Въздушни душове и завеси

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7, 2009

Запазват комфорта и допринасят за повишаване на енергийната ефективност в индустриални помещения.

 Средствата, необходими за поддържане на отоплителните, климатичните и вентилационните системи, са сериозно перо от общите разходи на предприятията от индустриалния сектор. В редица промишлени сектори добрият микроклимат често означава не само осигуряване на комфорт и запазване на здравето на работещите, но и създаване на подходящи за протичане на технологичните процеси условия. Особено трудно и енергоемко е подържането на подходящ микроклимат в помещения, характеризиращи се с непрекъснат поток от хора във и извън него. Осигуряването на достатъчно пресен въздух в определени работни зони, отвеждането на отделяните вредности и ограничаването на тяхното разпространение също е трудно, дори проблематично. Сред възможните технически решения е използването на въздушни душове и завеси.
Въздушните душове - вентилират определени работни места
Предназначени са основно за осигуряване на необходимия дебит пресен въздух за вентилиране на определени работни места. Използват се за подаване на поток свеж въздух, насочен към лицето на човека на съответното работно място. Въздушното душиране се практикува, основно когато е невъзможно по друг начин да се създадат приемливи условия на труд. В случаите, когато работното място не е строго фиксирано и се променя в процеса на работа, въздушният душ се предвижда за мястото с най-продължително пребиваване на работника. Тези технически средства са предпочитани при организиране на вентилация на постоянни работни места към открити технологични процеси, съпроводени с отделяне на вредни вещества. Използват се в приложения, където улавянето им с местна смукателна вентилация е невъзможно. Доказано техническо средство са за работни места, характеризиращи се с продължителен престой на работници и с топлинно облъчване с плътност на потока, равна или по-висока от 350 W/m2. Подходящи са и за постоянни работни места с температура на въздуха над допустимата по хигиенните норми, като резултат от отделена конвективна топлина и невъзможност да се приложи ефективна общообменна вентилация.

Фактори, които се отчитат при проектирането
При проектиране на инсталация за подаване на пресен въздух посредством въздушни душове е необходимо да се вземат предвид редица фактори. Сред най-характерните от тях са:
l Особености на технологичния процес;
l Разположение на работните места;
l Категория на работа;
l Топлоотделяне;
l Съпътстващи работата вредни вещества и др.
Ефективната работа на въздушния душ е немислима, без коректно да се определи мястото му на монтаж. Обикновено се избира местоположението с най-продължително пребиваване на работника, независимо от факта дали то се характеризира с най-висока плътност на потока на топлинно облъчване в сравнение с останалите части на помещението. Сред изискванията, определящи ефективната работа на въздушния душ, са и посоката и широчината на подаваната въздушна струя. Препоръчително е въздушната струя да бъде така насочена, така че да се избегне преминаването й през зони на силно прегрят или замърсен въздух. Добре е да обтича главата и тялото на работника с равномерна скорост и температура. Желателно е оста на въздушната струя да бъде насочена към гърдите на работещия хоризонтално или под ъгъл 45о отгоре-надолу. Широчината на струята на постоянното работно място е добре да бъде от порядъка на 0,1 - 1,2 m.

Температура и скорост на въздуха
Видът на протичащите в помещението технологични процеси, категорията на работа и плътността на потока на топлинно облъчване са основни фактори, които трябва да се осигурят на постоянните работни места при прилагане на въздушното душиране. Те определят температурата и скоростта на въздуха.
За случаите, в които се предвижда въздушният душ да се използва за намаляване на конвективната топлина и вредните вещества на работните места, е необходимо да се осигурят параметри на микроклимата и ниво на концентрация на вредни вещества във въздуха, отговарящи на нормативните изисквания.

