Теофилюс ван Каннел был одержим идеей отгородиться от внешнего мира. В 1888 году он запатентовал вращающуюся дверь, чтобы предотвратить проникновение в здания «вредных испарений» и «гибельных миазмов» каждый раз, когда почтальон стучал в дверь. Он утверждал, что это было сделано ради гигиены. По легенде, он просто ненавидел то, что ему приходилось держать дверь для своей жены.
Но на этом он не остановился.
В 1904 году ван Каннел запатентовал воздушную завесу. К 1916 году в первом здании была установлена такая система. Принцип действия прост: непрерывный поток воздуха дует от верхней части дверного проема к нижней. Он создает барьер. Люди проходят сквозь него. Грузовики проезжают сквозь него. Воздух — нет.
Эта невидимая стена препятствует смешиванию климата с одной стороны проема с климатом с другой. Она работает по принципу стеклопакетов. Теплоизоляция обеспечивается за счет слоя воздуха, запертого между стеклами, а не за счет толщины самих стекол. Воздушная завеса использует тот же принцип. Она изолирует. Кроме того, она отклоняет наружный воздух обратно наружу, отталкивая загрязнители и насекомых от входа.
При правильной установке она повышает энергоэффективность. Она не пускает насекомых внутрь. Она заменяет тяжелые пластиковые занавески в открытых дверных проемах.
Механика воздушной завесы
Физика процесса основана на скорости. Вентилятор должен создавать поток воздуха достаточно быстрым, чтобы противостоять разнице давлений между внутренним и наружным пространством. Если поток слишком слабый, воздух смешивается. Барьер не работает.
Домовладельцы редко устанавливают такие системы в жилых помещениях. Они распространены в коммерческих пространствах. Супермаркеты используют их над открытыми холодильными витринами. Склады размещают их над погрузочными доками. Цель одинакова: снизить нагрузку на систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ).
Блок монтируется над дверной рамой. Он содержит вентилятор и сопло. Сопло формирует поток. Широкое сопло создает плоскую завесу. Узконаправленное сопло создает струю. Выбор зависит от ширины дверного проема и ветровых условий.
Установка требует точности. Блок должен быть установлен строго по уровню. Поток воздуха должен быть направлен прямо. Если поток наклонен, он затягивает теплый воздух наружу или холодный внутрь. Результат — потеря энергии.
Техническое обслуживание несложное. Очищайте фильтр всасывания. Проверяйте натяжение ремня. Осматривайте сопло на наличие мусора. Забитое сопло изменяет рисунок потока воздуха. Барьер ослабевает.
Эта технология старше, чем многие думают. Ван Каннел увидел проблему. Он создал решение. Вращающаяся дверь решила проблему транспортных заторов. Воздушная завеса решила проблему перепада температур. Обе системы основаны на контроле движения. Одна контролирует людей. Другая контролирует воздух.
Современные устройства работают тише. Они используют бесщеточные двигатели. Они изменяют скорость на основе данных датчиков температуры. Но основной принцип остался неизменным. Скорость предотвращает обмен воздухом.
Установка и монтаж
У вас есть два основных варианта установки воздушной завесы. Первый вариант — для открытых дверных проемов. Это стандартная конфигурация для продуктовых магазинов или крупных складов. Воздух дует непрерывно. Вы наверняка чувствовали этот поток раньше. Он ударяет вам в лицо, когда вы проталкиваете двери.
Второй вариант — резервный режим для закрытых дверей. В этом случае устройство находится за дверью. Оно активируется только при открытии двери. Воздушный поток дует несколько секунд, а затем отключается, когда дверь закрывается. Это экономит энергию. Вы не тратите кондиционированный воздух на пустой дверной проем.
Устанавливайте устройство на кондиционируемой стороне проема. Это означает внутри вашего отапливаемого или охлаждаемого помещения. Оно должно охватывать всю ширину двери. Заборный патрубок засасывает чистый, контролируемый воздух, а затем направляет его вниз. Или под небольшим углом наружу. Этот поток противостоит внешнему воздуху, не давая загрязнениям просочиться внутрь.
«Сила воздушного потока, вырывающегося из завесы, должна быть достаточной, чтобы преодолеть и отразить силу воздуха, поступающего снаружи».
Добавление электрического нагревателя меняет дело. Представьте, что вы входите в промерзшее здание. Воздушная завеса обдает вас теплым воздухом. Это ощущается как теплый прием. Но нагреватель делает больше, чем просто обеспечивает комфорт. Горячий воздух поднимается вверх и скапливается у потолочных балок. Воздушная завеса рециркулирует этот запертый тепло, возвращая его обратно в жилое пространство.
