Воздушная  завеса без нагрева для открытых ворот цеха - кто их там устанавливает.

Проектированием систем вентиляции и отопления я занимаюсь уже более 20 лет.

Это работа не очень сложная, так как достаточно детально расписана  ещё в учебниках для профильного ВУЗа по специальности ТГВ.

Вот только особенность таких отраслевых технических учебников в том, что там дают только конечные прикладные решения (вполне работоспособные), но без их теоретического обоснования.

В итоге «инженер», после получения диплома в таком ВУЗе, вполне может выполнить проект вполне работоспособной системы отопления и вентиляции, но при этом совершенно не будет понимать как и почему всё это работает по своей физике.

Такая история произошла и со мной, в частности в приложении к «воздушно-тепловым завесам» (ВТЗ), которые я вполне правильно, но почти бездумно ставил в свои проекты  последние два десятилетия.

Но настал момент, когда пришлось разобраться с физикой и этого вопроса.

В итоге не обошлось без маленьких открытий  для себя, и попутно получилось вполне реальное изобретение, но уже для всего человечества.

Именно этим маленьким открытиям и  изобретениям посвящена данная статья.

 

Как воздушная завеса влияет на микроклимат в цехе.

Открытые ворота большого размера в зимнее время приводят к интенсивному затеканию холодного воздуха с улицы в проём ворот (см.рис.1)

Рис.1 Обычная схема действия «воздушно-тепловой завесы» (ВТЗ) из рекламного буклета.

 

При этом нужно как-то оценить причины  затекания холодного воздуха в ворота без ВТЗ.

Такое встречное течение воздуха в воротах по высоте объясняется «естественной тягой».

«Естественная тяга» - это побуждающее давление в воздушной системе от разницы веса столба воздуха в помещении и на улице.

В данном случае «естественная тяга» образуется  по высоте ворот из-за разности плотности воздуха в помещении и на улице при разной температуре.

Так при Тул=-20С плотность воздуха Qул=1,4кг/м3.

Тогда как  при Тпом=+20С плотность воздуха Qпом=1,2кг/м3.

При этом перепад давления на высоте ворот 6 м составит дР= 12Па:

 дР=( Qул- Qпом)*g*Н=(1,4-1,2)*9,81*6=12Па

Температура  Тул=-20 С принята потому, что она достаточно характерна для московской зимы, при этом по id-диаграмме влажного воздуха для неё получается  значение плотности ровно 1,4кг/м3, а для  нормативной расчётной Трас=-26С плотности воздуха  уже не указано, при чём как на id-диаграмме, так и в таблицах (см.рис.2-3.)

Рис.2. I-d диаграмма  влажного воздуха с указанием плотности воздуха при разных  температурах и влажности.

Рис.3 Таблица значений плотности сухого воздуха от температуры

 

Так как мы считаем, что через ворота затекает  холодный воздух вдоль пола снизу, а сверху вытекает из ворот  тёплый воздух, то средний расход по сечению ворот равен нулю, то есть: Gтеп=Gхол.

Равенство расходов воздуха связано с постоянством количества воздуха в замкнутом помещении при постоянной температуре.

Можно считать, что по середине ворот присутствует  плоскость с нулевой скоростью потока, а вверх и вниз от неё скорость потока начинает нарастать.

При этом скоростной напор в каждом уровне равен  статическому давлению от «естественной тяги» на заданном отклонении от нулевого уровня.

Так как давление «естественной тяги» линейно зависима от перепада высот, а скоростной напор пропорционален квадрату скорости, то эпюра распределения  скоростей примет степенной вид графика: V= Н^0,5. (см.рис.4)

Рис.4. Эпюра распределения скоростей воздуха  в проёме ворот под действием  «естественной тяги»

 

Получается, что от средней линии ворот максимальная естественная  тяга составит дР=12/2=6Па, а максимальная скорость струи 3м/с:

Vмах=(дР*2/Qвозд)^0,5 =(6*2/1,2)^0,5 =3,16м/с.

Именно такой «ветер» со скоростью 3м/с по нижнему створу ворот  срывает каски с людей в больших проёмах высоких ворот (5-7м) в промышленных цехах даже при сбалансированной вентиляции  в цехе.

