Perdelele de aer Confort - HVAC resource
Perdelele de aer Confort
Publicata in HVAC  |  May 26, 2011, 10:52
Perdele de aer : Mai repede nu este întotdeauna mai bine!

AB Tehnic Profesional este o echipa de ingineri si specialisti care se ocupa cu importul, vanzarea, montajul si mentenanta instalatiilor frigorifice industriale si comerciale.
Oras: Bucuresti Tara: Romania Membru Platina


Perdelele de aer Confort separă climatul interior de cel exterior în magazinele de vânzare cu amănunt şi în clădirile publice. Separarea este obţinută prin intermediul minimalizării convecţiei naturale şi încălzirii ventilaţiei de aer rece care intră. Capacitatea de încălzire a perdelelor de aer convenţionale este deseori crescută iarna prin ajustarea vitezei de refulare.

Acest articol demonstrează că ar fi mai bună ajustarea lăţimii de refulare, decât ajustarea vitezei de refulare, atunci când este necesară mai multă căldură. Beneficiile tehnologiei CA (Viteză Constantă a Aerului) în ceea ce priveşte consumul de energie şi confortul, vor fi de asemenea rezumate. 

                                            de IR. B.E. Cremers, Biddle bv Kootstertille (Olanda)

Elemente de bază ale perdelelor de aer Confort

Perdelele de aer Confort sunt folosite în magazinele de vânzare cu amănuntul pentru a se crea un climat interior confortabil în magazine, în timp ce uşa rămâne deschisă. Pentru o mai bună înţelegere a funcţionării, este dată o scurtă explicaţie despre perdelele de aer.
În situaţia unei uşi deschise, diferenţa de temperatură (interior versus exterior) va declanşa un schimb de aer, unde aerul cald scapă şi cel rece pătrunde în clădire. În plus, este un flux de ventilaţie care rezultă într-un aer rece, care intră în clădire. Un astfel de flux de ventilaţie este cauzat de extracţia din interiorul clădirii (ventilaţie mecanică) şi de diferenţele de presiune în interiorul şi în jurul clădirii (infiltraţie).
Aplicaţia perdelei de aer serveşte pentru două scopuri, pe scurt explicate în paragrafele următoare (vezi şi figura 1). Aceste lucruri sunt explicate pe larg în publicaţia TVVL [1].



Figura 1 Principiile tehnologice ale perdelei de aer Confort

Reducerea fluxului de evacuare a căldurii

Primul scop al unei perdele de aer este să minimizeze fluxul de evacuare a căldurii către exterior. Perdeaua de aer trage înăuntru aerul cald care este pe cale să scape prin partea superioară a uşii deschise, creează un flux de aer vertical şi aerul se întoarce înapoi în magazine, la nivelul podelei. Reducerea pierderilor de căldură, exprimată ca şi procentaj, este numită eficienţa unei perdele de aer.

Dacă pierderea de căldură este notată cu Qout, formula pentru eficienţă este:
η = [1 – (Qiesire, cu perdea de aer) / (Qiesire, fara perdea de aer)] x 100%

Eficienţa ridicată este obţinută folosind un rectificator în modulul de refulare a perdelei de aer. Acest lucru va reţine turbulenţele din fluxul de aer şi, ca şi consecinţă, va minimiza pierderile de căldură.


Condiţionarea fluxului rece de ventilaţie

Al doilea scop al perdelelor de aer este să încălzească aerul rece care intră în încăpere prin intermediul ventilaţiei.
Perdelele de aer nu pot să oprească aerul rece care intră, dar sunt capabile să condiţioneze acest flux de aer, să încălzească aerul până la un anumit nivel, în care acesta nu se simte ca curent în clădire. Acest lucru necesita capacitate de încălzire (apă fierbinte sau încălzire electrică).

Există două motive pentru care capacitatea necesară de încălzire a unei perdele de aer este considerabil mai scăzută decât ceea ce cazanul central din clădire (fără perdea de aer) ar trebui să producă. În primul rând, perdeaua de aer reduce substanţial pierderile de căldură către exterior. În al doilea rând, perdeaua de aer încălzeşte aerul care intră imediat la sursă (la uşă), producând o temperatură mult mai bine distribuită în toată clădirea. Acest lucru face aprovizionarea cu energie mult mai eficientă. Cu alte cuvinte: perdelele de aer economisesc energie!

Presupunând un anumit flux de ventilaţie, capacitatea necesară de încălzire, a perdelei de aer este, în principiu, egală cu aerul rece care intră prin intermediul ventilaţiei. Orice altă supracapacitate va fi în beneficiul zonei interioare şi poate fi folosită ca o încălzire suplimentară.


Tehnologia CA

Temperaturile exterioare scăzute necesită o capacitate mai mare de încălzire pentru a încălzi aerul rece care intră pe perioada de iarnă. Perdelele de aer convenţionale cresc capacitatea prin creşterea vitezei de refulare a aerului (vezi figura 2). Cu mai bine de opt ani în urmă, s-a crezut că este mai bine să se crească lăţimea de refulare (grosimea fluxului de aer) decât să crească viteza de refulare [2]. Această tehnologie patentată CA (Viteză Constantă a Aerului) a fost rafinată şi folosită la perdeaua de aer CA. Munca îmbunătăţită a perdelei de aer CA este demonstrată mai jos.

