Nietypowe zastosowania kurtyn

Kurtyny powietrzne możemy zobaczyć obecnie praktycznie nad każdym wejściem do galerii handlowej, supermarketu czy obiektów użyteczności publicznej. W zimie zapobiegają ucieczce ciepłego powietrza z budynku przez drzwi, a latem chronią przed jego napływem z zewnątrz do klimatyzowanej przestrzeni. Także w magazynach czy zakładach przemysłowych konieczne jest montowanie kurtyn w bramach wjazdowych, aby zapobiec napływowi powietrza z zewnątrz, gdy brama jest otwarta przez dłuższy czas.

Jednak dzięki temu, że wytwarza strumień powietrza tworzący niewidzialną, ale solidną barierę, kurtyna może być także wykorzystywana w laboratoriach do oddzielania stref, w których emitowane są drażniące lub szkodliwe opary, od tych, w których powietrze jest czyste. Jest to bardzo ważne, bo zabezpiecza przed przedostawaniem się niebezpiecznych związków w głąb budynku w momencie otwarcia drzwi.

Strefy dla palaczy

Ponieważ strumień powietrza wytwarzany przez kurtynę może stanowić barierę przed przepływem oparów chemicznych, równie dobrze można to wykorzystać do wydzielenia stref dla palących, np. w restauracjach.

W krajach, w których nie ma obowiązku konstrukcyjnego wydzielania pomieszczeń dla palaczy, takie rozwiązania są brane pod uwagę. Dobór kurtyny i ustalenie dla niej przepływu powietrza wymaga starannego przemyślenia i wyliczenia ilości dymu po stronie strefy palących.

Źle dobrane i ustawione urządzenie może skutkować niekontrolowanym przepływem dymu do strefy dla niepalących. O ile kurtyna montowana w drzwiach wejściowych czy bramach może nawiewać powietrze o dużych prędkościach, np. dochodzących do 16 m/s, o tyle zupełnie inaczej wygląda sytuacja, gdy strumień ma być barierą rozdzielającą dym od strefy dla niepalących.

Jeśli kurtyna zawieszona jest na wysokości 3 m, a różnica temperatury pomiędzy przestrzenią dla palaczy a strefą wolną od dymu jest niższa niż 5°C, zalecana prędkość wynosi ok. 0,7 m/s. Zbyt duża prędkość może wywołać rozbicie strumienia w strefie przypodłogowej i dym dostanie się wówczas do przestrzeni dla niepalących [1]. Dlatego ważne jest, by przepływ był możliwie zbliżony do laminarnego.

W literaturze można odnaleźć publikacje dotyczące symulacji CFD przedstawiające sposób rozkładu strumieni w zależności od różnych wariantów (rys.):

1. brak działającej kurtyny oraz instalacji wywiewnej w strefie dla palących,
2. brak działającej kurtyny, działa wentylacja,
3. działa kurtyna, brak wentylacji,
4. działa zarówno kurtyna, jak i wentylacja wywiewna.

Wnioski z symulacji są takie, że aby możliwe było skuteczne odseparowanie dymu przy zastosowaniu samego wywiewu, instalacja musiałaby pracować ze sporą wydajnością.

Praca samej kurtyny także nie zapewnia wystarczającej bariery, ponieważ powietrze wraz z dymem z zanieczyszczonej strefy jest indukowane do przestrzeni dla niepalących.

Najlepszym rozwiązaniem, zapewniającym optymalną ochronę, jest wariant ostatni, w którym wentylacja wywiewna wspiera pracę kurtyny. Dzięki temu możliwe jest odseparowanie dwóch przestrzeni, przy czym kurtyna może pracować na najmniejszej wydajności, a wentylacja nie musi być intensywna.

Dobrze jest też, jeśli strumień wywiewany po stronie palących jest nieco większy niż nawiewany w strefie wolnej od dymu.

Porównując wariant z zastosowaniem wentylacji wywiewnej z kurtyną lub bez, różnica w działaniu wentylacji daje od 4 do 10 razu więcej oszczędności przy pracy. Kurtyna będzie także najbardziej skuteczna, jeżeli powietrze zasysane, a następnie przez nią nawiewane pobierane będzie ze strefy dla palących.

W literaturze można znaleźć informacje dotyczące przeprowadzanych już symulacji CFD [2] – wnioski dla budynku uniwersyteckiego w Holandii były takie, że w zgodzie z zasadami projektowania instalacji wywiewnej dla strefy liczącej maksymalnie 40 palaczy należy zapewnić wyciąg o strumieniu 1500 m³/h. Dla takiego przypadku optymalna będzie kurtyna, w której prędkość przepływu powietrza wynosi 0,75 m/s.

Ochrona ppoż.

Kurtyny powietrze sprawdzają się nie tylko przy separacji stref dla palaczy. Jako że mogą służyć blokowaniu rozprzestrzeniania się dymu, można je także stosować w tunelach drogowych lub długich i wąskich przestrzeniach w budynku jako ochronę przeciwpożarową.