Расход приточного воздуха через проём  ворот Н=6м и шириной L=4м можно оценить по линейной модели в сторону уменьшения (оценка снизу):

Gул=0,5*Vmax*0,5*H*L*3600=0,5*3*0,5*6*4*3600=64800м3/час (18м3/с)

Это огромный расход воздуха несанкционированного притока, для нагрева которого от минус-20С до +20С потребуется мощность Nтеп=864кВт:

Nтеп=18*1,2*1,003*(20+20)=864 кВт

Расчёт затекания воздуха в  дверь высотой 2м

Для двери высотой 2м максимальная естественная  тяга от середины высоты составит дР=4/2=2Па, а максимальная скорость струи:

Vмах=(дР*2/Qвозд)^0,5 =(2*2/1,2)^0,5 =1,8м/с.

Расход приточного воздуха через проём  двери Н=2м и шириной L=1м можно также оценить по линейной модели в сторону уменьшения (оценка снизу):

Gул=0,5*Vmax*0,5*H*L*3600 =0,5*1,8*0,5*2*1*3600=3240м3/час (0,9м3/с)

Это тоже весомый расход воздуха для несанкционированного притока, на нагрев которого от минус-20С до +20С потребуется мощность Nтеп=43кВт:

Nтеп=0,9*1,2*1,003*(20+20)=43,2 кВт

 

Расчёт эффективности работы ВТЗ на воротах и дверях

Столь бездарное расходование мощность 864кВт на воротах или 43 кВт  на одной входной двери- это непозволительная роскошь для промышленных предприятий и офисных зданий.

Для снижения неконтролируемого холодного притока через открытые зимой ворота рекомендуется устанавливать воздушные завесы.(см.рис.5-6)

Рис.5 Схема отсекания притока холодного воздуха в ворота с помощью воздушной завесы.

 

Рис.6. Распределение скоростей в струе воздушной завесы по высоте ворот.

 

Если исходить из данных картинок о торможении отсечной струи воздуха по высоте ворот, то можно сделать интересный оценочный расчёт притока холодного воздуха через завесу.

Так если на перепаде  высоты  6м скорость падает от 12м/с до 3 м/с, то это значит, что струя вязко-ударно смешалась с окружающим воздухом в соотношении 12:3=4

То есть по закону сохранения импульса при торможении в 4 раза масса воздуха в смешенной струе увеличилась в те же 4 раза.

Так 1 объём в начале струи превратился в 4 объёма в конце струи, при этом прибавка в три объёма пришла от подмеса в струю окружающего неподвижного воздуха из пространства вокруг (со стороны цех и с улицы).

Точно такая же метаморфоза произошла с температурой струи.

Половина струи смешалась с уличным воздухом в отношении  1:3, так как 1+3=4, а температура струи получилась Тсмеш=-10С:

Тсмеш=(3*(-20)+1*(+20))/4=-10С

Вторая половина струи тормозилась о внутренний тёплый воздух с равной температурой Твн=+20С, а потому температура в этой половине заторможенной струи не изменилась.

То есть  только половина  струи со стороны улицы оказалась с температурой минус -10С на уровне пола.

Вот только не надо забывать, что воздушная струя должна восстановить расход через проём до нуля. Ведь вентилятор завесы взял воздух из цеха, а потому и вернуть его должен обратно в цех в том же объёме.

Получается, что воздушная завеса вернёт в цех половину своей струи с температурой Тстр=-10С, а другую половину струи с Т=+20С.

Суммарная температура возвратной струи составит уже Тсум=((-10)*0,5+(+20)*0,5)/1)=+5С.

А теперь нужно узнать какой номинальный расход у такой воздушной завесы.(см.рис.7.)

Рис.7. Примерные характеристики  воздушной  завесы без нагрева длинной 2м, пригодной для защиты ворот высотой до 6м. Расход завесы составляет 10800м3/ч.

 

Так получается, что для защиты ворот принятой шириной 4 м расход воздуха через две завес длиной по 2м составит 2*10800=21600м3/ч.

При этом температура вдуваемой в цех струи составит Тстр=+5С при Твн=+20С и Тул=-20С.

Тогда со струёй воздуха в цех придёт поток холода 108кВт:

 Nхол = 21600*(20-5)*1,2*1,003/3600 =108кВт.

