В 1888 году Теофилус ван Каннель запатентовал вращающуюся дверь, изобретение, которое, как он утверждал, предотвратит проникновение в здание «ядовитых испарений» и «вредных миазмов», когда кто-то вроде почтальона приходит и уходит. Удобно, что вращающаяся дверь также избавила одного человека от необходимости держать дверь открытой для другого (легенда гласит, что Ван Каннел устал открывать двери для своей традиционно настроенной жены).
Но вращающаяся дверь была не единственным изобретением ван Каннеля для защиты зданий от холодного воздуха и загрязняющих веществ. Его изобретением на втором курсе была воздушная завеса, которую он запатентовал в 1904 году и которая в конечном итоге была впервые установлена в здании в 1916 году. Проще говоря, воздушная завеса представляет собой непрерывный поток воздуха, обдуваемый сверху вниз через открытый дверной проем. Обычно используемые в качестве второй линии защиты внутри закрытой двери или вместо висящих пластиковых створок в открытом дверном проеме, воздушные завесы образуют барьер, через который могут проходить люди и продукты, но не может проходить воздух. Это означает, что климат с одной стороны воздушной завесы не взаимодействует с климатом с другой.
Воздушная завеса выполняет две функции: во-первых, она изолирует, а все мы знаем об изолирующей силе воздуха. Это слой воздуха, заключенный между окнами с двойным остеклением, который препятствует движению тепла через них. (Что? Вы думали, что это удвоенная толщина стекла?) Во-вторых, воздушная завеса, используемая в качестве резерва внутри двери, может быть наклонена, чтобы выдувать наружный воздух оттуда, откуда он пришел.
Несмотря на то, что невидимая воздушная завеса может звучать как подход Star Trek к эффективности предприятия, при правильной установке и использовании воздушная завеса может повысить энергоэффективность и не допустить попадания загрязняющих веществ и насекомых в открытый дверной проем.
Механика воздушной завесы
Воздушную завесу можно использовать двумя способами. Можно использовать в открытом дверном проеме, в этом случае поток воздуха идет непрерывно. Вы, вероятно, чувствовали дуновение воздуха от этой воздушной завесы, когда заходили в большой магазин складского типа. Или вы можете использовать воздушную завесу в качестве второй линии защиты за закрытой дверью, и в этом случае воздушная завеса активируется только при открытии двери. Он начинает действовать, выпуская воздух в течение нескольких секунд, пока дверь снова не закроется.
В обоих случаях полотно монтируется на отапливаемой/кондиционируемой стороне дверного проема по всей длине дверного проема. Его воздухозаборник всасывает кондиционированный воздух и выбрасывает этот воздух либо прямо вниз, либо под небольшим углом наружу (подробнее см. на следующей странице), чтобы оттолкнуть любой наружный воздух, который в противном случае попал бы через дверной проем.
Воздушную завесу можно дополнить электронагревателем. Представьте себе, что вы входите в здание морозным зимним днем и чувствуете поток нагретого воздуха. И, говоря о тепле, поскольку горячий воздух имеет тенденцию скапливаться у стропил, воздушная завеса также помогает рециркулировать этот нагретый воздух. Поток воздуха также достаточно силен, чтобы отразить летающих насекомых, пыль, загрязнение и любые другие нежелательные загрязнения. На самом деле, некоторые предприятия используют воздушные завесы для предотвращения проникновения переносимых по воздуху загрязняющих веществ в стерильные помещения. А шторы можно использовать даже для защиты открытых духовок и морозильных камер.
Физика воздушных завес
Представьте, что два мяча катятся друг в друга, чтобы столкнуться лоб в лоб. После удара направление их движения зависит от простого закона физики: F=MV2, или «сила равна массе, умноженной на скорость (в квадрате)». Это означает, что маленький быстро катящийся мяч потенциально может превзойти большой медленно катящийся мяч.
То же самое относится и к воздушной завесе. Сила воздуха, дующего из завесы, должна быть достаточной, чтобы пересилить и повернуть вспять силу воздуха, поступающего снаружи. Если в вашу гигантскую открытую дверь склада постоянно дует сильный ветер, вам понадобится здоровенная воздушная завеса, которая выдувает много воздуха с большой скоростью.
