Bez najmniejszych wątpliwości, kurtyny powietrzne praktycznie zawsze towarzyszą wszelkiego rodzaju inwestycjom, polegającym na budowie obiektów użyteczności publicznej. Oczywiście, aby takie urządzenie prawidłowo działało, potrzeba kilku składowych, takich jak np. odpowiedni dobór, montaż czy poprawny sposób podłączenia samego urządzenia do instalacji ogrzewczej (jeżeli mówimy o kurtynach wodnych). Pomimo tego, że nie jest to wiedza tajemna, ani tym bardziej skomplikowana, wciąż zdarzają się błędy podczas projektowania bądź montażu kurtyn powietrznych. Dlatego własnie w poniższym artykule, będę chciał prześledzić z Tobą krok po kroku, cały proces związany z poprawnym zaprojektowaniem takiego urządzenia, uwzględniając oczywiście poprawny dobór oraz sposób podłączenia kurtyny do instalacji ogrzewczej.
Gdzie montować kurtynę powietrzną?
O bezwzględnym wymogu montowania kurtyn powietrznych mówi nam § 63. Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (czyli potocznych Warunków Technicznych), który brzmi:
§ 63. Wejścia z zewnątrz do budynku i pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi należy chronić przed nadmiernym dopływem chłodnego powietrza przez zastosowanie przedsionka, kurtyny powietrznej lub innych rozwiązań nieutrudniających ruchu. Wymagania te nie dotyczą dodatkowych wejść nieprzewidzianych do stałego użytkowania.
Zgodnie z powyższym, każde główne wejście z zewnątrz do pomieszczenia przeznaczonego na pobyt ludzi (czyli np. do sklepu), przy braku przedsionka powinno być zabezpieczone kurtyną powietrzną. Oczywiście możemy pominąć kurtynę, jeżeli zastosujemy inne, skuteczne rozwiązanie, ale bądźmy szczerzy – kurtyna powietrzna jest rozwiązaniem sprawdzonym, skutecznym oraz przede wszystkim pewnym… oczywiście jeżeli jest poprawnie zaprojektowana. 🙂
Oprócz absolutnego wymogu, jaki nakładają na nas Warunki Techniczne, jest jeszcze kilka innych przypadków, kiedy montaż kurtyny powietrznej jest zalecany. Jeżeli zastanawiasz się teraz, jakie konkretne przypadki mam na myśli to już spieszę z wyjaśnieniem.
Kurtyny powietrzne są przydatne we wszelkiego rodzaju pomieszczeniach, gdzie musimy utrzymywać odpowiednie parametry mikroklimatu, jak np. odpowiednią wilgotność powietrza w archiwach czy pomieszczeniach nadszybia kopalni. Oczywiście możesz teraz zapytać dlaczego, wiec pozwól, że najpierw porozmawiamy sobie o archiwach, gdzie są przechowywane dokumenty w formie papierowej. Jak łatwo możesz się domyślić, zbyt duża wilgotność lub nawet zbyt częste wahania się wilgotności nie są wskazane w takiego rodzaju pomieszczeniach, ponieważ wraz z upływem czasu doprowadzą one do nieodwracalnych zmian w strukturze komórkowej papieru, który jest materiałem higroskopijnym. Dlatego też, aby zapewnić dokumentom jak najlepsze warunki, co z kolei przełoży się na ich długą żywotność, stosuje się w takich pomieszczeniach odpowiednią obróbkę powietrza. Niewiele jednak ona pomoże, jeżeli archiwum będzie narażone na dopływ powietrza surowego, co będzie miało miejsce podczas każdego otwarcia drzwi. I tutaj właśnie przychodzi nam z pomocą kurtyna powietrzna, której silny strumień powietrza, zabezpieczy pomieszczenie przed niepożądanym dostaniem się do niego „intruza”.
Sytuacja z pomieszczeniami nadszybia niektórych kopalni, wygląda podobnie. To właśnie tutaj znajdują się windy, którymi miliony turystów zjeżdża w dół i to własnie tutaj istnieje ryzyko zaciągania surowego powietrza, aż do podziemnych korytarzy przez mikro szczeliny znajdujące się w szybie. Jaki tego może być skutek? Korozja oraz nieodwracalne zniszczenia dla wielu dzieł sztuki, które znajdują się na dole oraz które również potrzebują odpowiednich warunków mikroklimatu. Zastosowanie kurtyn powietrznych przed wejściami do takich pomieszczeń, przynajmniej w pewnym stopniu uchroni nas przed takimi zjawiskami.
Przypadków podobnych do powyższych jest oczywiście więcej, jednak nie sposób wszystkich ich tutaj omówić. Wierzę jednak, że pisząc jedynie o archiwach czy pomieszczeniach nadszybia kopalni dałem Ci trochę do myślenia i w przyszłości nie będziesz mieć większych problemów z poprawną oceną Twojego przypadku.