А это уже  в 8 раз лучше, чем приток холода 864кВт через ворота без воздушной завесы.

Чтобы даже эти 108 кВт холода не проникали через воздушную завесу нужно сделать так, чтобы холодная половина струи вообще обратно  в цех не возвращалась, а выкидывалась на улицу.

 Для этого нужно подать избыточный  приток в цех с расходом 10800м3/ч, то есть половина от суммарного расхода завесы.

Рекомендация по устройству подпора в помещении для эффективной работы воздушных завес присутствует в нормативах и учебниках, так что тут я ещё ничего нового от себя не придумал.

Для справок: «Подпор»- это положительный дисбаланса вентиляции, когда  приток больше вытяжки.

Расход  притока 11 тыс м3/ч для большого цеха с  однократным воздухообменом – это приемлемая величина.

Так цех  высотой 6м и площадью 40х50м будет иметь минимальный расход приточной вентиляции:

Gприт=40*50*6=12000.м3/ч

Этого как раз хватает для вытеснения  притока воздуха через открытые ворота,  и ещё  останется  немного запаса для отдельных вытяжек из туалетов 1 тыс.м3/ч.

Получается, что в больших цехах с постоянно открытыми воротами вытяжную общеобменную вентиляцию зимой нужно полностью глушить, выдавливая весь вентиляционный воздух через открытый проём ворот с воздушной завесой без нагрева.

Таким образом, ВТЗ можно рассматривать  как  неотъемлемую часть системы общеобменной вентиляции  помещения, в котором ВТЗ установлена.

При этом ВТЗ способна обеспечивать принудительную гарантированную вентиляцию даже в летнее время (при отключенном нагреве), когда естественная тяга в воротах отсутствует, а приточная вентиляция отключена.

Ведь половина расхода струи в воздушной завесе всё равно перемешивается с уличным воздухом, а при возврате назад эта наружная часть струи будет иметь в своём составе уже до 75% свежего воздуха.

То есть всего струя ВТЗ будет вгонять в помещение долю свежего воздуха до 37% от полного расхода своих вентиляторов.

 

ВТЗ с  всасывающими приёмными  решётками и рециркуляцией

ВТЗ могут устанавливаться на воротах цехов не только внутри цеха, но и снаружи от ворот.

При этом использование приёмных отсосов воздуха напротив завесы  с холодной стороны (на полу для вертикальных завес или на противоположном срезе ворот для горизонтальных завес) может чуток  добавить тепловой эффективности завесе, так как  приёмная решётка примет некоторую часть потеплевшего  воздуха из помещения и поднимет начальную температуру в струе завесы.

 Вот только на такую канальную  рециркуляцию нужны вентиляторы кратно большей мощности для прокачки сети и приёмной решётки.

Это усложнение завесы приводит к почти полному обнулению эффекта от  небольшого  возврата относительно дешёвого тепла (от газовой котельной), так как вызывает сильный перерасход денег  за счёт увеличения расходов на кратно более дорогое электричество для вентиляторов кратно большей мощности (вентиляторы  мощнее  в 10 раз).

Так по данным производителя рециркуляционных ВТЗ на холодной стороне (укомплектованных ответной решёткой и воздуховодами для рециркуляции), такая завеса  потребляет около 900 Вт/м2 перекрываемой площади ворот.

В тоже время простейшая завеса из примера потребляет всего  1050/12= 87 Вт/м2. 

Такое 10-кратное усиление мощности вентиляторов на  холодной  завесе с рециркуляцией ставит крест на экономической эффективности применения столь сложных и дорогих систем.

 Ответная решётка для  безнагревной  ВТЗ на тёплой стороне также не сильно полезна с точки зрения экономии тепла, так как также сильно удорожает саму конструкцию завес и повышает расходы на её эксплуатацию.

Установка ВТЗ со стороны улицы

Применение внешних завес с холодной стороны  не меняет объёма притока холодной смеси в помещение, по сравнению с завесой на тёплой стороне.

При работе ВТЗ на уличной стороне из помещения вытягивается  половина струи, потеплевшая до величины

Тсмеш=(3*(+20)+1*(-20))/4=+10С.

