Теофілюс ван Каннел був одержимий ідеєю відгородитися від зовнішнього світу. У 1888 році він запатентував двері, що обертаються, щоб запобігти проникненню в будівлі «шкідливих випарів» і «згубних міазмів» щоразу, коли листоноша стукав у двері. Він стверджував, що це було зроблено заради гігієни. За легендою він просто ненавидів те, що йому доводилося тримати двері для своєї дружини.
Але на цьому він не зупинився.
1904 року ван Каннел запатентував повітряну завісу. До 1916 року у першому будинку було встановлено таку систему. Принцип дії простий: безперервний потік повітря дме від верхньої частини дверей до нижньої. Він створює бар’єр. Люди проходять крізь нього. Вантажівки проїжджають крізь нього. Повітря – ні.
Ця невидима стіна перешкоджає змішуванню клімату з одного боку отвору з кліматом з іншого. Вона працює за принципом склопакетів. Теплоізоляція забезпечується за рахунок шару повітря, замкненого між склом, а не за рахунок товщини самого скла. Повітряна завіса використовує той самий принцип. Вона ізолює. Крім того, вона відхиляє зовнішнє повітря назад назовні, відштовхуючи забруднювачі та комах від входу.
При правильному встановленні вона підвищує енергоефективність. Вона не пускає комах усередину. Вона замінює важкі пластикові фіранки у відкритих дверних отворах.
Механіка повітряної завіси
Фізика процесу заснована на швидкості. Вентилятор повинен створювати потік повітря досить швидким, щоб протистояти різниці тисків між внутрішнім та зовнішнім простором. Якщо потік надто слабкий, повітря поєднується. Бар’єр не працює.
Домовласники рідко встановлюють такі системи у житлових приміщеннях. Вони поширені у комерційних просторах. Супермаркети використовують їх над відкритими холодильними вітринами. Склади розміщують їх над навантажувальними доками. Ціль однакова: знизити навантаження на систему опалення, вентиляції та кондиціювання повітря (ОВКВ).
Блок монтується над рамою дверей. Він містить вентилятор та сопло. Сопло формує потік. Широке сопло утворює плоску завісу. Вузконаправлене сопло створює струмінь. Вибір залежить від ширини дверного отвору та вітрових умов.
Встановлення потребує точності. Блок має бути встановлений строго за рівнем. Потік повітря має бути спрямований прямо. Якщо потік нахилений, він затягує тепле повітря назовні або холодне всередину. Результат – втрата енергії.
Технічне обслуговування нескладне. Очищайте фільтр всмоктування. Перевіряйте натяг ременя. Оглядайте сопло на наявність сміття. Забите сопло змінює малюнок потоку повітря. Бар’єр слабшає.
Ця технологія старша, ніж багато хто думає. Ван Каннел побачив проблему. Він створив рішення. Двері, що обертаються, вирішили проблему транспортних заторів. Повітряна завіса вирішила проблему перепаду температур. Обидві системи ґрунтуються на контролі руху. Одна контролює людей. Інша контролює повітря.
Сучасні пристрої працюють тихіше. Вони використовують безщіткові двигуни. Вони змінюють швидкість на основі даних датчиків температури. Але основний принцип залишився незмінним. Швидкість запобігає обміну повітрям.
Встановлення та монтаж
У вас є два основні варіанти встановлення повітряної завіси. Перший варіант – для відкритих дверних отворів. Це стандартна конфігурація для продуктових магазинів чи великих складів. Повітря дме безперервно. Ви, напевно, відчували цей потік раніше. Він ударяє вам в обличчя, коли ви проштовхуєте двері.
Другий варіант – резервний режим для зачинених дверей. У цьому випадку пристрій знаходиться за дверима. Воно активується лише при відчиненні дверей. Повітряний потік дме кілька секунд, а потім відключається, коли двері зачиняються. Це заощаджує енергію. Ви не витрачаєте кондиціоноване повітря на порожній дверний отвір.
Встановлюйте пристрій на стороні отвору, що кондиціонується. Це означає всередині вашого опалювального або охолоджуваного приміщення. Воно має охоплювати всю ширину дверей. Забірний патрубок засмоктує чисте, контрольоване повітря, а потім спрямовує його вниз. Або під невеликим кутом назовні. Цей потік протистоїть зовнішньому повітрі, не даючи забрудненню просочитися всередину.
«Сила повітряного потоку, що виривається із завіси, має бути достатньою, щоб подолати і відобразити силу повітря, що надходить зовні».
Додавання електричного нагрівача змінює справу. Уявіть, що ви входите до промерзлої будівлі. Повітряна завіса обдає вас теплим повітрям. Це відчувається як теплий прийом. Але нагрівач робить більше, ніж просто забезпечує комфорт. Гаряче повітря піднімається нагору і накопичується біля стельових балок. Повітряна завіса рециркулює це замкнене тепло, повертаючи його назад у житловий простір.