Oczywiście muszę tutaj zaznaczyć, że zastosowanie kurtyn powietrznych w takich pomieszczeniach nie rozwiąże problemu w stu procentach i nie wyeliminuje w całości infiltracji surowego powietrza z zewnątrz, ale z całą pewnością znacznie go ograniczy.
Jak działa kurtyna powietrzna?
Zasada działania kurtyny powietrznej jest bardzo prosta. Najprościej mówiąc posiada ona przede wszystkim wentylator oraz nagrzewnicę w przypadku kurtyn wodnych lub grzałkę w przypadku kurtyn elektrycznych. Powietrze wewnętrzne jest zasysane przez działający wentylator, następnie jest ona ogrzewane przy pomocy nagrzewnicy lub grzałki i z duża prędkością nawiewane. Odpowiednia prędkość tego powietrza powinna stanowić barierę dla powietrza zewnętrznego, które w innym wypadku mogłoby się dostać do pomieszczenia.
Wiele osób zastanawia się jak powinna działać kurtyna powietrza, tzn. czy powinna działać ciągłe czy powinna być sprzężona z drzwiami wejściowymi i uruchamiać się jedynie w momencie otwarcia drzwi. Jak łatwo możesz się domyślić, ile osób tyle zdań… Osobiście jednak uważam, że kurtyna powinna działać tylko i wyłącznie w momencie otwarcia drzwi, ponieważ jej głównym zadaniem jest uniemożliwienie przedostania się powietrza z zewnątrz do wnętrza.
Czasami zdarza się, że kurtyny wykorzystywane są również do ogrzewania pomieszczeń takich jak np. przeszklone przedsionki sklepów, gdzie nie ma miejsca na grzejnik. I o ile jeszcze jestem w stanie zrozumieć stosowanie w takich pomieszczeniach kurtyn wodnych wraz z zaworem regulacyjnym, który współpracuje z siłownikiem płynnym, o tyle nie jestem w stanie zrozumieć stosowania tutaj nagrzewnic elektrycznych, których regulacja mocy grzewczej jest albo niemożliwa, albo bardzo ograniczona, a właściciel lub najemca takiego obiektu z miesiąca na miesiąc płaci za bezsensownie zużytą energię.
Na zakończenie, wspomnę jeszcze, że kurtyna może nie być wyposażona ani w nagrzewnicę, ani w grzałkę elektryczną. Wówczas nazywana jest kurtyną zimną i pracuje tylko na powietrzu obiegowym.
Jak podłączyć kurtynę powietrzną do instalacji ogrzewczej?
Sposobów podłączenia wodnej kurtyny powietrznej do instalacji ogrzewczej jest kilka i tak naprawdę, nie ma rozwiązania, które byłoby zawsze idealne. Wszystko zależy od konkretnego przypadku, niemniej jednak istnieje kilka najpopularniejszych schematów, które są wykorzystywane w około 90 % przypadków. Dzisiaj chciałbym przedstawić Ci cztery takie schematy z omówieniem potencjalnych niebezpieczeństw, jakie niesie stosowanie pierwszych dwóch oraz przedstawić Ci jeden schemat, który można potraktować jako bonusowy…
Wariant A: wykorzystanie dwudrogowego zaworu regulacyjnego i zaworu równoważącego
Pierwszy z czterech wariantów, które chciałem Ci przedstawić to tanie oraz prawdopodobnie najbardziej popularne rozwiązanie wśród projektantów jak i wykonawców. Zakłada ono wykorzystanie systemu ze zmiennym przepływem, dwudrogowego zaworu regulacyjnego z szybkim siłownikiem typu zamknij / otwórz do regulacji (chociaż o regulacji temperatury ciężko tutaj mówić – siłownik taki po prostu zamyka lub otwiera w pełni zawór) oraz zaworu równoważącego do zrównoważenia instalacji.
1 – zawór odcinający; 2 – dwudrogowy zawór regulacyjny; 3 – zawór równoważący
Jak już wcześniej wspomniałem, rozwiązanie to cieszy się dużą popularnością wśród projektantów i wykonawców ponieważ jest tanie, a zarazem bardzo łatwe w doborze. Ponieważ nie regulujemy tutaj temperatury na naszym odbiorniku ciepła ( czyli na kurtynie powietrznej), a jedynie zamykamy lub puszczamy na nią 100 % przepływu nominalnego, nie ma konieczności obliczania autorytetu zaworu. Należy tylko pamiętać, że bardzo ważnym elementem jest tutaj siłownik, który musi być szybki tak, aby strumień gorącej wody jak najszybciej dostał się do wężownicy umieszczonej w nagrzewnicy, kiedy następuje otwarcie drzwi (oczywiście przy założeniu, że kurtyna jest sprzężona z mechanizmem drzwi wejściowych).