При этом в помещение попадает утроенная масса воздуха с температурой  те же +10С.

Поток тепла с воздухом от половины струи составит 108кВт:

Nхол = 10800*(10+20)*1,2*1,003/3600 =108кВт.

или

Nхол = 10800*3*(20-10)*1,2*1,003/3600 =108кВт.

Что в точности равно потоку тепла от завесы с тёплой стороны (посчитано ранее).

 

Воздушная завеса  над входной дверью

Для работы  над невысоким  дверным проёмом высотой 2м требуется меньшая скорость струи ВТЗ: около 6м/с в начале, с падением  скорости до 2м/с у пола. (см.рис.8.)

Рис.8.  Различие начальных скоростей струи из ВТЗ для защиты проёмов разной высоты.

 

При этом через щель шириной 25мм и длиной 1м проходит в секунду около

G =0,025*1*6*3600 =540м3/ч

Что  соответствует ТТХ типичной ВТЗ над дверью.

Похожие характеристики присутствуют у типичных наддверных  ВТЗ (см.рис.9-10)

 

Рис.9. Скорость струи по высоте от ВТЗ над дверью .

Рис.10. Типичная ВТЗ  мощностью 6 кВт  для  установки над обычной дверью на высоте 2м от пола.

 

Для низкой двери изменились значения скоростей в струе в начале и в конце, что изменит степень смешивания и конечную температуру струи у пола.

Так если на высоте 2м скорость падает от 6,6м/с до 2,3 м/с, то это значит, что струя вязко-ударно смешалась с окружающим воздухом в соотношении 6,6/2,3=2,9

То есть по закону сохранения импульса при торможении в 2,9 раза масса воздуха в смешенной струе увеличилась в те же 2,9 раза.

Так 1 объём в начале струи превратился в 2,9 объёма в конце струи, при этом прибавка объёма пришла от подмеса в струю окружающего неподвижного воздуха из пространства вокруг (цех и улица).

Точно такая же метаморфоза произошла с температурой струи.

Так половина струи смешалась с уличным воздухом в отношении  1:1,9, так как 1+1,9=2,9, а температура струи получилась Тсмеш=-6С:

Тсмеш=(1,9*(-20)+1*(+20))/2,9=-6С

Получается, что воздушная завеса вернёт в помещение половину своей струи с температурой Тстр=-6С, а другую половину струи с Т=+20С.

Приток в помещение половины расхода струи  с температурой около минус-6С потребует дополнительного нагрева  воздуха в помещение мощностью Nнаг=2,34кВт:

Nнаг =540*0,5*(20+6)*1,2*1,003/3600=2,34кВт

При этом для расхода 540м3/ч  установленной мощности 6кВт хватает на полный нагрев струи на дТ=33С:

дТ=6/(540*1,2*1,003/3600)=33С

Получается, что изначально  производители рассчитывали на возможность  поступлении в помещение около  половины расхода струи, что и позволило уменьшить её мощность  для ограниченного перепада температур всего дТ=33С, то есть  от уличных минус -13С до внутренней температуры +20С.

В тоже время для нагрева приточной вентиляции  в Москве расчётный перепад температур составляет дТ=46С:

дТ=(20-(-26)=46С.

 

Установка ВТЗ на входах в крупные БЦ и ТЦ.

Установка ВТЗ над дверями в  вестибюлях больших зданий становится необходимостью, так как 1-й этаж как правило находится  под разрежением из-за естественной тяги по всей высоте здания (через лифты и лестницы).

То есть в открытую уличную дверь вестибюля гарантированно прорывается поток холодного  воздуха с улицы.

При этом задача  ВТЗ уже не отсекать переток  воздуха через открытую дверь, а подогревать врывающийся воздух всей мощью своих ТЭНов или водяных калориферов.

Получается, что ВТЗ над входными уличными дверями офисных зданий- это уже неотъемлимый элемент системы общеобменной вентиляции в зимнее время.

Именно поэтому расход тепла на ВТЗ прописывают отдельной позицией в проекте в таблице расхода тепла на нужды систем отопления и вентиляции проектируемого здания.

 

Вращающиеся двери-  как механический вариант воздушной завесы

Все мы видели вращающиеся двери в крупных ТЦ или БЦ.