Цей потік діє також як бар’єр. Він не пускає комах, що літають. Він блокує пилюку. Він зупиняє забруднення та забруднювачі у повітрі. Деякі стерильні лабораторії використовують їх із цієї причини. Вони зберігають чистоту повітря. Вони навіть можуть захищати відкриті духовки та морозильні камери.
Фізика повітряного потоку
Уявіть два м’ячі, що котяться назустріч один одному. Вони стикаються. Хто переможе? Це залежить від маси та швидкості. Формула проста: Сила дорівнює масі, помноженій на квадрат швидкості. Маленький м’яч, що рухається швидко, може збити з шляху великий, що повільно рухається.
Повітряні завіси працюють за тим самим принципом. Ваш повітряний потік має подолати зовнішній вітер. Якщо у вас гігантський дверний отвір на складі та сильний вітер, вам потрібна важка модель. Вона має переміщати велику кількість повітря на високій швидкості.
Напрямок також має значення. Ви можете подумати, що горизонтальний вітер слід долати горизонтальним повітряним потоком. Це неефективно. Видування повітря прямо з дверей витрачає потужність на подолання відстані. Повітря втрачає імпульс.
Натомість направляйте потік вниз, до підлоги. Повітря має залишатися досить швидким, щоб досягти дна. Він повинен бути швидше, ніж повітря, що вривається зовні. Потік діє як фізична стінка. Зовнішнє повітря вдаряється об неї і відскакує.
Розглянемо конкретний приклад. Якщо вітер дме горизонтально зі швидкістю 20 футів на секунду, вам потрібна серйозна потужність. Повітряна завіса, спрямована під кутом 15 градусів, має дмухати зі швидкістю 133 фути на секунду. Це приблизно 91 миля на годину. Вам потрібна така швидкість, щоб протидіяти тиску.
Вам доведеться настроїти параметри. Відрегулюйте об’єм. Налаштуйте швидкість. Налаштуйте кут. Прагніть до кута в 10-20 градусів назовні. Знайдіть оптимальну точку, де повітря зустрічається із зовнішнім потоком, не витрачаючи даремно енергію.
Аналіз витрат та окупності (ROI)
Скільки це коштує? Це варіюється. Невелика незатоплювана модель завширшки 36 дюймів може коштувати близько 200 доларів. Модель з високим тиском та нагріванням для дверного отвору розміром 9 на 14 футів може коштувати 450 доларів.
Чи не переплачуйте. Спочатку виміряйте свої двері. Визначте свою мету. Чи хочете ви комфорту чи тільки ефективності? Якщо потрібна лише ефективність, відмовтеся від нагрівача. Якщо ви бажаєте зупинити холод, виберіть модель з нагріванням.
Оцініть вітрове навантаження. Сувора вітряна зима міннесота вимагає більшої потужності, ніж м’який, спокійний клімат. Не сплачуйте за потужність, яка вам не потрібна.
Є й інші переваги. Правильно встановлені повітряні завіси можуть допомогти вашій будівлі отримати бали LEED. Вони включають кредити в категоріях «Енергія та атмосфера», «Якість повітря у приміщенні» та «Інновації у проектуванні». Це “зелений” сертифікат.
Щоб розрахувати фактичну економію, подивіться на місцеві швидкості вітру та тарифи на електроенергію. Постачальники, такі як Berner International та Mars Air Systems, пропонують онлайн-калькулятори. Введіть дані.
Ось приклад із реального життя. Повітряні двері вартістю 3000 доларів, встановлені на отворі розміром 8 на 6 футів. Середня зовнішня температура становить 50 градусів за Фаренгейтом. Швидкість вітру – 8 миль на годину. У цьому сценарії пристрій окупає себе майже за один рік.
Трохи історії
Винахідником повітряної завіси був Теофілюс ван Каннель. Він також винайшов двері, що обертаються.
У нього були інші ідеї. У 1907 році він побудував «Відьмині хвилі» (Witching Waves) у Коні-Айленді. Це був атракціон у парку розваг. Дикий. Небезпечний. Придатний для людини, яка грала з силами природи.
Примітка автора
Я придбав пристрій для свого гаража. Воно було дешевим. Без нагрівача. Вітер у Чикаго не дбає про дешевизну. Повітря просочувалося всередину. Я витрачав тепло марно. Я марнував гроші. Я оновився до моделі з нагріванням та регулюванням швидкості. Різниця була як небо та земля. Повітря залишалося теплим. Комахи залишалися зовні.
Але ось у чому річ. Ви повинні правильно направити його. Я витратив півдня на регулювання кута. 15 градусів. Потім 18. Знову 15. Це відчувається як науковий експеримент. Так воно й є. І якщо ви помилитеся, ваші гроші просто відлетять на вітер. Буквально.
“Завіса діє як стіна, до якої наближається зовнішнє повітря, а потім відскакує від неї”.
Прочитайте інструкцію. Виміряйте вітер. Налаштуйте швидкість. Якщо ви пропустите ці кроки, ви просто купуєте дуже дорогий вентилятор.
