtyny powietrznej, ilość 7,2m³/s zimnego powietrza zostanie zablokowana, (wydostanie się 22tyś.m³ powietrza dziennie  przy sprawności kurtyn powietrznych na poziomie 80%). Dokładne zyski i straty przedstawia poniższa tabela:
 

Kurtyna powietrzna może być zasilana wodą z instalacji grzewczej bądź z innego źródła ciepła. Jedna kurtyna DEFENDER 200WH, pracując na drugim biegu wentylatora, posiada moc grzewczą 21,5kW, przy temperaturze czynnika grzewczego 70/50°C, pobierając przy tym 0,35kW mocy elektrycznej. Koszty roczne użytkowania kurtyny DEFENDER 200WH wyniosą odpowiednio 3024zł (grzanie 20 MWh/rok) i 200zł (energia elektryczna ok. 400 kWh/rok). Należy zwrócić przy tym również uwagę, iż 80% ciepła jakie generują kurtyny powietrzne przy otwartych drzwiach, pozostaje w pomieszczeniu. Dla rozpatrywanego obiektu koszt roczny ogrzewania wynosi około 48tyś.zł. Oszczędność uzyskana dzięki zastosowaniu kurtyny, po odjęciu kosztów eksploatacji urządzenia, wyniesie 14.841zł. Z ekonomicznego punktu widzenia, zastosowanie kurtyn powietrznych pomoże zaoszczędzić ok. 30 % (14.841zł) rocznych kosztów ogrzewania. Dodatkowe wykorzystanie kurtyn w okresie letnim w obiektach klimatyzowanych, prowadzi do jeszcze szybszego okresu zwrotu dokonanej modernizacji, polegającej na wyposażeniu strefy drzwiowej w kurtynę powietrzną.
 

Należy przyznać, że stosowanie odpowiednio dobranej kurtyny, z dużym wydatkiem wentylatora oraz o skutecznym zasięgu strumienia powietrza, stanowi jedyną odpowiedź na sposób zwiększenia oszczędności energii już energooszczędnych obiektów o różnorodnym przeznaczeniu. Dzisiejsze wymogi stawiane kurtynom powietrznym udało się rozwiązać firmie VTS EUROHEAT przez wprowadzenie kurtyn DEFENDER: WH (z wodnym wymiennikiem ciepła) i EH (z grzałkami elektrycznymi), które występują w trzech długościach tj. 1m, 1,5m i 2m. Możliwość  łączenia modułowego kurtyn DEFENDER, zarówno w pionie i w poziomie, bez względu na rodzaj i długość urządzeń, czyni je najbardziej uniwersalnymi urządzeniami dostępnymi na rynku. Cały projekt nowego DEFENDERA to z jednej strony szereg przemyślanych rozwiązań technicznych, poprawiających funkcjonalność pracy, z drugiej – nowoczesna obudowa, do wykonania której wykorzystano innowacyjną metodę łączącą technologię wtrysku i wytłaczania tworzyw sztucznych, zaprojektowaną przez jedną z wiodących skandynawskich firm projektowych, specjalizujących się we wzornictwie przemysłowym.


Autor: Wojciech Lew Kiedrowski

Źródła:
Recknagel, Springer, Hönmann, Schramek „Poradnik Ogrzewanie i klimatyzacja” (EWFE-Wydanie 3 Wrocław 2008)
„VDI-Wärmeatlas” , Düsseldorf, 10., bearb. u. erw. Aufl., 2006, 1500 S. 980 Abb.
Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania (IGiPZ)
Materiały firmy VTS i VTS EUROHEAT