Этот поток также действует как барьер. Он не пускает летающих насекомых. Он блокирует пыль. Он останавливает загрязнение и загрязнители в воздухе. Некоторые стерильные лаборатории используют их по этой причине. Они сохраняют чистоту воздуха. Они даже могут защищать открытые духовки и морозильные камеры.
Физика воздушного потока
Представьте два мяча, катящихся навстречу друг другу. Они сталкиваются. Кто победит? Это зависит от массы и скорости. Формула проста: Сила равна массе, умноженной на квадрат скорости. Маленький мяч, движущийся быстро, может сбить с пути большой, медленно движущийся.
Воздушные завесы работают по тому же принципу. Ваш воздушный поток должен преодолеть внешний ветер. Если у вас гигантский дверной проем на складе и сильный ветер, вам нужна тяжелая модель. Она должна перемещать большое количество воздуха на высокой скорости.
Направление также имеет значение. Вы можете подумать, что горизонтальный ветер следует преодолевать горизонтальным воздушным потоком. Это неэффективно. Выдувание воздуха прямо из двери тратит мощность на преодоление расстояния. Воздух теряет импульс.
Вместо этого направляйте поток вниз, к полу. Воздух должен оставаться достаточно быстрым, чтобы достичь дна. Он должен быть быстрее, чем врывающийся снаружи воздух. Поток действует как физическая стена. Внешний воздух ударяется о нее и отскакивает.
Рассмотрим конкретный пример. Если ветер дует горизонтально со скоростью 20 футов в секунду, вам нужна серьезная мощность. Воздушная завеса, направленная под углом 15 градусов, должна дуть со скоростью 133 фута в секунду. Это примерно 91 миля в час. Вам нужна такая скорость, чтобы противодействовать натиску.
Вам придется настроить параметры. Отрегулируйте объем. Отрегулируйте скорость. Отрегулируйте угол. Стремитесь к углу в 10–20 градусов наружу. Найдите оптимальную точку, где воздух встречается с внешним потоком, не тратя энергию впустую.
Анализ затрат и окупаемости (ROI)
Сколько это стоит? Это варьируется. Небольшая незатопляемая модель шириной 36 дюймов может стоить около 200 долларов. Модель с высоким давлением и нагревом для дверного проема размером 9 на 14 футов может обойтись в 450 долларов.
Не переплачивайте. Сначала измерьте свою дверь. Определите свою цель. Хотите ли вы комфорта или только эффективности? Если нужна только эффективность, откажитесь от нагревателя. Если вы хотите остановить холод, выберите модель с нагревом.
Оцените ветровую нагрузку. Суровая ветреная миннесотская зима требует большей мощности, чем мягкий, спокойный климат. Не платите за мощность, которая вам не нужна.
Есть и другие преимущества. Правильно установленные воздушные завесы могут помочь вашему зданию получить баллы LEED. Они включают кредиты в категориях «Энергия и атмосфера», «Качество воздуха в помещении» и «Инновации в проектировании». Это «зеленый» сертификат.
Чтобы рассчитать фактическую экономию, посмотрите на местные скорости ветра и тарифы на электроэнергию. Поставщики, такие как Berner International и Mars Air Systems, предлагают онлайн-калькуляторы. Введите свои данные.
Вот пример из реальной жизни. Воздушная дверь стоимостью 3000 долларов, установленная на проеме размером 8 на 6 футов. Средняя внешняя температура составляет 50 градусов по Фаренгейту. Скорость ветра — 8 миль в час. В этом сценарии устройство окупает себя почти ровно за один год.
Немного истории
Изобретателем воздушной завесы был Теофилюс ван Каннель. Он также изобрел вращающуюся дверь.
У него были и другие идеи. В 1907 году он построил «Ведьмины волны» (Witching Waves) в Кони-Айленде. Это был аттракцион в парке развлечений. Дикий. Опасный. Подходящий для человека, который играл с силами природы.
Примечание автора
Я купил устройство для своего гаража. Оно было дешевым. Без нагревателя. Ветер в Чикаго не заботится о дешевизне. Воздух просачивался внутрь. Я тратил тепло впустую. Я тратил деньги впустую. Я обновился до модели с нагревом и регулировкой скорости. Разница была как небо и земля. Воздух оставался теплым. Насекомые оставались снаружи.
Но вот в чем дело. Вы должны правильно направить его. Я потратил полдня на регулировку угла. 15 градусов. Затем 18. Затем снова 15. Это ощущается как научный эксперимент. Так оно и есть. И если вы ошибетесь, ваши деньги просто улетят на ветер. Буквально.
«Завеса действует как стена, к которой приближается внешний воздух, а затем отскакивает от нее».
Прочитайте инструкцию. Измерьте ветер. Отрегулируйте скорость. Если вы пропустите эти шаги, вы просто покупаете очень дорогой вентилятор.
