پرده هوا چیست؟
پرده هوا به عنوان يكی از دستگاه های تهويه مطبوع در ساختمان ها، جهت كاهش پراكندگی جريان هوا از ميان محل های تردد ساختمان و بهتر شدن عملكرد ساير تجهيزات تهويه بكار گرفته می‌شود.
پرده هوا يك سطح هوای با سرعت بالا ايجاد می‌كند كه به سمت پايين درب باز يا سرتاسر ديگر سطوح باز پرتاب می‌شود. جريان هوا توسط تعدادی فن كه معمولا در بالای درب نصب می‌شود، ايجاد می‌گردد. پرده هوا همچنين مانع بسيار خوبی در برابر ورود حشرات، باران، باد، و گرد و غبار از بيرون به داخل ساختمان می‌شود.
انتخاب مناسب يك پرده هوا می‌تواند فاكتور بسيار مناسبی در كاهش مصرف انرژی و بالا بردن عملكرد سيستم های تهويه مطبوع باشد.
در اين مقاله سعی بر آن شده كه ضمن معرفی پرده هوا، عملكرد اين دستگاه بررسی شده تا مزايای استفاده از آن مشخص گردد. همچنين مهمترين عوامل اصلی در طراحی يك پرده هوای مناسب آورده شده است.
نحوه عملکرد پرده هوا
قسمت‌های اصلی یک پرده هوا، موتور، فن، نازل پرتاب و کنترلر می‌باشند که با توجه به شرایط کارکرد، قدرت و ابعاد متفاوتی دارند. هوا از قسمت داخلی یا خاری ساختمان توسط فن‌ها مکیده شده که می‌تواند از کویل گرم یا سرد هم عبور کند. سپس با سرعت زیاد از قسمت نازل خارج و سطح باز را می‌پوشاند.
عموماً ابعاد آن‌ها از بک متر تا سه متر می‌باشد که از 2.75 متر ارتفاع تا 4 متر را پوشش می‌دهند. سرعت هوا در آن‌ها از 3.5 تا 15.25 متر بر ثانیه می‌باشد که با موتورهای باتوان 0.48 تا 4.7 کیلووات تولید می‌شود.
ضخامت پرده هوای تولید شده از 2 تا 5 اینچ می‌باشد که با زاویه مناسب به سمت خروجی پرتاب می‌شود. مناسب‌ترین اندازه زاویه پرتاب بین 20 تا 30 دریجه می‌باشد. (شکل روبرو)
پرده هوا باعث می‌شود تا دستگاه‌های تهویه که در نزدیک خروجی هستند بهتر کار کنند و باعث کاهش گرما و سرمای مصرفی در ساختمان می‌گردد. این سیستم با پرتاب هوای گرمتر از سطح بالاتر ساختمان موجب کاهش تلفات حرارتی در ساختمان می‌گردد.
استفاده از کویل گرمایشی یا سرمایشی بعلت مهم مصرف انرژی در داخل کویل همیشه مفرون به صرفه نبوده و در اکثر کاربردها همان هوای داخل یا خارج طرح برای پرتاب استفاده می‌گردد. تمام موارد ذکر شده در نهایت منجر‌به کاهش مصرف انرژی می‌گردد. (شکل روبرو)
انواع پرده هوا
امروزه پرده هوا در انواع متنوع با عملکردهای متفاوت تولید می‌شود
- پرده هوا با مکش از هوای گرم شده داخل
- با مکش از هوای داخل
- مرکب با مکش از هوای داخل
- با مکش از هوای خارج
- برای اتاق‌های سر
- مخصوص درب‌های با تردد زیاد
چهار ردیف اول پرده هوا در خروجی اتاق‌های گرم یا سرد شده که باید در یک درجه حرارت استاندارد نگه داشته شوند، نصب می‌گردند. در تمام موارد این دستگاه، یک جت یکنواخت هوا می‌باشد که با زاویه مناسب به طرف محل باز پرتاب می‌شود. آن‌ها برای درب‌های نسبتاً کوچک با ابعاد تا 3.6 در 3.6 متر استفاده می‌شوند.
پرده هوای مرکب با پرتاب هوای گرم شده و گرم نشده با زاویه 15 درجه از یکدیگر، باعث کاهش هزینه‌ها و استفاده منطقی در مصرف انرژی می‌گردد. این نوع پرده هوا انرژی گرمایی را 25 الی 60 درصد حفظ می‌کند و هزینه‌ها را از 30 الی 70 درصد کاهش می‌دهد، که این کاهش تلفات انرژی و هزینه به ابعاد درب و شرایط آب و هوایی منطقه بستگی دارد.