Czy można ten schemat jeszcze jakoś uprościć? Ależ oczywiście… przynajmniej wg wielu osób… Czasami zdarzają się osoby, które rezygnują tutaj z zaworu równoważącego i przymyka w pewnym zakresie zawór odcinający, dławiąc przepływ, a jednocześnie zwiększając spadek ciśnienia w obiegu… Oczywiście nie jestem zwolennikiem takiego prowizorycznego rozwiązania i zalecam zastosować tutaj normalnego zaworu równoważącego.
Ok, teraz przyszła pora, aby napisać co nieco o wadach przedstawionego rozwiązania. Ponieważ układ pracuje w systemie ze zmiennym przepływem, powinna być tutaj zastosowana regulacja dynamiczna. Ale ponieważ wariant przedstawia regulację statyczną, nie jest możliwe zapewnienie tutaj stałego ciśnienia różnicowego na każdym z odbiorników, co w sytuacji częściowego obciążenia systemu będzie skutkować efektem nadprzepływów oraz zwiększeniem hałasu. I o ile jeszcze hałas przy kurtynach powietrznych nie powinien stanowić większych problemów, o tyle zjawisko nadprzeływów już jak najbardziej. Jak można rozwiązać powstały problem? Można zastosować regulatory różnicy ciśnień.
Wariant B: wykorzystanie zaworu wielofunkcyjnego
Wariant ten jest bardzo podobny do powyższego, różnica polega jedynie na tym, że zamiast osobnego zaworu regulacyjnego i równoważącego, stosujemy zawór wielofunkcyjny, który posiada możliwość zarówno regulacji jak i równoważenia. Oczywiście również i w tym przypadku zawór powinien współpracować z szybkim siłownikiem.
1 – zawór odcinający; 2 – zawór wielofunkcyjny
Zauważ, że podobnie jak w pierwszym wariancie, również i tutaj pojawia się problem statycznej regulacji. Ale… zamieńmy tylko zawór wielofunkcyjny na zawór wielofunkcyjny niezależny od zmian ciśnienia i mamy układ pracujący poprawnie przy zmiennym przepływie.
Wariant C: wykorzystanie zaworu wielofunkcyjnego oraz by-passa
Kolejny wariant to specjalny bonus, który zaczyna zdobywać coraz to większą popularność wśród projektantów. Sposób podłączenia kurtyny wygląda bardzo podobnie jak w drugim wariancie, ale z niewielką różnicą… Stosujemy tutaj by-pass z automatycznym zaworem termostatycznym, pełniącym również funkcję ogranicznika przepływu. By-pass ten omija zawór regulacyjny i zapewnia stały, minimalny przepływ przez instalację oraz sam odbiornik nawet w przypadku, kiedy siłownik utrzymuje całkowite zamknięcie zaworu wielofunkcyjnego.
1 – zawór odcinający; 2 – zawór wielofunkcyjny niezależny od zmian ciśnienia; 3 – automatyczny zawór termostatyczny z ogranicznikiem przepływu
Jakie są zalety takiego rozwiązania? Jak już wcześniej wspomniałem zapewnia ono niewielki, ale stały przepływ wody grzewczej przez odbiornik. Dzięki takiej cyrkulacji wody grzewczej możemy mieć pewność, że wymiennik ciepła w kurtynie powietrznej będzie stale podgrzewany, a co najważniejsze, w sytuacji kiedy urządzenie dostanie sygnał do działania i siłownik otworzy zawór wielofunkcyjny, woda która dostanie się do odbiornika będzie rzeczywiście gorąca, a nie wychłodzona. Dzięki temu, strumień powietrza nawiewanego przez kurtynę, już od samego początku będzie rzeczywiście ciepły.
Analizując powyższy przykład możesz się jeszcze zastanawiać na jaki przepływ powinien być dobrany powyższy zawór termostatyczny. Wystarczy, że zapewni on około 10 % przepływu nominalnego przez odbiornik.
Wariant D: wykorzystanie trójdrogowego zaworu regulacyjnego i zaworów równoważących
Ostatni z czterech wariantów podłączenia kurtyny powietrznej do instalacji ogrzewczej, który chciałem Ci dzisiaj przedstawić jest rozwiązaniem zdecydowanie najdroższym, aczkolwiek zapewnia możliwość pełnej regulacji jakościowej odbiornika ciepła. Schemat ten znajduje swoje zastosowanie w układach ze stałym przepływem oraz w przypadkach, kiedy kurtyna powietrzna pełni funkcję grzejnika i stosowana jest do ogrzewania pomieszczeń.