Perdea de aer convenţională
Perdea de aer cu tehnologia CA
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3



Figura 2. Diagrame ale principiilor perdelelor de aer convenţionale (mărind viteza de refulare) şi perdele de aer folosind tehnologia CA (lărgind fluxul de aer).




Lărgirea fluxului de aer

Eficienţă constant ridicată

Când capacitatea de încălzire necesară este ridicată, pentru o perdea de aer convenţională, viteza de refulare va fi mărită. Totuşi, creşterea vitezei de refulare face, de asemenea, ca fluxul de aer să se ciocnească de podea. Fluxul de aer va fi apoi divizat în două părţi. Partea care va scăpa către zona exterioară se va irosi, deci este o pierdere şi mai mare de căldură. Acest lucru arată că o viteză mare de refulare rezultă într-o eficienţă scăzută. De asemenea, turbulenţele fluxului de aer cauzează o eficienţă redusă.

O capacitate mare de încălzire a perdelei de aer poate fi de asemenea realizată, prin lărgirea fluxului de refulare - la o rată mai mare a volumului de aer - prin pornirea automată a amortizorului. Acesta va creşte alimentarea cu căldură, în timp ce viteza de refulare rămâne neschimbată. Avantajul acestei soluţii: fluxul de aer are un impact mai mare asupra podelei, deci aerul cald furnizat va fi folosit în totalitate pentru condiţionarea aerului rece care intră. La sfârşit, este obţinut acelaşi scop, dar folosind mai puţină energie decât perdelele de aer convenţionale.

Un studiu comparativ dintre perdelele de aer convenţionale şi perdelele de aer CA a fost efectuat prin simulări pe computer în colaborare cu Universitatea din Groningen, Olanda (vezi publicaţia TVVL [1] pentru o explicaţie a modelului CFD, dezvoltat de universitate). Acest studiu a comparat o perdea de aer convenţională cu o perdea de aer CA pentru o anumită situaţie a uşii (înălţime de 2.5m, temperatura exterioară de 5°C, temperatura interioară de 20°C, o uşoară subpresiune în interiorul magazinului). Temperaturile arătate în figura 3 demonstrează că, în cazul unei viteze mari de refulare, o parte din capacitatea de încălzire scapă, în timp ce căldura produsă de perdeaua de aer cu curent extins este în beneficiul zonei interioare.



Figura 4 arată eficienţa ambelor tipuri de perdele de aer cu o rată mare a volumului de refulare a aerului. Perdeaua de aer convenţională are o lăţime de refulare de 10 cm şi o viteză de refulare mărită, pe axele orizontale. Perdeaua de aer folosind tehnologia CA are o viteză de refulare de 5m/s şi o lăţime de refulare mărită pe axele orizontale.
La o rată prea mică a volumului de aer, perdeaua de aer este prea slabă şi fluxul de aer este împins afară, de aerul cald din interior (aşa numita “îndoire exterioară”, vezi [1]). Ca rezultat, căldura pierdută va creşte şi astfel se explică eficienţa negativă.




Figura 3. Temperaturile de lângă uşă cu a) flux de aer îngust, cu viteza de refulare de a aerului ridicată şi b) flux de aer larg cu o viteză de refulare a aerului scăzută. Ambele perdele de aer au aceeaşi rată a volumului de aer şi aceeaşi capacitate de încălzire. Săgeţile arată viteza aerului şi direcţia.
Când perdeaua de aer este suficient de puternică, va salva energie cu o eficienţă optimă.
Dacă perdeaua de aer este activată la o setare mai ridicată în anumite condiţii, eficienţa perdelei de aer folosind tehnologia CA rămâne ridicată, în timp ce eficienţa unei perdele de aer convenţionale, în mod cert, va scădea. În scopul menţinerii unei eficienţe ridicate, este recomandat să se mărească capacitatea de încălzire prin lărgirea fluxului de aer.
Confort ridicat în zona de interior

Pe lângă reducerea pierderilor de căldură, o altă caracteristică importantă a perdelei de aer este încălzirea aerului rece care intră, astfel încât mişcările aerului din interiorul clădirii nu sunt resimţite ca şi curent. Deci, este important de aflat care sunt efectele unei perdele de aer cu tehnologia CA asupra confortului interior.
Cel mai critic pentru problemele în ceea ce priveşte curentul, este fluxul de aer de deasupra podelei, mai precis la înălţimea gleznei. Din cauza vitezelor locale mai mari din spatele uşii, cerinţele de confort întocmite de Fanger sunt prea stricte. Viteze mari de refulare a aerului sunt permise la nivel local.

Pentru a evalua gradul de confort din zona din spatele uşilor deschise, un grup de persoane de testare au fost rugate să-şi spună opinia şi să claseze confortul pentru un flux de aer cu o anumită viteză şi temperatură, ca: slab, rezonabil sau bun.