پرده هوای برای اتاق‌های سرد در انواع سردخانه‌ها و اتاق‌هایی که به طور مصنوعی سرد می‌شوند مانند محل‌های نگهداری سبزیجات و میوه‌ها، اتاق‌های سرد، فریزها و … استفاده می‌شوند.
پرده هوای مخصوص درب‌های با تردد زیاد از خصوصیت پرتاب هوای آزاد با فشار ضریه‌ای استفاده می‌کند، از 60 درصد کل انرژی سرمایشی که در یک فروشگاه، صرف تهویه می‌شود، 80 درصد آن صرف غلبه بر هوای گرم ورودی می‌شود. همچنین در کارخانجات و سالن‌های تولید که با بخش اداری یا دیگر محل‌های تمیز فاصله کمی‌دارند استفاده از این سیستم مانع بسیار خوبی در جلوگیری از ورود هوای سالن به محل تمیز می‌باشد. بازدهی این کار 70 درصد است.
از دیگر موارد کاربرد دستگاه، استفاده در اتاق‌های رنگ جهت جلوگیری از پاشیده شدن رنگ به محیط خارج و یا در کوره‌ها، باعث جلوگیری از هدر رفتن حرارت کوره، و در تنیجه کاهش مصرف سوخت می‌گردد. پرده هوا خود یک مصرف کننده انرژی محسوب می‌شود ولی این فاکتور باید با بررسی عملکرد آن مقایسه شود.
تاثیر پرده هوا
تاثیر پرده هوا در جلوگیری از هدر رفتن انرژی 60 تا 80 درصد می‌باشد. این مقدار با مقایسه دو مکان که در یکی پرده هوا نصب شده و دیگری بدون پرده هوا است، مشهود خواهد بود.
Lawton و Howell در سال 1995 تحلیل سودمندی را روی پرده هوا برای درب‌های متفاوت در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب انجام دادند. دو فاکتور تغییرات فشار در دو محیط و ارتفاع کاری در انتخاب پرده هوای مناسب تاثیرگذار بود.
با توجه به عملکرد بسیار خوب پرده هوا در کاهش مصرف انرژی استفاده از آن در بیشتر کشورهای توسعه یافته به صورت اجباری درآمده است. همچنین محاسبات مربوط به طراحی یک پرده هوای مناسب در اکثر کتاب‌های تهویه آورده شده است.
عوامل اصلی در طراحی پرده هوا
سرعت خروجی هوا از پرده هوا با معادله زیر محاسبه می‌گردد:
که در آن V0 سرعت خروجی هوا بر حسب fpm
Δp میانگین اختلاف فشار بین هوای بیرون و داخل نزدیک درب پرده هوای روشن
ƒ نسبت هوای خروجی از پرده هوا به سطح درب برای پرده هوای مرکب با هوای بیرون مقدار ƒ از 10 تا 20 و برای پرده هوای معمولی از 20 تا 40 است.
β0 همسانی خروج هوا در طول نازل پرده هوا و از 1.05 تا 1.1 است.
Ρ چگالی هوای دمیده شده توسط پرده هوا
E ضریب دینامیکی پرده هوا، (جدول ظرایب دینامیکی پرده هوا)
g شتاب | جاذبه
جریان هوای خروجی از پرده هوا را از معادله زیر بدست می‌آید:
G0 = pV0A0
دمای هوای دمیده شده را با استفاده از معادله توازن دمایی بدست می‌آوریم. (جدول ضرایب m1 و m2 ):
t0 = tout + m1(tmix – tout) + m2(toz – tout)
که tmix دمای مخلوط نرمال هواست و m1 ، m2 ضرایب پرده هوا می‌باشند که از جدول زیر بدست می‌آیند:
جدول ضرایب دینامیکی پرده هوا
| پرده هوا با پرتاب هوای تهویه شده داخل | پرده هوا با پرتاب هوای گرم شده و گرم نشده و مرکب | Sin α |
|---|---|---|
|
0.15
|
0.10
|
0.1
|
|
0.20
|
0.15
|
0.2
|
|
0.25
|
0.20
|
0.3
|
|
0.30
|
0.25
|
0.4
|
|
0.40
|
0.30
|
0.5
|
|
-------
|
0.35
|
0.6
|
جدول ضرایب m1 و m2
| m2 | m1 | f |
|---|---|---|
|
0.6-
|
2.0
|
10
|
|
1.0-
|
2.3
|
15
|
|
1.3-
|
2.5
|
20
|
مراجع:
2- “Development and Evaluation of an air-curtain fume cabinet with considerations of it’s aerodynamics.” R.F.Huang, Y.D.Wu, 2006
4- Fan Handbook: Selection, Application, and Design. By Frank P.Bleier.
5- ASHRAE HAND BOOK, Application
6- Industrial Ventilation Design Guide book. By Howard D.Goodfellow