1 – zawór odcinający; 2 – trójdrogowy zawór regulacyjny (mieszający); 3 – zawór równoważący
Abyśmy mieli możliwość pełnej regulacji jakościowej (czyli regulacji temperaturowej) odbiornika, stosujemy tutaj trójdrogowy zawór regulacyjny, pracujący jako zawór mieszający z siłownikiem umożliwiającym płynną regulację. Jednak, aby zawór ten działał jak należy, muszą być tutaj spełnione dwa warunki. Po pierwsze, autorytet zaworu regulacyjnego powinien wynosić co najmniej 0,5, a po drugie, spadek ciśnienia na tym zaworze nie może być mniejszy niż na wymienniku ciepła w kurtynie powietrznej.
Ponadto, jak zapewne zauważyłeś na schemacie pojawiają się dwa zawory równoważące. O ile zawór umieszczony na gałązce powrotnej nie powinien być dla Ciebie zaskoczeniem, o tyle możesz się zastanawiać po co nam zawór równoważący na by-passie. Ano po to, aby utrzymać stałe ciśnienie w instalacji, kiedy zawór regulacyjny puszcza cały przepływ by-passem. Aby łatwiej było Ci zrozumieć do czego zmierzam, najpierw wyobraź sobie sytuację, kiedy kurtyna powietrzna potrzebuje maksymalnej mocy. Wówczas zawór regulacyjny kieruje cały przepływ do niej, a przez by-pass nic nie przepływa (przynajmniej teoretycznie, bo w praktyce większość zaworów trójdrogowych nigdy nie zapewnia pełnej szczelności). Oczywiście w takim przypadku mamy pewien spadek ciśnienia na naszym odbiorniku, który zazwyczaj wcale nie jest mały. Teraz wyobraźmy sobie sytuację odwrotną, tj. sytuację, kiedy kurtyna powietrzna nie potrzebuje ciepła. W obiegu krąży woda grzewcza, a zawór regulacyjny znajdujący się przy kurtynie puszcza ją w całości by-passem. I co się dalej dzieje? Znika nam nagle odbiornik ciepła, a tym samym spadek ciśnienia w obiegu, który wcześniej generował. W związku z powyższym, zaczyna tutaj płynąć więcej wody, która zabierana jest innym odbiornikom. W rezultacie inne urządzenia nie dostają odpowiedniego strumienia wody grzewczej i nie pracują tak jak powinny, a jej nadmiar przepływa nam bezcelowo przez by-pass, gdzie kieruje ją zawór regulacyjny przy naszej kurtynie. teraz na pewno już widzisz problem i dlatego właśnie, aby zabezpieczyć się przed takim zjawiskiem, na by-passie również powinien być zamontowany zawór równoważący, generujący spadek ciśnienia taki sam jak wymiennik ciepła w kurtynie powietrznej dla przepływu nominalnego. Dzięki temu możemy mieć pewność, że instalacja będzie pracować poprawnie.
Jak dobrać kurtynę powietrzną?
Dobór kurtyny powietrznej nie należy do rzeczy trudnych. Przede wszystkim należy tutaj zwrócić uwagę na dwa, główne parametry urządzenia, tj. jego wielkość oraz zasięg strumienia.
Wielkość kurtyny, a konkretnie jej szerokość, nie powinna być mniejsza niż szerokość drzwi, nad którymi będzie ona zamontowana. Dlaczego? Ponieważ, jeżeli będzie ona mniejsza, wówczas nie stworzy ona skutecznej bariery dla powietrza zewnętrznego, pozostawiając boczne strefy jako martwe i to właśnie przez nie, powietrze z zewnątrz będzie w stanie dostać się do pomieszczenia.
Ponadto, większość kurtyn powietrznych zasysa powietrze z góry, w związku z powyższym wymagają one minimalnej, wolnej przestrzeni pomiędzy urządzenie, a stropem. Informacje takie powinny być zawarte w katalogach lub dokumentacjach techniczno – rozruhowych urządzeń, a jeżeli ich tam nie ma… o tym przeczytasz dalej. 🙂
Kurtyna powietrzna powinna zapewniać prędkość strumienia powietrza na końcu (w przypadku jej montażu nad drzwiami, chodzi o posadzkę, gdzie drzwi się kończą) w wielkości około 2 – 3 m/s. Mniejsza prędkość powietrza nie zapewni skutecznej bariery dla powietrza zewnętrznego.
Informację o prędkościach strumienia powietrza w zależności od odległości urządzenia znajdziesz w katalogu każdego, szanującego się producenta kurtyn powietrznych. Jeżeli producent takich parametrów nie podaje to zawsze możesz zadzwonić do jego przedstawiciela, aczkolwiek dla mnie jest to znak, żeby takich urządzeń po prostu nie stosować, bo jeżeli producent nie ułatwia mi pracy to czemu miałbym firmować właśnie jego produkty?
