Dbając o komfort użytkowników oraz parametry realizowanych procesów technologicznych stosuje się różne rozwiązania. W dużych obiektach komercyjnych przy dużej częstości przepływu ludzi lub towarów należy zadbać o odpowiednią temperaturę w pomieszczeniach. Jednym z rozwiązań technologicznych pozwalającym utrzymać parametry termiczne w pomieszczeniu na zadanym poziomie jest kurtyna powietrzna.

Kurtyna powietrzna ma za zadanie wytworzyć barierę powietrzną, która zredukuje konwekcyjne straty ciepła (lub chłodu) do otoczenia poprzez drzwi wejściowe oddzielające pomieszczenia wewnętrzne od otoczenia.

Bilans energetyczny kurtyn powietrznych

W dużej mierze kurtyny powietrzne mają za zadanie takie ukierunkowanie masy ciepłego (lub zimnego) powietrza pobieranego z pomieszczenia, by jego straty do otoczenia były minimalne. Wspomagają one również obieg konwekcyjny w pomieszczeniu (sprowadzenie ciepłego powietrza na niższy poziom). Konstrukcje kurtyn powietrznych są zróżnicowane. Z racji funkcji jakie pełnią, ich rozmiary muszą być odpowiednio dobrane do wielkości otworów drzwiowych – długość kurtyn musi być tak dobrana, by przepływająca struga powietrza wyeliminowała straty ciepła na drodze konwekcyjnej.

Na rysunku 1. zilustrowano straty ciepła (rys. 1A) i straty chłodu (rys. 1B) na drodze konwekcyjnej. Pracę kurtyny powietrznej, z której napływający strumień porywa powietrze z otoczenia zilustrowano na rysunku 1C. Praca kurtyny, w której napływający strumień powietrza rozdzielany jest na dwa po odbiciu od podłoża przedstawiono na rysunku 1D. Optymalny kąt napływu regulowany jest kierownicami i powinien on zapewniać minimalne straty ciepłego powietrza do otoczenia.

Rys. 1. Krążenie powietrza w pomieszczeniach przy otwartych drzwiach wejściowych:
A) w pomieszczeniach ogrzewanych bez kurtyn;
B) w pomieszczeniach chłodzonych bez kurtyn;
C) w pomieszczeniach z kurtyną o zasysającym kącie napływu powietrza;
D) w pomieszczeniach z kurtyną o kącie napływu rozdzielającym strumień powietrza

Poniżej zapisano równania bilansu energii dla kurtyn powietrznych. - Dla kurtyny podgrzewanej wodą ogólny bilans energii można zapisać w postaci zależności:

Q = m_wc_p(T_in - T_out)

Q = m_kc_p(T_k - T_(p,sr)) 

(m_k + m_o) c_pT_(p,sr) = m_kc_pT_k + m_oc_pT_o

- Dla kurtyny podgrzewanej elektrycznie ogólny bilans energii można zapisać w postaci zależności:

Q= I x U

Q = m_kc_p(T_k - T_(p,sr))

(m_k + m_o)c_pT_(p,sr) = m_kc_pT_k + m_oc_pT_o

gdzie:

Q – strumień ciepła przekazywany od ciepłej wody do powietrza w kurtynie powietrznej;

m_w – masowe natężenie przepływu wody grzewczej;

c_p – ciepło właściwe;

T_in – temperatura wody grzewczej na dolocie;

T_out – temperatura wody grzewczej na wylocie;

m_k – masowe natężenie przepływu powietrza na wylocie z kurtyny;

T_(p,sr) – temperatura średnia panująca w pomieszczeniu;

T_k – temperatura powietrza podgrzanego na wylocie z kurtyny;

m_o – masowe natężenie powietrza dolotowego z otoczenia (lub wylotowego do otoczenia);

T_o – temperatura powietrza dolotowego z otoczenia (lub wylotowego do otoczenia);

Powyższe zależności można wykorzystać do doboru mocy cieplnej (chłodniczej) kurtyny powietrznej. 

Praktyczne aspekty eksploatacji kurtyn powietrznych 

Pomieszczenia chłodzone

(...)

Pomieszczenia ogrzewane

(...)

Podsumowanie

W pracy przedstawiono bilans energetyczny dla kurtyny powietrznej, który umożliwia poprawny dobór mocy grzewczej lub chłodniczej kurtyny powietrznej. Opisano również problemy, jakie występują podczas eksploatacji kurtyn w pomieszczeniach przechowalniczych jak i użyteczności publicznej. Opisano również główne wytyczne dotyczące poprawności eksploatacji kurtyn powietrznych.

dr inż. Robert MATYSKO
Instytut Maszyn Przepływowych
Polska Akademia Nauk

LITERATURA:
[1] SCHOMAKER R.: Kurtyna powietrzna do mroźni. Chłodnictwo i Klimatyzacja. nr 9/2010.
[2] BŁOCKA D.: Podstawy budowy i działania kurtyn powietrznych. Chłodnictwo i Klimatyzacja. nr 9/2010.