Предварителна обработка на въздуха
Обикновено системите с въздушно душиране се изграждат като самостоятелни нагнетателни вентилационни инсталации. Въздухът, които се подава, се взема отвън или от други части самото помещение. При необходимост той може да бъде подложен на предварителна обработка - филтриране, загряване за зимния период или охлаждане през лятото и др. Условието, което е необходимо да бъде спазено, е той да не съдържа вредни вещества в концентрации по-високи от 30% от пределно допустимите стойности за съответното вещество във въздуха на работната среда.
За подаване на въздуха към постоянни работни места се използват въздухоразпределители, които имат минимална турбулентност на нагнетателната струя. Препоръчително е въздухоразпределителните апарати да осигуряват възможност за изменение на направлението на струята в зависимост нуждите на съответното работно място. Желателно е регулирането да е в хоризонтална равнина до 360о и във вертикална равнина на ъгъл, не по-малък от 30о. Необходимо е да се предвиди разстояние, не по-малко от 1 m от изходящия отвор на въздухоразпределителя до работника, а най-ниската част на нагнетателния отвор на въздухоразпределителите да бъде на височина 2 m от пода, така че да не пречи на движението му.
Ако с инсталацията за въздушно душиране се обслужват няколко работни места с отделни въздухоразпределители, се препоръчва де се предвиди централно обработване на подавания въздух. За намаляване на експлоатационните разходи, често се прилага адиабатно (изпарително) охлаждане при осигуряване на изискванията на хигиенните норми, пред т.нар. политропно охлаждане.

Въздушните завеси - ефективен метод за оптимален микроклимат
Използването на въздушни завеси се приема като ефективен метод за поддържане на микроклимата и намаляване на топлинните загуби през врати, прозорци и сервизни отвори в цехове, халета, складове и други индустриални помещения.
Създаваната от завесите интензивна въздушна преграда предотвратява масивното преминаване на топлина или студ от или към климатизирани и отоплявани помещения, предотвратявайки влошаване на параметрите на въздуха вследствие на въздействието на външната среда.
Използването на въздушни завеси съдейства за намаляване на топлинното натоварване на климатичната и отоплителната инсталация и води до значително по-малки загуби на топлина или студ. Въздушните завеси са подходящи и за обособяване на отделни зони с различни температури вътре в самото помещение.

Въздушните завеси с елементарна конструкция
Конструкцията на въздушните завеси е сравнително елементарна. В метален корпус са разположени центробежен вентилатор и нагревателен елемент. Вентилаторът създава мощен ламинарен въздушен поток с направление, напречно на отвора. Кинетичната енергия на въздушната струя създава непреодолима бариера, която възпрепятства преминаването на въздух между две зони с различни параметри. Значително се ограничава и преминаването на вредни вещества и прах от или към помещението.
Температурата на въздушната струя се определя в зависимост от параметрите на средата, която се налага да бъде изолирана. Когато въздушната завеса изолира топлинен или влажностен поток, температурата й е по-висока от характерната за помещението. В случаите, когато целта е да се изолира поток от опасни вещества, температурата на въздушната струя съвпада с тази в помещението. За подобни приложения е добре да се има предвид, че не всички предлагани въздушни завеси включват опция загряване на въздуха.
Въздушните завеси без отопление на въздуха се използват предимно за изолиране на климатизирани помещения, характеризиращи се със специфични изисквания към параметрите на микроклимата, като хладилни складове, големи промишлени хладилници и др. Те намират сравнително ограничено приложение, най-вече в индустриалния сектор. Обикновено са високоскоростни с начална скорост 8 - 25 m/s.
Въздушните завеси, предлагащи опция за загряване на въздуха, разполагат с вградени нагреватели. Затова те ефективно предпазват отоплявани помещения от проникване на студени потоци въздух през входните им врати или прозорци. През топлите месеци могат да се използват като обикновени въздушни завеси без загряване на въздуха. Обикновено са ниско скоростни, с начална скорост до 8 m/s. В зависимост от вида на нагревателния елемент, топловъздушните завеси се класифицират като завеси с електронагревател и завеси с топлообменник на гореща вода.

