Theophilus van Kannel era ossessionato dall’idea di tenere fuori il mondo esterno. Nel 1888 brevettò la porta girevole per impedire che “effluvi nocivi” e “miasmi malefici” si riversassero negli edifici quando il corriere bussava. Ha affermato che era per l’igiene. La leggenda dice che semplicemente odiava tenere la porta aperta a sua moglie.
Non si è fermato qui.
Nel 1904 van Kannel brevettò la barriera d’aria. Nel 1916, nel primo edificio ne fu installato uno. Il concetto è semplice. Un flusso d’aria continuo soffia dalla parte superiore della porta verso il basso. Crea una barriera. La gente lo attraversa. I camion lo attraversano. L’aria no.
Questo muro invisibile impedisce al clima di un lato di mescolarsi con l’altro. Funziona come una finestra a doppio pannello. L’isolamento proviene dallo strato d’aria intrappolato tra i vetri, non dallo spessore dei vetri. Una barriera d’aria utilizza lo stesso principio. Isola. Inoltre, inclina l’aria esterna verso l’esterno, allontanando gli agenti inquinanti e gli insetti dall’ingresso.
Se installato correttamente, aumenta l’efficienza energetica. Tiene lontani gli insetti. Sostituisce le pesanti alette di plastica nelle porte aperte.
Meccanica delle barriere d’aria
La fisica si basa sulla velocità. La ventola deve spingere l’aria abbastanza velocemente da contrastare la differenza di pressione tra interno ed esterno. Se il flusso è troppo debole, l’aria si mescola. La barriera fallisce.
I proprietari di case li installano raramente in ambienti residenziali. Sono comuni negli spazi commerciali. I negozi di alimentari li usano sopra i frigoriferi aperti. I magazzini li tengono sopra le banchine di carico. L’obiettivo è lo stesso. Ridurre il carico HVAC.
L’unità si monta sopra il telaio della porta. Contiene un soffiatore e un ugello. L’ugello modella il flusso. Un ampio ugello crea un foglio piatto. Un ugello focalizzato crea un getto. La scelta dipende dalla larghezza della porta e dalle condizioni del vento.
L’installazione richiede precisione. L’unità deve essere a livello. Il flusso d’aria deve essere diretto. Se l’aria si inclina, tira fuori l’aria calda o entra aria fredda. Il risultato è uno spreco di energia.
La manutenzione è semplice. Pulire il filtro di aspirazione. Controllare la tensione della cinghia. Ispezionare l’ugello per eventuali detriti. Un ugello ostruito modifica il flusso dell’aria. La barriera si indebolisce.
La tecnologia è più vecchia di quanto la maggior parte delle persone creda. Van Kannel ha notato un problema. Ha costruito una soluzione. La porta girevole ha risolto l’ingorgo. La barriera d’aria ha risolto il problema del calo di temperatura. Entrambi si basano sul controllo del movimento. Uno controlla le persone. L’altro controlla l’aria.
Le unità moderne sono più silenziose. Usano motori brushless. Variano la velocità in base ai sensori di temperatura. Ma la meccanica principale rimane invariata. La velocità uccide lo scambio.
Installazione e montaggio
Sono disponibili due opzioni principali per il montaggio di una barriera d’aria. Il primo è una porta aperta. Questa è la configurazione standard per i negozi di alimentari o i magazzini di grandi dimensioni. L’aria soffia continuamente. Hai già sentito questa esplosione. Ti colpisce in faccia quando varchi le porte.
La seconda opzione è un backup a porte chiuse. Qui, l’unità si trova dietro una porta. Si attiva solo quando la porta si apre. Emette aria per alcuni secondi. Poi si spegne quando la porta si chiude. Ciò consente di risparmiare energia. Non sprechi aria condizionata su una porta vuota.
Montare l’unità sul lato condizionato dell’apertura. Ciò significa all’interno del tuo spazio riscaldato o raffreddato. Deve coprire l’intera larghezza della porta. L’aspirazione aspira l’aria pulita e controllata. Quindi spinge l’aria verso il basso. Oppure con una leggera inclinazione verso l’esterno. Questo flusso spinge contro l’aria esterna. Impedisce l’ingresso di contaminanti.
“La forza dell’aria che soffia dalla tenda deve essere sufficientemente forte da sopraffare e respingere la forza dell’aria proveniente dall’esterno.”
L’aggiunta di una stufa elettrica cambia il gioco. Immagina di entrare in un edificio ghiacciato. La cortina d’aria ti colpisce con aria calda. Sembra un caloroso benvenuto. Ma il riscaldamento fa molto più che confortare. L’aria calda sale. Si accumula vicino alle travi del soffitto. La cortina d’aria fa ricircolare il calore intrappolato. Lo spinge di nuovo nello spazio abitativo.