Figura 4. Eficienţa unei perdele de aer convenţionale comparată cu o perdea de aer folosind tehnologia CA. Perdeaua de aer convenţională are o lăţime de refulare de 10 cm şi o viteză de refulare mărită. Perdeaua de aer cu tehnologia CA are o viteză de refulare de 5m/s şi o lăţime de refulare mărită.

Perdea de aer cu tehnologia CA
Perdea de aer convenţională
Rată volum de aer refulat
Eficienţa
Viteza aerului (m/s)
Temperatura aerului (˚°C)
Confort slab
Confort rezonabil
Confort bun



Figura 5. Zone de confort într-o zonă cu uşă deschisă

În figura 5 se prezintă zone diferite în funcţie de temperatura aerului şi viteza acestuia.
Într-o zonă testată, vitezele aerului şi temperaturile aerului din interior au fost măsurate cu o uşă deschisă şi cu o perdea de aer la 3 capacităţi diferite (5; 7.5 şi 10 kW pe m lăţimea uşii). Lăţimea şi viteza de refulare a perdelei de aer au fost schimbate dintr-un flux de aer îngust şi rapid într-unul larg şi încet.

Utilizând zonele de confort, gradul de confort din zona interioară este determinat prin intermediul măsurării vitezelor aerului şi a temperaturilor. Rezultatele arătate în tabelul 1, în mod clar demonstrează mai mult confort atunci când este folosit un flux de aer larg şi încet, în primul rând datorită vitezei moderate de refulare a aerului din dreptul podelei din zona interioară care nu produce curent.

Lărgind fluxul de aer (şi reducând viteza de refulare) nu poate fi exagerat deoarece, la un anumit punct, viteza de refulare devine prea slabă pentru a atinge podeaua, ţinând departe separarea temperaturii.
Confort de trecere ridicat

Un rezultat suplimentar, dar nu nesemnificativ al tehnologiei CA este confortul de trecere. Cum viteza de refulare a perdelei de aer rămâne scăzută, trecerea fluxului de aer este acceptabilă la toate setările. Trecând prin dreptul perdelei de aer, este greu de remarcat, în ciuda temperaturii adecvate de separare dintre climatul interior şi cel exterior.
Controlul temperaturii de refulare a aerului.

Perdelele de aer trebuie să aibă o anumită capacitate de încălzire pentru a încălzi aerul care intră până la un anumit nivel confortabil. Temperatura ideală de refulare este de 35°C pentru că aceasta face ca fluxul de aer să se resimtă ca unul confortabil şi cald.

Tabel 1 Confort la diferite setări ale perdelei de aer
Capacitate
Lăţime de refulare (cm)
Viteza de refulare (m/s)
Confort
Rezonabil
Slab
Bun

Dacă este necesară o capacitate de încălzire mai mare (temperatura exterioară scăzută sau căldura suplimentară a zonei interioare), fluxul de aer poate fi lărgit sau temperatura de refulare poate fi crescută. Totuşi, de regulă, temperatura de refulare nu ar trebui să depăşească 40°C, pentru că un flux de aer mai fierbinte nu va putea atinge podeaua.


Figura 6 arată că o perdea de aer care este prea fierbinte, iroseşte tot aerul cald (în consecinţă, o eficienţă negativă!).

Acesta este motivul pentru care se recomandă instalarea unei perdele de aer cu un control al temperaturii de refulare pentru a preveni valorile prea mari.



Concluzii


Perdelele de aer convenţionale măresc capacitatea de încălzire prin mărirea vitezei de refulare. Perdelele de aer folosind tehnologia CA (lărgirea fluxului de aer) are câteva avantaje, în comparaţie cu perdelele de aer convenţionale. La setări ridicate ale perdelei de aer folosind tehnologia CA, eficienţa rămâne ridicată, confort este mai mare în zona interioară şi perdeaua de aer se resimte mult mai confortabil atunci când se trece prin dreptul ei. În plus, controlul temperaturii de refulare asigură că perdeaua de aer îşi menţine caracteristicile de separare a temperaturii pentru a face ca climatul interior să beneficieze de alimentarea cu căldură de la perdeaua de aer.

Figura 6 a) Operare normală la o temperatură de refulare de 35°C şi b)  îndoire exterioară la o temperatură de refulare de 50°C. 


Bibliografie
[1] ir. B. E. Cremers, ‘Computersimulaties voor klimaatscheidingsproducten’. Revista TVVL,  august 2000.
[2[ ir. P.J.J.H Ligtenberg, ‘Innovatief luchtgordijn door technologisch onderzoek’. Revista TVVL, octombrie 1994.
Biddle bv
P.O. Box 15
NL – 9288 ZG Kootstertille
Olanda
Ţel.: + 31 – 512 33 55 55
Fax.: + 31 – 512 33 14 24
E-mail: biddle@biddle.nl





Digg this   Slashdot Slashdot   Del.icio.us   StumbleUpon   Yahoo MyWeb   Google Bookmarks   Twitter   Facebook

Noteaza       Slab   Bun
 Print       Email      IM