Эти двери вращаются практически непрерывно, пропуская через себя постоянны поток людей на вход и выход. (см.рис.11)

Рис.11. Вращающиеся двери на входе в офисное здание или в гостиницу.

 

А для чего они вообще нужны?

Оказывается, что эти «вертушки» выполняют роль преграды для холодного воздуха с улицы.

Количество свежего воздуха через вертушку однозначно определяется её размером и скоростью вращения.

Ниже приведены размеры «вертушки» в минимальных габаритах для прохода по одному.(см.рис.12)

Рис.12. Размеры «вертушки» минимального размера.

 

Через такую вертушку люди идут со скоростью  около  0,5 м/с (медленней,  чем на эскалаторе в метро).

То есть вращается она со скоростью около 1 оборота за 6 секунд или 600 оборотов в час.

За один оборот эта вертушка заносит в объём помещения ровно один свой объём воздуха, что при высоте 2,2 м (чуть выше стандартной двери) составит 6,6м3:

V=2,2*3,14*0,9^2=6,6 м3.

Тогда общий приток за час составит G=6,6*600=3960м3/ч.

На подогрев такого расхода  холодного воздуха необходимо ставить довольно мощную вертикальную  ВТЗ (около 60кВт для Москвы), что по факту и можно видеть сбоку от проёма на первом фото «вертушки»

Согласно предыдущим расчётам для одиночной двери вообще без «вертушки» и без ВТЗ расход воздуха перетоком был чуточку меньше, а именно 3200м3/ч.

Но надо помнить, что здесь  сразу две двери- на вход и выход,  что уже даёт двукратный выигрыш.

Ну, а во-вторых, вертушки ставятся вовсе не  в герметичном низком цехе с перетоком воздуха по самой двери  «туда-сюда». Их ставят в гигантском объёме вестибюля ТЦ или БЦ, где сплошная панель «вертуши» прерывает мощный поток в одном направлении через весь проём двери.

То есть «вертушки» нужны в случаях, где невозможно сбалансировать  общеобменную вентиляцию так, чтобы перед дверями из помещения был подпор воздуха.

К таким  случаям «небалансируемых» зданий в частности относятся и крупные ТЦ с несколькими входами, что делает их продуваемыми насквозь при полностью открытых широких дверях на разных концах здания.

Также не балансируются  БЦ с высокими лифтовыми шахтами, которые могут за счёт «естественной тяги» создать разрежение в 100Па на перепаде в 50м (16 этажный дом).

Давление 100Па- это скоростной напор струи воздуха  на скорости около 13м/с.

Именно по этому в БЦ на входных дверях часто можно слышать  свист или шипение воздуха, когда он прорывается  с улицы через скользящие уплотнения «вертушки».

 

Воздушный шлюз и тамбур на входе

 Предельный случай механического ограничения  неконтролируемого притока воздуха в помещение- это устройство «воздушного шлюза» или «тамбура».

Тамбуры на входе в подъезды мы видим во всех жилых домах.

А в высоких домах эти тамбуры бывают ещё и двойными (и даже тройными),  и даже с дополнительными поворотами (лабиринтное уплотнение).

При редких проходах через дверь выгоднее поставить две последовательные двери в тамбуре, чем ставить сложную вертушку или вешать прожорливую на энергию ВТЗ.

На крупных предприятиях также бывают случаи применения «тамбуров» для автомобилей, где вместо  мощных ВТЗ на въездных воротах  ставят проездные «шлюзы»  для целого грузовика.

В таком «воздушном шлюзе» установлены двое последовательных ворот, которые никогда не открывают одновременно.

Для въезда автомобиля сначала открывают внешние ворота шлюза, после чего автомобиль заезжает в шлюз. Потом внешние ворота  закрываются и открываются внутренние ворота, после чего автомобиль уже въезжает в цех.

При таком «шлюзовом» устройстве ворот резко снижается приток холодного воздуха в цех, где по каким-то технологическим причинам нельзя повесить ВТЗ, или в цехе есть постоянно открытые проёмы  на крыше (например литейные цеха), а потому обычные ВТЗ становятся неэффективными.

