Zapobieganie stratom ciepła i chłodu w obiektach publicznych

Wejścia do budynków użyteczności publicznej są stale narażone na napływ powietrza z zewnątrz z uwagi na duże natężenie ruchu osób wchodzących i wychodzących, co zimą może powodować spore straty ciepła, a latem – schłodzonego powietrza. Żeby zapobiec niekontrolowanemu przepływowi powietrza przez drzwi wejściowe, montuje się kurtyny powietrzne.

Według wspartego symulacją CFD badania przeprowadzonego przez Liangzhu Wanga [1] zastosowanie kurtyn powietrza w przypadku konkretnego obiektu pozwala uzyskać do 2,2% oszczędności w kosztach eksploatacji budynku.

Eksperyment został przeprowadzony na bazie modelu budynku biurowego o powierzchni 4982 m². W obiekcie tym wentylacja realizowana jest przez system VAV z układem chłodzenia z bezpośrednim odparowaniem.

Na potrzeby symulacji wybrano trzy lokalizacje budynku: w Baltimore, Miami oraz w Atlancie.

Autor zwrócił uwagę, że oszczędności byłyby większe, gdyby symulacje zostały przeprowadzone dla chłodniejszego klimatu.

Te parę procent oszczędności daje jednak spore kwoty – np. wyliczenia dla warunków polskich wskazują, że może to być ok. 50 zł dzienne w przypadku obiektu handlowego o kubaturze 4000 m³ [3]. Jeśli pracuje on 7 dni w tygodniu, zyskujemy potencjalnie ok. 18 tys. zł rocznych oszczędności na chłodzeniu i ogrzewaniu.

Realizacja z pompą ciepła

Żeby więcej zaoszczędzić na kosztach eksploatacji, poszukuje się nowych rozwiązań, np. wykorzystujących pompy ciepła.

Na rynku pojawiły się i są już z powodzeniem stosowane kurtyny powietrzne połączone z pompami ciepła. Przykładem jest szpital w Wielkiej Brytanii – Southend University Hospital, który w latach 2012–13 przyjął 30 tys. pacjentów [2].

W 2013 r. brytyjski Departament Zdrowia postanowił przeznaczyć 50 mln funtów na ograniczenie zużycia energii i emisji dwutlenku węgla w szpitalach w Anglii i Walii.

Zarząd szpitala w Southend-on-Sea zdecydował o przekazaniu dotacji na potrzeby oddziału, na który trafiają pacjenci z wypadków. Zanim jednak oddział otrzymał pieniądze, jego kierownictwo musiało podać, w jaki sposób zostaną one wykorzystane oraz zaprezentować korzyści i czas, w jakim inwestycja się zwróci.

Zdecydowano się na wymianę kurtyn powietrznych nad bramami wejściowymi oddziału, które były dotychczas bardzo nieefektywną barierą dla napływu powietrza z zewnątrz.

Ze względu na brak instalacji ciepłej wody w pobliżu wejść do budynku postanowiono skorzystać z rozwiązania będącego połączeniem kurtyny powietrznej i pompy ciepła.

Dodatkowo dla poprawy sterowania kurtyną zamontowano wewnątrz holu naścienne czujniki temperatury. Kurtyny podłączone są także do systemu BMS w szpitalu, co ułatwia regulację ich pracy oraz kontrolę.

Urządzenia zostały zaskakująco szybko zamontowane – całość instalacji podłączono w ciągu ok. 5 godzin.

Według przedstawicieli oddziału ratunkowego szpital zmniejszy emisję dwutlenku węgla o 20 ton rocznie, a inwestycja zwróci się po 3 latach. Deklarują oni także niższe koszty zużycia energii – w porównaniu z elektrycznymi kurtynami powietrznymi wydatki na energię elektryczną do zasilania są niższe o 72%.

Kurtyno-nagrzewnice i nagrzewnice powietrza

W małych sklepach czy butikach montaż kurtyny nad drzwiami wejściowymi może nie wystarczyć do zapewnienia komfortowej temperatury wewnątrz pomieszczeń. Konieczne jest wydajne źródło ciepła – mogą to być nagrzewnice lub promienniki.

Można również zamontować kurtyno-nagrzewnicę, czyli urządzenie, w którym połączono budowę kurtyny powietrznej i nagrzewnicy powietrza. Działa ono w ten sposób, że jeden strumień powietrza przepływa pionowo i służy do stworzenia bariery w drzwiach przed napływem powietrza z zewnątrz, a drugi strumień jest ogrzewany i kierowany pod znacznym kątem – ma docierać w głąb pomieszczenia. Tym samym za pomocą jednego urządzenia można zarówno blokować przepływ powietrza przez drzwi, jak i ogrzewać całe pomieszczenie.

Rozwiązanie to może być z powodzeniem stosowane w niewielkich sklepach, w których nie zawsze opłaca się montować oddzielne urządzenie grzewcze ze względu na zajmowaną przez nie przestrzeń.

Kurtyno-nagrzewnica może być także uzupełnieniem dla systemu grzewczego obiektu.

Jeżeli jednak instalacja taka nie zapewni oczekiwanego komfortu, zaleca się montowanie dodatkowych urządzeń, takich jak nagrzewnice ścienne, które szybko dogrzeją powietrze wewnątrz.

W przypadku istniejącej w budynku instalacji wentylacji możliwe jest zastosowanie nagrzewnic kanałowych.

Straty ciepła powstające w trakcie otwierania drzwi są szczególnie duże w budynkach użyteczności publicznej, czyli obiektach handlowych, biurowych, służby zdrowia, urzędach czy szkołach.

Bez odpowiedniego systemu ochrony i ogrzewania powietrza trzeba się liczyć z pewnymi kosztami eksploatacyjnymi w ciągu roku.

Obecnie stawia się też silny nacisk na rozwiązania ekologiczne i energooszczędne. Kurtyny powietrzne mogą być z powodzeniem zasilane przez pompę ciepła, co pokazuje przykład z Wielkiej Brytanii.

Polskie szpitale na każdym kroku szukają oszczędności – przy odpowiednim wsparciu i dotacjach warto inwestować w proste rozwiązania, które przyniosą korzyści w trakcie późniejszej eksploatacji obiektu.

Literatura

1.  Wang L., Investigation of the Impact of Building Entrance Air Curtain on Whole Building Energy Use, AMCA International.
2. www.adcock.co.uk.
3. www.vts.pl.
4. Materiały producentów kurtyn powietrznych i nagrzewnic.