Niewidzialna bariera – kurtyny powietrzne

Kurtyny powietrzne nazwę wzięły od stosowanych kiedyś w wejściach do ogrzewanych budynków zasłon, wykonywanych głównie z sukna. Pierwsze kurtyny mechaniczne zastosowano ponad 100 lat temu – były to nagrzewnice z wentylatorami umieszczone pod podłogą lub w suficie.

Nie były one jednak tanie i wymagały częstego czyszczenia. Dopiero skonstruowanie kurtyny kompaktowej wyznaczyło nowy kierunek w stosowaniu w budynkach tych powietrznych przegród.

Standardem są obecnie kompaktowe urządzenia, które instaluje się bezpośrednio nad drzwiami, ze strumieniem powietrza skierowanym w dół albo po bokach wjazdów, ze strumieniem skierowanym w bok (poziome, pionowe). Oferowane są w wersjach z podgrzewem powietrza (ciepłe – elektryczne i wodne) lub bez podgrzewu (zimne), mają też różne rozwiązania techniczne kierowania strumieniem – jego zasięgiem i kształtem, dostępne są nawet wielostrumieniowe.

W przejściach i drzwiach, z których korzystają ludzie, stosuje się przeważnie kurtyny ciepłe, a w bramach dla pojazdów – chłodne. Gdy budynek jest ogrzewany, kurtyny zapobiegają powstawaniu przeciągów i stratom ciepła, a latem wnikaniu ciepłego powietrza do chłodzonych i klimatyzowanych pomieszczeń.

Pozornie wydawać by się mogło, że kurtyna chroni tylko drzwi, nad którymi jest zamontowana, co rodzi pytanie: ile tymi drzwiami może uciec ciepła? Jednak tak się dzieje tylko w obiekcie bardzo szczelnym, czyli bez okien i systemu wentylacji.

W wielu budynkach, zwłaszcza wielopiętrowych i wysokich, straty energii (ciepła lub chłodu) z powodu niekontrolowanego przepływu powietrza przez drzwi i bramy mogą być bardzo duże, gdyż napływające powietrze wypiera to wewnętrzne nie tylko otworem z kurtyną, ale też z całej kubatury poprzez szczeliny, otwarte okna i system wentylacji.

Skuteczność działania

W praktyce kurtyny nie są w stanie w 100% pokryć strat spowodowanych przez niekontrolowany napływ powietrza do obiektu, m.in. z tego powodu, że same też zużywają energię i wytworzenie w urządzeniu strumienia powietrza o takiej intensywności (prędkości i objętości) oraz temperaturze, żeby całkowicie zatamować przepływ przez otwór, byłoby zbyt drogie i powodowało duży dyskomfort przechodniów.

Optymalnie dobrane i poprawnie zamontowane kurtyny umożliwiają ograniczenie strat energii z powodu niekontrolowanego napływu powietrza o ok. 80% przy drzwiach niskich − 2,5–3 m i ok. 30% przy drzwiach wysokich – 6–7 m (rys. 1).

W przypadku drzwi wysokich, zwłaszcza tych, przez które przejeżdżają pojazdy, często lepszym rozwiązaniem są kurtyny boczne z poziomym strumieniem powietrza – wymagany zasięg nie musi wówczas wynosić 7 m w pionie, ale dwukrotnie po 3,5 m w poziomie, tym samym nie ma potrzeby stosowania urządzeń o tak dużych parametrach, a skuteczność jest o wiele większa.

Skuteczne działanie kurtyn zależy też od systemu wentylacji w budynku – np. wentylacja wywiewna bez nawiewu mechanicznego może powodować na tyle duże różnice ciśnień, że w praktyce nie podoła im żadna kurtyna.

Podobnie może być, gdy w obiekcie zastosowano stanowiska z miejscową wentylacją wyciągową wyrzucającą powietrze na zewnątrz bez zbilansowania tego nawiewem mechanicznym. Inną kwestią mającą istotny wpływ na skuteczność kurtyn jest tzw. efekt kominowy w budynku wielokondygnacyjnym, który powstaje w wyniku otwarcia okna na klatce schodowej lub klap oddymiających czy świetlików w dachu.

Zastosowanie

Kurtyny stosuje się w często otwieranych bramach w halach magazynowych, przemysłowych i chłodniach oraz w drzwiach budynków publicznych, biurowców, banków, obiektów handlowych, hoteli, a nawet małych sklepów.

Powszechna jest świadomość konieczności zapobiegania ucieczce ciepłego powietrza przez często otwierane drzwi w małych obiektach handlowych, ale ta ochrona powinna być stosowana też wtedy, gdy są one chłodzone, jest również barierą dla owadów. Schłodzenie powierza wymaga trzykrotnie więcej energii niż jego podgrzanie o taką samą wartość – kurtyny pomagają redukować te wydatki.

W kurtynach stosuje się różne rozwiązania nawiewu powietrza. Najczęściej jest to nawiew z góry – taki system preferowany jest w obiektach handlowych i użyteczności publicznej. W wielu urządzeniach strumień jest tak kształtowany, żeby ok. 30% wydmuchiwanego powietrza było kierowane na zewnątrz pomieszczenia, a miejsce rozszczepienia strumieni znajduje się na linii drzwi lub w niewielkiej odległości od niej w kierunku zewnętrznym.