 

Оптимизация  схемы установки воздушной завесы над проёмами в стенах

А теперь настала очередь маленьких изобретений  на пользу всего человечества.

Так для  большей экономии тепла при обогреве  ВТЗ на больших воротах можно предложить половину струи из ВТЗ делать изначально холодной,  то есть выбрасывать её на улицу без затрат энергии на её дополнительный нагрев.

И тут оказалось, что и такие системы раздельного нагрева половины струи на ВТЗ тоже уже есть!

 (см.рис.13.)

Рис.13. Картинка из интернета, где половину струи ВТЗ вообще не греют.

 

Что придумал один умный человек, то и другой  умный человек сможет самостоятельно изобрести в сходных условиях!

И такие изобретения вовсе не плагиат, а всего лишь сходное решения для одинаковой задачи в нашем общем едином мире реальной физики.

Так что изобрести чужое изобретение  самостоятельно и независимо- это совершенно нормальное явление в сложном мире техники.

Дальнейший поиск  по картинке  с этой «двухслойной струёй» на ВТЗ  вывел меня на новость о  получении патента  на данную систему двухслойной завесы с разной температурой слоёв струи,  а далее я вышел на каталог производителя этих завес. (см.рис.14-16.)

Рис.14. Статья про  получение патента на «Воздушно тепловую завесу с режимом нагрева только половины струи по толщине».

Рис.15. Фрагменты каталога производителя ВТЗ с режимом нагрева только половины струи по толщине.

Рис. 16. Пример  применения  двуслойных ВТЗ в воротах для погрузки  фур в логистическом складе.

 

Оптимизация конструкции двухслойных воздушных завес с разной температурой струй

Отсутствие нагрева в половине струи вовсе не означает полного  прекращения теплопотерь от выброса теплого воздуха на улицу.

Ведь струя безнагревной ВТЗ с начальной температурой струи как в помещении тоже уносит большой поток тепла на улицу, что  и было нами рассчитано ранее.

Получается, что теплопотери от ВТЗ с двухслойной струёй такие же, как от завесы без нагрева.

Есть ощущение, что можно действительно сильно повысить эффективность двухслойной воздушной завесы, если холодный поток брать не из тёплого помещения,  а непосредственно с холодной улицы отдельными вентиляторами.

Тогда в двухслойной струе будет возникать такая же статичная внутренняя граница тёплого и холодного воздуха, на которой два одинаковых по скорости потока воздуха практически не будут смешиваться.

Ну, а после удара в пол холодная часть струи будет также без смешивания отправляться обратно на улицу, тогда как тёплая часть струи будет возвращаться  в тёплое помещение.

При этом на улицу будет уходить только тот объём воздуха, который  был изначально взят с улицы, а тёплая часть струи будет возвращаться в помещения почти без остывания (см.рис.17.)

Рис.17. Схема применения двухслойной ВТЗ с раздельными воздухозаборами для холодной струи с улицы и для тёплой струи из помещения. В такой комбинации внутренняя  ВТЗ также может работать без нагревателя, используя перегретый слои воздуха из под крыши склада (тем самым снижая стратификацию по складу).

 

В случае применения сдвоенных наружно-внутренних ВТЗ практически обнулится постоянный приток в помещение холодного воздуха от  самих ВТЗ, при этом система сможет с минимальными потерями тепла работать на открытых проёмах ворот даже без  обязательного подпора притоком из помещения.

При этом нет никакой необходимости затевать новое производство таких сблокированных воздушных завес, так как их легко  собрать из двух раздельных серийных ВТЗ. Достаточно  выбрать воздушные завесы в  варианте исполнения со смещением струи к одной стенке (см.рис.18.).

Рис. 18. Исполнение  ВТЗ со смещением сопла к одной вертикальной стенке.

 

При этом также нет особой необходимости делать внутреннюю ВТЗ  с нагревом, так как для работы  «тёплой завесы» вполне хватает небольшого перегрева  воздуха в верхней зоне над воротами, куда поднимается тепло от внутрицеховой системы воздушного отопления (тепловая стратификация по высоте цеха).

Дополнительный нагрев для возможного небольшого притока холодного воздуха от завесы производится уже в самом помещении, причём средствами уже имеющегося там воздушного отопления (тепловые вентиляторы).

