Frico. Концепция Thermozone

Оптимизация параметров воздушных завес

Более чем тридцатилетний опыт разработки воздушных завес Frico с учетом специфики cкандинавского климата стал той платформой, на базе которой создано последнее поколение воздушных завес, обладающих идеальным эффектом защиты. Концепция Thermozone определяет работу воздушных завес с надежным разделением сред с разной температурой в открытых проемах любых размеров.

Воздушные завесы Thermozone оптимизированы по следующим параметрам:

• Структура воздушного потока
• Эффективность
• Уровень шума

Структура воздушного потока

Оказалось, что компоновка завесы, тип рабочего колеса вентилятора, геометрия проточной части существенно влияют на характеристики потока. Чем совершенней завеса, тем ниже турбулентность потока и, следовательно, ниже уровень шума. Воздушная струя более устойчива и таким образом выше эффект защиты. С помощью нашей акустико-динамической лаборатории были получены данные, которые позволили получить оптимальные соотношения основных характеристик воздушной завесы.

Эффективность

Скорость и импульс воздушной струи являются определяющими факторами эффективности работы воздушной завесы. Существуют различные точки зрения на соотношение этих величин. Бытует мнение, что чем выше начальная скорость, тем выше эффективность. Это не совсем так, поскольку возрастают внутренние потери в потоке и увеличивается уровень шума. Результаты испытаний завес нового поколения дают основания полагать, что нашим специалистам удалось найти наилучшее сочетание скорости и импульса.

Уровень шума

Снижение шума всегда было одной из основных задач специалистов Frico при разработке нового оборудования. Характеристики рабочего колеса вентилятора, оформление проточной части завесы и формируемая ими структура потока выбирались исходя из минимума шумности при заданном расходе. Напомним, что уровень шума наряду с освещенностью и нормами вентиляции является одним из основных показателей эргономичности. Требования к шумовым показателям оборудования постоянно ужесточаются и поэтому оборудование Frico должно обладать наилучшими характеристиками, в том числе и по уровню шума. Некоторые примеры и результаты испытаний, иллюстрирующие технологию Thermozone, приведены на последующих страницах.

Невидимая дверь

Для примера была взята холодная секция замороженных продуктов, выделенная в отдельное помещение с открытым входом в большом супермаркете с нормальной комнатной температурой. Для понимания процессов, происходящих на границе зон, были выполнены контрольные замеры для различных условий. Они выявили следующую картину распределения температур и перетечек воздуха через открытый проем. Той или иной температуре присваивался свой цвет. От темно-синего для самой низкой в «холодном» помещении, до темно-красного для самой высокой в «теплом». По горизонтальной оси отложено расстояние в сантиметрах в обе стороны от проема. По вертикальной – вверх от пола. Справа от диаграмм приводится шкала соответствия цвета и температуры.

Проемы без воздушной завесы

Можно видеть как воздух проникает внутрь помещения через нижнюю часть проема, а теплый покидает помещение через его верхнюю часть.

Проем с завесой. Режим избыточной скорости.

Cкорость потока является определяющим фактором эффективности работы завесы. В том случае, если она слишком высока, то часть воздуха из «теплого» помещения будет переноситься в «холодное», снижая эффект защиты.

Эксперимент производился с использованием завесы Thermozone ADA Cool, модель ADAC120, и выполнялся специалистами Технического Университета, г. Мальмо, Швеция. Той или иной температуре присваивался свой цвет. От темно-синего для самой низкой в «холодном» помещении, до темно-красного для самой высокой в «теплом». По горизонтальной оси отложено расстояние в сантиметрах в обе стороны от проема. По вертикальной – вверх от пола. Справа от диаграмм приводится шкала соответствия цвета и температуры.

Проем с завесой. Неверно выставлено направление потока.

Если угол наклона потока недостаточен, то теплый воздух будет проникать в холодное помещение и это приведет к дополнительным энергозатратам.

Проем с правильно выбранной и настроенной воздушной завесой

Наблюдается четкое разделение зон с разной температурой. Воздухообмен между помещениями минимален.

Оптимизация расходных параметров

Разделить соседние зоны, которые отличаются только температурой, несложная задача. Значительно более сложным является корректный учет внешних факторов, таких как ветровая нагрузка и разность давлений из-за разбаланса вентиляции. Нашей целью было найти такое соотношение между расходом воздуха и скоростью струи, которое обеспечивало бы наибольший эффект защиты проема. При этом результат должен достигаться без повышения уровня шума и турбулентности потока с минимальным потреблением энергии.

Лучший результат – с меньшими затратами.

Казалось бы, что самым простым способом, чтобы повысить расходно-скоростные характеристики завесы, было бы установить на завесу более производительные вентиляторы. Однако это влечет за собой увеличение потребляемой энергии, возрастание уровня шума, повышение веса, стоимости и т.д.

Оказалось, что того же результата по эффективности защиты можно достичь, если найти оптимальное соотношение скорости и расхода воздуха. Действительно, один и тот же объем воздуха можно выдувать с большей или меньшей скоростью в зависимости от ширины щели. Причем, чем уже щель, тем выше начальная скорость, но больше и турбулентность потока, а стало быть возрастают внутренние потери связанные с рассеиванием струи. Таким образом, оптимальным, на наш взгляд, можно считать такое соотношение между расходом и скоростью, которое обеспечивало бы максимум эффекта защиты при минимальном уровне шума и энергопотреблении.

Испытания эффективности работы завес

Для оценки шиберующего эффекта были проведены полномасштабные испытания. Целью эксперимента было сравнить количество воздуха, проходящего через открытый проем без завесы и с завесой. Схема установки показана на рис.1. В смежных помещениях, соединенных проемом, имитировались реальные условия улицы и внутреннего помещения за счет создания разности давлений при помощи двух осевых вентиляторов, которые через воздуховоды перекачивали воздух из одного помещения в другое. Воздуховоды были оборудованы приборами для измерения расхода воздуха. Воздушная завеса располагалась горизонтально над проемом. После включения вентиляторов устанавливается режим, при котором воздух забирается из «внутреннего» помещения и точно такое же его количество затем проходит через открытый проем из «наружного» помещения. Меняя режим работы вентиляторов, мы можем изменять разность давлений между помещениями, начиная с самой минимальной. В процессе эксперимента информация о перепаде давлений и расходе воздуха заносилась в компьютер. В результате обработки данных были получены кривые, которые вы можете видеть на Рис.2. Из этих графиков наглядно видно, насколько снижаются перетечки воздуха через проем после установки воздушной завесы.

Пример: При перепаде давлений 3 Па расход воздуха через открытый проем составляет 4м³/сек; после установки завесы он снижается до 1,6м³/сек. Это дает нам возможность оценить эффективность работы завесы. (4-1,6)/4*100 = 60% - это та величина, на которую воздушная завеса снижает перетечки через проем. Помимо этого, мы можем определить сравнительную эффективность различных моделей при тех же условиях. На Рис.3 представлены результаты испытаний моделей различных типов. Тип 1. - завеса с небольшим расходом, но высокой начальной скоростью. Тип 2 - завеса со средним уровнем скорости и расхода. Тип.3 - завеса Thermozone с оптимизированными параметрами воздушного потока. Можно видеть, что последняя более эффективна по сравнению с моделью второго типа, несмотря на то, что ее начальный импульс был ниже на 13%.