Еще одна вещь, которую следует принять во внимание, это направление этой скорости. Можно подумать, что воздушная завеса эффективнее всего борется с горизонтальными ветрами собственными горизонтальными ветрами. Но это не совсем так. Когда воздух выдувается прямо из двери для лобового столкновения с другим воздухом (как те два шара, о которых мы упоминали выше), большая часть силы воздуха теряется на расстоянии. Вместо этого воздушные завесы направляют поток воздуха в основном вниз, к полу дверного проема. Система должна дуть достаточно сильно, чтобы воздух все еще двигался с необходимой скоростью, когда он достигает нижней части дверного проема, и чтобы эта скорость также была больше, чем скорость наружного, набегающего воздуха. Таким образом, занавес действует как стена, к которой приближается наружный воздух, а затем отскакивает от нее.
В качестве примера: если бы ветер дул горизонтально в сторону двери со скоростью 20 футов в секунду (13,6 миль/ч/21,2 км/ч), воздушная завеса, направленная наружу под углом 15 градусов, должна была бы дуть со скоростью 133 фута в секунду (91 миль/ч/146,4 км/ч), чтобы противостоять силе внешнего воздуха.
Все это означает, что вам придется поиграть с вашей воздушной завесой, чтобы добиться нужной силы - именно с такой скоростью и под нужным углом, чтобы наиболее эффективно противодействовать силе набегающего воздуха. Вы можете настроить воздушную завесу тремя способами: либо увеличить объем выдуваемого воздуха, скорость выдуваемого воздуха, либо немного направить эту скорость наружу, обычно под углом от 10 до 20 градусов.
Волшебные волны
Теофил ван Каннел, изобретатель воздушной завесы и вращающейся двери, также был великим умом, стоящим за ведьминскими волнами, аттракционом в парке развлечений, построенным на Кони-Айленде, штат Нью-Йорк, в 1907 году.
Цена/преимущества воздушных завес
Как и многие другие экономические вопросы, вопрос о рентабельности воздушной завесы зависит от ряда переменных. Небольшая 36-дюймовая (91,4 см) воздушная завеса без обогрева может стоить всего 200 долларов. С другой стороны, высокоскоростная обогреваемая завеса для двери размером 9 футов на 14 футов (2,7 метра на 4,2 метра) может стоить почти 450 долларов. Таким образом, как и при наклоне и включении воздушной завесы, чтобы она делала только то, что необходимо, и не более того, первая экономическая хитрость воздушной завесы заключается в том, чтобы платить только за то, что вам нужно. Размер должен быть легким: измерьте свою дверь. Затем решите, что является вашей конечной целью: комфорт или эффективность. Если это комфорт, используйте подогрев; если нет, рассмотрите неотапливаемую модель. Наконец, оцените силу, с которой ваша воздушная завеса должна противодействовать силе наружного воздуха. Например, если вы боретесь с ветреной зимой в Миннесоте, вам потребуется больше воздуха с более высокой скоростью, чем в районе с более мягким климатом и безветренным климатом.
Другое преимущество воздушных завес заключается в том, что они могут помочь строению заработать очки энергии и атмосферы, очки качества воздуха в помещении, очки за инновации в дизайне и очки качества окружающей среды в помещении, которые в сумме дают лидерство в энергетике. и сертификат экологического дизайна (LEED).
Если вы хотите узнать свою экономию энергии помимо первоначальных затрат, вам придется принять во внимание такие вещи, как скорость ветра и затраты на электроэнергию. Berner International и Mars Air Systems, поставщики воздушных завес, размещают на своих сайтах калькуляторы, которые помогают оценить затраты и экономию на воздушных завесах с течением времени. Например, воздушная дверь стоимостью 3000 долларов США, установленная на дверном проеме размером 8 футов на 6 футов (2,4 метра на 1,8 метра) при средней температуре наружного воздуха 50 градусов по Фаренгейту (10 градусов по Цельсию) и скорости ветра 8 миль в час (12,8 километра в час) окупятся почти ровно через год.
Примечание автора
Признаюсь: до написания этой статьи я никогда не слышал о воздушной завесе. Но теперь, когда мое сознание возвысилось, я вижу их повсюду. «О, это что за порыв горячего воздуха каждый раз, когда я захожу в местный супермаркет?» Я думаю. И еще один в кабинете дантиста. Оказывается, вокруг нас происходит тихая революция в технологии входных уплотнений, каждый день незаметно. Присоединяйтесь к революции или останетесь в холодной, неэффективной пыли.