Questa corrente funge anche da barriera. Continua a far volare gli insetti. Blocca la polvere. Blocca l’inquinamento e i contaminanti presenti nell’aria. Alcuni laboratori sterili li usano per questo motivo. Mantengono pulita l’aria pulita. Possono anche proteggere forni e congelatori aperti.
La fisica del flusso d’aria
Pensa a due palline che rotolano l’una verso l’altra. Si scontrano. Quale vince? Dipende dalla massa e dalla velocità. La formula è semplice: la forza è uguale alla massa per la velocità al quadrato. Una pallina che si muove velocemente può abbatterne una grande che si muove lentamente.
Le barriere d’aria funzionano secondo lo stesso principio. Il flusso d’aria deve sopraffare il vento esterno. Se hai una porta gigante del magazzino e venti forti, hai bisogno di un’unità per carichi pesanti. Deve muovere molta aria ad alta velocità.
Anche la direzione conta. Potresti pensare che dovresti combattere il vento orizzontale con l’aria orizzontale. Questo è inefficiente. Soffiare l’aria direttamente fuori dalla porta spreca energia a distanza. L’aria perde slancio.
Dirigete invece il flusso verso il basso, verso il pavimento. L’aria deve rimanere abbastanza veloce da raggiungere il fondo. Deve essere più veloce dell’aria esterna che affluisce. Il flusso si comporta come un muro fisico. L’aria esterna lo colpisce e rimbalza.
Considera un esempio specifico. Se il vento soffia orizzontalmente a 20 piedi al secondo, hai bisogno di una potenza notevole. Una cortina d’aria angolata di 15 gradi deve soffiare a 133 piedi al secondo. Sono circa 91 mph. Hai bisogno di quella velocità per contrastare la spinta.
Dovrai modificare le tue impostazioni. Regola il volume. Regola la velocità. Regolare l’angolo. Obiettivo per 10-20 gradi verso l’esterno. Trova il punto ideale in cui l’aria incontra il flusso esterno senza sprecare energia.
Analisi dei costi e del ROI
Quanto costa? Varia. Una piccola unità da 36 pollici non riscaldata può costare circa $ 200. Un modello riscaldato ad alta velocità per una porta da 9 x 14 piedi potrebbe costare $ 450.
Non spendere troppo. Misura prima la tua porta. Decidi il tuo obiettivo. Vuoi comodità o solo efficienza? Se è solo efficienza, salta il riscaldamento. Se vuoi fermare il freddo, acquista la versione riscaldata.
Stimare il carico del vento. Un inverno ventoso del Minnesota richiede più energia di un clima mite e calmo. Non pagare per la forza di cui non hai bisogno.
Ci sono anche altri vantaggi. Le barriere d’aria installate correttamente possono aiutare il tuo edificio a guadagnare punti LEED. Questi includono i crediti Energia e atmosfera, Qualità dell’aria interna e Innovazione nel design. È una credenziale verde.
Per calcolare il tuo risparmio effettivo, guarda la velocità del vento locale e le tariffe energetiche. Fornitori come Berner International e Mars Air Systems offrono calcolatori online. Inserisci i tuoi dati.
Ecco un’istantanea del mondo reale. Una porta aerea che costa $ 3.000 installata su un’apertura di 8 x 6 piedi. La temperatura esterna media è di 50 gradi Fahrenheit. La velocità del vento è di 8 mph. In questo scenario, l’unità si ripaga in quasi esattamente un anno.
Un po’ di storia
L’inventore della barriera d’aria fu Theophilus van Kannel. Ha anche inventato la porta girevole.
Aveva altre idee. Costruì “Witching Waves” a Coney Island nel 1907. Era una giostra in un parco di divertimenti. Selvaggio. Pericoloso. Adatto a un uomo che giocava con le forze della natura.
Nota dell’autore
Ho comprato un’unità per il mio garage. Era economico. Non riscaldato. Al vento di Chicago non importa del buon mercato. L’aria è entrata. Ho sprecato calore. Ho sprecato soldi. Sono passato a un modello riscaldato a velocità variabile. La differenza era tra il giorno e la notte. L’aria rimase calda. Gli insetti sono rimasti fuori.
Ma ecco il punto. Devi mirare bene. Ho passato un pomeriggio a regolare l’angolazione. 15 gradi. Poi 18. Poi di nuovo 15. Sembra un esperimento scientifico. È. E se sbagli, i tuoi soldi andranno semplicemente al vento. Letteralmente.
“La tenda si comporta come un muro verso il quale si avvicina l’aria esterna e poi rimbalza.”
Leggi il manuale. Misura il vento. Regola la velocità. Se salti questi passaggi, stai solo acquistando un ventilatore molto costoso.