W Polsce takie rozwiązanie jest niepopularne, ale badania w tym kierunku i różnego rodzaju symulacje były już przeprowadzane. Kurtyna, wytwarzając odpowiednie ciśnienie, blokuje rozprzestrzenianie dymu i umożliwia tym samym wydzielanie stref niezadymionych [3]. Kurtyna jednakże nie będzie stanowiła żadnego zabezpieczenia, jeżeli prędkość na wylocie oraz kąt nachylenia kierownic powietrza zostaną źle dobrane.

Według dostępnych w literaturze informacji dotyczących symulacji [3] badano warianty, gdy struga powietrza nawiewanego przez kurtynę miała prędkość 10 m/s, szczelina 10 cm, zmieniały się zaś kąty nachylenia strugi – od 0 do 30°. Efekt był taki, że dla 0 oraz 20° dym przedostawał się przez kurtynę i mieszał z czystym powietrzem. Za kurtyną temperatura dymu spadała, ale znacznie lepszy efekt można było uzyskać, jeżeli nachylenie wynosiło 30°. Dla tego przypadku dym przedostaje się jedynie w niewielkim stopniu i tylko w warstwie przypodłogowej.

Wnioski z symulacji są takie, że kurtyna może z powodzeniem realizować funkcję wydzielenia stref niezadymionych, które w sytuacji pożaru umożliwiają ewakuację i ułatwiają pracę ekipom ratowniczym.

Muzea

Separacja dymu to nie jedyna możliwość zastosowania kurtyn. Mogą one wytwarzać strumień powietrza stanowiący skuteczną barierę oddzielającą dwa mikroklimaty o innych parametrach. W związku z tym można je wykorzystać w muzeach do ochrony eksponatów i zachowania odpowiednich parametrów w ich otoczeniu. Obiekty takie mają wyśrubowane wymagania dotyczące jakości powietrza, szczególnie wilgotności.

Ciekawym przykładem zastosowania kurtyn jest muzeum Hermitage w Amsterdamie [1], gdzie problemem były m.in. wysokie drzwi otwierane na zewnątrz, przez co powietrze zewnętrzne mogło zaburzać parametry klimatu wewnątrz obiektu. Dlatego w wejściu zamontowano kurtyny przemysłowe, ustawiając przy tym wysokie prędkości przepływu.

Chińskie Muzeum Terakotowej Armii (Museum of Qin Terracotta Warriors and Horses) każdego roku odwiedza ponad 5 mln ludzi. Żeby lepiej chronić eksponaty, w ramach modernizacji zaproponowano wykorzystanie kurtyn powietrza, które mają zapobiec napływowi ciepła pochodzącemu od odwiedzających.

Innym przykładem może być Królewskie Muzeum Sztuk Pięknych w Antwerpii, gdzie zastosowano kurtyny zimne zamontowane w suficie nad obrazami [4]. Takie rozwiązanie ma zapewnić wysoką jakość ochrony obiektów muzealnych przy możliwie niskim zużyciu energii. Wentylacja w obiekcie została bowiem zaprojektowana na warunki optymalne, a restrykcyjne parametry powietrza utrzymywane są jedynie miejscowo, tam, gdzie to konieczne.

Muzealne obiekty wymagają także zastosowania jak najlepszych kurtyn w wejściu do budynku. Muszą one działać jak najbardziej efektywnie, a przy tym wpasowywać się w architektoniczną wizję obiektu.

W Polsce jednym z najnowocześniejszych obiektów muzealnych, w którym podstawowym kryterium wyboru urządzeń był ich dyskretny wygląd oraz energooszczędność, jest Muzeum Historii Żydów Polskich POLIN w Warszawie.

Dla branży sanitarnej zaprojektowanie i wykonanie rozwiązań, które zapewniałyby odpowiednie warunki w muzeum, a przy tym nie zaburzały architektury obiektu, jest niezwykle trudne. Kurtyny zamontowane w wejściu do budynku są praktycznie niewidoczne, a przy tym bardzo efektywne [5].

Podsumowanie

Kurtyny powietrzne są praktycznie najlepszym rozwiązaniem w przypadku wejść do hal przemysłowych, magazynów, chłodni czy galerii handlowych. Ich zastosowanie obniża straty ciepła powstające przy częstym otwieraniu drzwi. Funkcję, jaką pełnią, czyli wytworzenie niewidzialnej bariery dla przepływu powietrza, można z powiedzeniem wykorzystać także do innych celów. Nadal przeprowadza się różnego rodzaju symulacje, mające na celu znalezienie najbardziej optymalnych rozwiązań, które będą zarówno energooszczędne, jak i komfortowe, a w przypadku ochrony przeciwpożarowej – bezpieczne. Przyszłością dla kurtyn mogą być także obiekty o szczególnym przeznaczeniu i specyficznym mikroklimacie, jak np. muzea. Dzięki zastosowaniu tych urządzeń możliwe jest działanie wentylacji przy mniej rygorystycznych parametrach, co obniży koszty eksploatacji.

Literatura

1. www.biddle.com.pl.
2. Bokel M.J., Smoke separation with Air curtains analysed using CFD-simulations, Proceedings of Clima 2007 WellBeing Indoors.
3. Krajewski G., Kurtyna powietrzna jako bariera w przypadku pożaru, „Budownictwo i Architektura” nr 13(4), 2014.
4. www.royalhaskoningdhv.com.
5. Materiały firm: Dimplex, Nabilaton, Systemair, VBK i Ventia.