Завеси с електронагревател
Те са често срещани. Предимства им са: сравнително ниската цена, лесният монтаж и опростената експлоатация. Недостатък им е значителният разход на електроенергия. Използват се - основно, два вида електрически нагреватели - тръбни и спирални.
Спиралните електронагреватели осигуряват много висока температура на преминаващия през тях въздух, но в същото време изразходват и голямо количество кислород от помещението. Цените на завесите с този вид нагреватели са значително по-ниски, но и експлоатационният им живот е по-кратък.
По-широко разпространени са завесите с тръбен нагревател. Нагревната площ, характерна за този тип нагреватели, е значително по-голяма в сравнение със спиралните, което позволява поддържането на по-ниска повърхностна температура. Затова завесите с тръбен нагревател се отличават с по-дълъг експлоатационен живот, но и по-висока цена. Предлагат се и завеси с лентов нагревател, характеризиращи се със същите предимства и недостатъци като тръбните нагреватели.

Завеси с воден топлообменник
Използването на топлообменник, захранван с гореща вода, предполага възможност за присъединяване на въздушната завеса към централизирана или локална отоплителна система. Монтажът им е значително по-труден, поради необходимостта от допълнително монтиране на помпа и воден филтър към завесата.
Характерни за топловъздушните завеси с воден топлообменник са по-ниските производствени разходи при експлоатация. Използването им за защита на малки отвори, като прозорци и стандартни врати, се счита за нерентабилно, което предопределя използването им предимно в производствени помещения с големи открити отвори.

Топлинна мощност на завесата
Въздушните завеси, освен че предпазват дадено помещение от масивно преминаване на топлина или студ от или към него, биха могли да се използват и за подпомагане работата на отоплителната инсталация. Разбира се, добре е да се има предвид, че въздушната завеса не би могла да осигури самостоятелно отоплението на дадено помещение. Във възможностите й е единствено да подпомогне функционирането на съществуваща инсталация. Затова топлинната мощност е параметър, който не оказва съществено влияние при избора на завеса. Характеристиката мощност е свързана единствено с възможността за затопляне на преминаващия през завесата въздушен поток.

Специфики при хоризонтален и вертикален монтаж
Въздушната завеса се формира от плоски въздушни струи. В зависимост от мястото на монтаж на устройството, те са с направление отгоре - надолу, странично - само от едната страна или и от двете, или отдолу - нагоре. Струите се подават през процепи, които ги насочват под ъгъл 30 - 40о спрямо повърхнината на вратата, от страната, в която налягането на въздуха е по-голямо по цялата височина на вратата.
Въздушните завеси могат да се монтират хоризонтално или вертикално. Широко разпространени в практиката са въздушните завеси за хоризонтален монтаж, които се поставят непосредствено над врати или прозорци с не много голяма височина. Пригодени са за таванен или стенен монтаж. Подходящи са за отвори към вътрешни ограждения или за ограждащи конструкции на технологични съоръжения, при които разликата в налягането от двете страни е постоянна по височина. Подаването отдолу - нагоре при врати във външни ограждения води до по-ефективни решения, но тяхното приложение е ограничено поради възможността от задръстване на дюзите, разположени в пода. Препоръчителните минимални отстояния за различните модели в зависимост от височината на помещението, би следвало да са посочени в техническата характеристика на апарата. За промишлени помещения се предлагат много мощни хоризонтални завеси, при които дължината на въздушната струя би могла да достигне 6 метра.
Завесите за вертикален монтаж се препоръчват за отвори с много голяма ширина. Монтират се отстрани на отвора. Посоката на подаваната въздушната струя е насочена хоризонтално на отвора. Страничното подаване може да е едностранно или двустранно. Условието за оптимална работа на въздушната завеса е височината й да е не по-малка от 3/4 от височината на защитавания отвор.
Обикновено дължината на въздушните завеси варира в диапазона от 600 до 2000 мм. Тъй като са предназначени за монтиране над стандартни врати, най-често срещани са завесите с дължина от 800 до 1000 мм. При избор на завеса, следва да се спазва правилото дължината й да бъде равна или малко по-голяма от широчината на отвора. Това би гарантирало цялостна и плътна въздушна струя над отвора, непозволяваща проникването на външен въздух в помещението. При нестандартни отвори с ширина по-голяма от 2000 мм се монтират няколко завеси.