Stosuje się też kurtyny dwuczłonowe – ze strumieniami zimnym i ciepłym o równej prędkości po obydwu stronach drzwi. Tworzą one pomiędzy sobą strefę powietrza, która nie ulega mieszaniu. Nawiew ciepłego powietrza z dołu jest najskuteczniejszy z punktu widzenia wymiany ciepła, jednak strumień powietrza jest uciążliwy dla osób przechodzących oraz w eksploatacji, bo urządzenie może wymagać częstego czyszczenia.

Stosowane są także połączenia kurtyn i śluz tworzonych przez podwójne drzwi otwierane automatycznie. Do drzwi obrotowych oferowane są specjalne deflektory, które równomiernie rozprowadzają powietrze na całej długości łuku wejściowego.

Przesłanki doboru i montaż

Najważniejsze jest precyzyjne określenie celu stosowania: czy tylko oszczędność energii, czy także komfort, czy może komfort, oszczędność energii i wkomponowanie urządzenia w aranżację obiektu.

Jeśli celem jest tylko oszczędzanie energii, nie jest konieczny podgrzew powietrza. W praktyce jednak dąży się zwykle również do zapewnienia komfortu przechodzącym osobom i wkomponowania urządzenia w wystrój obiektu. Dlatego kurtyny wyposażane są w grzałki elektryczne lub wodne wymienniki ciepła i mają różne kształty i obudowy.

Stosuje się zwykle podgrzewanie o 10–15 lub 20–25°C. Wyższa temperatura nie wpływa na skuteczność działania kurtyny i daje „tylko” większe poczucie komfortu. Stosuje się także regulację temperatury powietrza nawiewanego w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego.

Dobór kurtyn powietrznych powinien być też poprzedzony analizą uwzględniającą m.in. charakter (przeznaczenie) obiektu i rodzaj wentylacji, różnice temperatur wewnątrz i na zewnątrz, wysokość budynku i jego szczelność.

Wielu producentów urządzeń zaleca, by przy doborze kurtyn przyjmować czynny zasięg strumienia na pełną wysokość, a przy nawiewie z obu boków na połowę szerokości otworu. W praktyce kurtyny dobiera się tak, aby powstrzymać niekontrolowane przenikanie powietrza z prędkością do 4 m/s.

Przy takiej maksymalnej prędkości wnikania do wnętrza i czynnym zasięgu kurtyny 2–2,5 m dla utworzenia skutecznej bariery na powierzchni 1 m² otworu potrzeba 1000–1500 m³/(m²/h), a dla zasięgów 3,5–4,5 m ok. 2000 m³/(m²/h).

Zalecane początkowe prędkości nawiewu powietrza z kurtyn w zależności od wysokości i szerokości otworów wynoszą: 5–15 m/s przy nawiewie z góry, 7–15 m/s przy nawiewie z boków i 2–4 m/s przy nawiewie z dołu.

W obiektach z nadciśnieniem i równowagą ciśnienia zaleca się stosowanie kurtyn, których strumień powietrza tworzy walec opadający w dół z odchyleniem kilkunastu stopni od pionu w kierunku drzwi, a następnie kieruje się po podłodze w kierunku pomieszczenia na głębokość kilku metrów, unosi do góry i tam jest zasysany przez kurtynę.

W tym rozwiązaniu powietrze początkowo lekko się schładza, a później jest ogrzewane do temperatury wnętrza i od takiej temperatury podgrzewa je kurtyna. Jeśli w obiekcie występuje podciśnienie, takie rozwiązanie nie będzie stanowić skutecznej bariery i z tego powodu zalecane są kurtyny ze strumieniem powietrza w kształcie walca, który krąży praktycznie tylko nad zawieszoną kurtyną w kierunku od wewnątrz pomieszczenia w stronę drzwi, na granicy otworu unosi się do góry i tam jest ponownie zasysany.

Taka organizacja ruchu powietrza wymaga większych wydajności urządzeń i mocy nagrzewnic, gdyż krążące powietrze wracające do kurtyny jest schłodzone. W obiektach z podciśnieniem same kurtyny w wielu przypadkach nie są w stanie stworzyć skutecznej bariery i zaleca się stosowanie śluz sprzężonych z ich pracą.

W kurtynach stosuje się też dwa odrębne strumienie. Jeden tworzy walec do strony wejścia i nie jest podgrzewany − kurtyna tworzy go, tłocząc powietrze w dół, dociera on do podłogi, a następnie unosi się i jest ponownie przez kurtynę chwytany.

Drugi strumień powstaje po przejściu przez nagrzewnicę kurtyny i po odbiciu się od podłogi w kierunku drzwi kieruje się praktycznie pionowo ku górze i trafia na nagrzewnicę w kurtynie. Ta organizacja przepływów ma zastosowanie zwłaszcza tam, gdzie w niewielkiej odległości od wejścia znajdują się miejsca pracy.

O obudowie i montażu w wielu wypadkach decydują nie tylko względy techniczne, lecz także estetyczne. Oferowane obudowy kurtyn i różne wersje umożliwiają ich szerokie stosowanie bez uszczerbku dla wystroju wnętrz, a niekiedy są wręcz istotnymi elementami dekoracyjnymi wejść i holów. Jednak przy wyborze nie można zapominać o podstawowym celu ich stosowania – tworzeniu bariery dla niekontrolowanego napływu powietrza do obiektu.

Oprac. red. na podstawie materiałów producentów urządzeń