Использование двух сблокированных ВТЗ без нагрева резко упрощает и удешевляет всю систему  воздушной завесы и повышает их тепловую экономичность.

 

Экономическая  эффективность двухструйной завесы

Теперь нужно рассчитать экономическую целесообразность применения воздушных отсечных завес разных типов.

1.       Экономика  холодной завесы в сравнении с голым проёмом. 

Так ранее был рассчитаны варианты потери тепла в воротах 6х4м  где без завесы потери составляли 864кВт, а с завесой всего 108кВт.

За отопительный сезон в подмосковье с открытыми  воротами всего на 1 ч/сутки  расходы на тепло от газовой котельной с ценой около 1руб/кВт*ч составят 75тыс. руб/год:

М=200*1*(864-108)*1*0,5=75600 руб/год

То есть установка  двух обычных холодных воздушных завес ценой по 140тыс.руб/шт*2=280тыс.руб  окупится приблизительно  за  4 года.

280/75=4 года 

При отоплении от городской тепловой сети по тарифу около 2,2руб/кВт*ч срок окупаемости сократится до 2-х лет.

 

2.       Экономика  сдвоенных «внешне-внутренних» ВТЗ в сравнении с одиночной «холодной» ВТЗ. 

Если использовать двойной комплект завес, то экономию надо считать уже от потерь 108кВт и сразу по дорогому тарифу от тепловых сетей (2,2руб/кВт*ч).

При этом ещё удваивается стоимость самих завес в 2 раза (4 шт вместо двух) до 140*4=560тыс.руб.

Тогда при эффекте экономии тепла  на сдвоенной завесе  около  80% от потерь одиночной  завесы получим экономию за год 19 тыс. руб:

=200*1*(108*0,8)*2,2*0,5=19008 руб/год.

Таким образом,  дополнительная пара уличная завес ценой 140*4=560тыс.руб будет окупаться около 30 лет.

560/19=30 лет

Для условий России 30 лет- это излишне долгий срок окупаемости для необязательных капитальных затрат.

Дополнительную внешнюю завесу имеет смысл устанавливать где-то в Европе, так как у них стоимость тепловой  энергии в 5-10 раз выше, чем в РФ.

Для условий России двухрядную завесу можно окупить в разумный срок 5 лет при условиях, что ворота открыты зимой настеж несколько часов подряд (пять и более часов в сутки).

 

Заключение:

1.       В статье было рассмотрено применение вертикальных безнагревных завес «Сверху-вниз»  с упором заторможенной струи в пол. Такие ВТЗ снижают потери  тепла через открытый проём практически в 8-10 раз.

2.       Применение горизонтальных ВТЗ на больших проёмах приводит к всплыванию тёплой струи от пола вверх,  с просачиванием холодно уличного воздуха под струю завесы, что снижает эффективность ВТЗ с горизонтальной струёй.

3.       Применение внешних завес с холодной стороны  не меняет объёма притока холодной смеси в помещение, по сравнению с завесой на тёплой стороне.

4.       Использование приёмных отсосов воздуха напротив завесы  (на полу для вертикальных завес или на противоположном срезе ворот для горизонтальных завес) может чуток  добавить тепловой эффективности завесе, но не принесёт экономической выгоды из-за кратного роста  капитальных и эксплуатационных затрат на более сложную ВТЗ.

5.       Для крупных БЦ и ТЦ  для борьбы с избыточным затоком воздуха с улицы необходимы не только ВТЗ на входе, но и механическое  перекрытие проёмов с помощью вращающихся дверей «вертушек».

6.       Для домов  с редкими проходами людей на улицу выгоднее устраивать тамбуры с двойными дверями на входе в подъезд.

7.       Радикально  снизить приток холода с улицы может «двойная  внешне-внутренняя ВТЗ без нагрева», где из двух соседних параллельных щелевых сопел выдуваются параллельно холодная и тёплая струи с одинаковой скоростью. При этом воздухозаборы на каждую часть струи делают с обеих сторон защищаемого проёма: 50% из тёплого помещения,  50%  с холодной улицы.

Данная схема «двойной  внешне-внутренней ВТЗ» является  маленьким изобретением, которое я сделал в процессе написания данной статьи.