Конструкция на вентилатора
Един от основните фактори, оказващ влияние върху ефективната работа на завесата, е конструкцията на вентилатора, създаващ необходимия въздушен поток. За формиране на равномерен въздушен поток е необходим вентилатор, разположен по цялата дължина на завесата. Обикновено двигателят се монтира отстрани. При завеси с дължина, по-голяма от 800 мм, производството на подобен вентилатор е доста сложна задача от технологична гледна точка. Повечето производители в този случай поставят двигателя по средата на завесата, а отстрани се монтират два вентилатора. Описаният вид монтаж позволява да се намали себестойността на топловъздушната завеса, но води до образуване на междина в средната и част. Тя значително намалява защитните й свойства и води до неравномерно обдухване на нагревателните елементи. Резултатът е създаване на предпоставки нагревателните елементи бързо да аварират.

Характеристиката производителност по въздух
Вентилаторът има определящо значение върху производителността по въздух на въздушната завеса. Известно е, че от производителността зависи скоростта на въздушния поток и съответно оптималната височина за монтиране на завесата. При погрешно избрана завеса с по-малка производителност, търсеният ефект ще бъде постигнат частично. Избор на завеса с по-ниска производителност е оправдан единствено, ако в помещението има преддверие. Обикновено за входни врати с височина в рамките от 2.5 до 3.5 м се използват завеси с производителност по въздух в диапазона от 700 до 2200 кубически метра въздух за час. За големи промишлени отвори в производствени предприятия, складове, депа и др., с височината на отвора в диапазона 3.5 - 7 м, се препоръчва използването на завеси с производителност по въздух над 2200 кубически метра за час. Те представляват сравнително сложна инженерна система, която не само защитава помещението, но може да се използва и като допълнителен източник на топлина. Еднакво приложими са завеси както с електрически нагревател, така и с топлообменник на топла вода. В зависимост от конкретните условия, завесата би могла да се монтира хоризонтално или вертикално. Предлагат се и завеси за много големи промишлени отвори с височина 8, 10 и дори повече от 12 м.

Управление на въздушните завеси
Обикновено термовъздушните завеси са снабдени с два превключвателя - един за вентилатора и втори - за нагревателните елементи. В допълнение някои модели разполагат и с дву- или тристъпални регулатори на отоплителната мощност и двускоростни вентилатори. Пултът за управление е или вграден в основния корпус на агрегата, или изнесен извън него. Вградените пултове се използват най-вече при завесите, предназначени за монтаж над стандартни врати и прозорци, където достъпът до пулта, и съответно до бутоните за стартиране/изключване, е лесен. При завесите, предназначени за полупромишлено и промишлено приложение, се използва изнесен пулт за управление. Понякога за реализиране на енергийни икономии, промишлените завеси, монтирани в хангари или складови помещения, се управляват с помощта на краен изключвател. Той сработва при отваряне на портала и включва завесата само докато помещението е отворено. При завесите, монтирани над стандартни врати и прозорци, подобно управление не е подходящо, поради необходимостта от време за нагряване на отоплителните елементи.
Необходимо е да се отбележи, че всички серийно произвеждани модели термовъздушни завеси разполагат с една или повече степени за защита от прегряване. Характерно за моделите с една степен на защита е, че електронагревателят се включва само при работещ вентилатор. За разлика от тях, при втория тип заедно с електронагревателя обикновено се монтира и термостат. Съответно, той изключва захранването на електронагревателя при достигане зададена температура - обикновено 80 - 110 °С.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top