Vzduchové clony

Vstupní dveře domů v zimě zavíráme s cílem zabránit vnikání studeného venkovního vzduchu. Ve vstupu do veřejných budov je však často provoz tak velký, že si je lidé podávají, takže zůstávají po delší dobu téměř zcela otevřené. Pronikání venkovního vzduchu způsobuje prochlazování budovy, zejména přilehlého prostoru blízko dveří. Jde-li o dveře obchodních domů, nemůže být půdorysná plocha za dveřmi využita k prodeji, protože tam žádná prodavačka nesnese prudké střídání teplot. Také v prostoru u vrat průmyslových hal s větší frekvencí otevírání nemůže být umístěno trvalé pracoviště. Budování automatických posuvných dveří vyhovuje jen v některých případech. Nepříjemné prochlazování objektu je spojeno také se zvýšenými požadavky na vytápění. Důsledkem je nehospodárné využití objektu.

Do klimatizované budovy, která má přiváděný vzduch upravován nejen tepelně ale také až dvoustupňově filtrován, je pronikajícím nefiltrovaným vzduchem přenášen zvenku prach a také výfukové plyny aut.

Vzduch proniká otevřenými dveřmi a vraty působením vnějšího přetlaku, který vzniká přirozeným rozložením tlaku ve vytápěné budově, zejména pokud je vícepodlažní. Obchodní domy jsou většinou vertikálně propojené eskalátory, únikovými schodišti a výtahovými šachtami, které i při vhodném dispozičním řešení těchto komunikací do oddělených prostorů musejí mít spojovací dveře, které při frekventovanějším provozu zůstávají většinou otevřené. Přetlak zvenku ve vstupních dveřích se nepodaří kompenzovat ani přetlakovým větráním přízemního podlaží, protože se nemůže podařit "přesvědčit" přebytek nuceně přiváděného vzduchu nad odváděným, aby působil právě jen na vstupní otvory.

Pronikání vzduchu lze bránit vzduchovými clonami nebo zábranami, které ponechají otvor mechanicky prostupný ale podstatně zmenší nežádoucí průtok vzduchu otvorem. Tato vzduchotechnická zařízení jsou jednotková, tzn. sestavená do celku, který umožní jejich instalaci bezprostředně u dveří. Běžně při průchodu dveřmi se clonou lidé pocítí proud teplého vzduchu, který nesmí být příliš intenzivní ani příliš teplý. V průmyslových vratech nejsou tyto požadavky dominantní, převažuje potřeba co nejúčinnějšího působení clony.

Vzduchová clona je sestavena z ventilátoru, prachového filtru, ohřívače vzduchu, štěrbinovité vyústky a propojení vzduchových cest. Součásti jsou zabudovány do skříně, která je pro použití v občanské budově řešena tak, aby nehyzdila interiér. Jaký je princip činnosti vzduchových clon? Tato zařízení mají několik variant.

Vzduchové clony omezují nežádoucí průtok venkovního vzduchu dynamickým účinkem proudu vzduchu ze štěrbiny, namířeného šikmo ven z budovy. Vnějším přetlakem je vzduch ze clony ohýbán dovnitř a v optimálním případě překryje chráněný otvor. Do budovy tak vniká směs vzduchu přiváděného clonou a venkovního, kterého proudí dveřmi podstatně méně než při vypnuté cloně. Příznivé působení clony je jednak spojeno se zmenšením průtoku venkovního vzduchu dveřmi a jednak se zvýšením teploty pronikajícího vzduchu. Pro takovou clonu se nasává vzduch z prostoru uvnitř, s výhodou nad otvorem, blízko stropu.

Přívodní štěrbina může být situovaná zboku (jako jednostranná nebo oboustranná - u vodorovně protáhlých otvorů), nebo shora případně zdola (jen v průmyslu!). U horního přívodu působí příznivě odsávání podlahovou mříží, kterou se odloučí také značný díl nečistot vnášených do objektu na botách procházejících osob. Nasává se také nejchladnější vzduch pronikající otvorem v místě zanikajícího dynamického účinku clony.

Vzduchové zábrany nasávají, na rozdíl od clon, venkovní vzduch a mají větší dynamický účinek, stanovený tak, aby proud ze štěrbiny překryl otvor. Počítá se s tím, že oblouk osy proudu končí na protilehlé stěně chráněného otvoru zvenku. Tato zařízení nemusí mít ohřívač ani filtr a jsou zřejmě vhodná pro technologické otvory. Příkladem může být jejich použití v horní části vrat mrazírny, kde zábrana omezuje vnikání venkovního teplého a vlhkého vzduchu. Pokud je v dolní části vrat použita vzduchová clona, nasávající rovněž venkovní vzduch jako zábrana, ale namířená dovnitř k omezení úniku chladného vzduchu z mrazírny ven, dosahuje taková kombinace velkého snížení výměny vzduchu v mrazírně za venkovní. Dosahuje se úspory energie, potřebné nejen na vychlazování pronikajícího venkovního vzduchu, ale také na kondenzaci a posléze na vymrazování vlhkosti z venkovního vzduchu.

Většina komerčně dodávaných zařízení ke vstupním dveřím například obchodů, postrádá dynamický účinek, namířený proti síle, vzniklé tlakovým rozdílem. Působí jako teplovzdušné závěsy, které míšením ohřívají pronikající vzduch bez podstatného omezování jeho průtoku. Pro jejich tepelný výkon je rozhodující požadovaná teplota smíšeného vzduchu (teplého z jednotky s pronikajícím venkovním). Přiváděný vzduch však nesmí vysokou teplotou obtěžovat procházející osoby. Z těchto podmínek lze stanovit potřebný vzduchový výkon. Vystupující vzduch proudí ze štěrbiny shora kolmo k zemi. Aby proud dosáhl podlahy při malé výtokové rychlosti a menším vzduchovém výkonu, jsou některé sofistikované konstrukce navrženy s uklidněním turbulence proudu ze štěrbiny (laminarizováním). Jiné konstrukce kombinují ohřev vnitřního vzduchu pro vnitřní část proudu s přívodem venkovního vzduchu (bez ohřevu) do venkovní části plochého proudu ze štěrbiny. Takovým uspořádáním se zčásti doplňuje do objektu nuceným přívodem chybějící vzduch, který je jinak nekontrolovaně dopňován volně pronikajícím vzduchem zvenku.

Zařízení shrnovaná do názvu vzduchové clony jsou součástí tepelného hospodářství objektu. Kromě příznivého působení z provozního hlediska přebírají část výkonu vytápění objektu. Pokud je objekt klimatizován nebo nuceně větrán, musí být před instalací vzduchových clon vzduchový systém pečlivě vyvážen. Zejména není přípustné, aby bylo větrání podtlakové s převýšením nuceného odvodu vzduchu nad přívodem. K tomu může docházet při činnosti místního odsávání. Nepříznivě se také projeví otevření oken ve vyšších podlažích nad neutrální rovinou. V takových případech se vstupní dveře stávají jedním z hlavních přiváděcích otvorů k vyrovnání vzduchové bilance objektu a instalace clony je neúčinné. Clona totiž brání vyrovnání bilance a zmenšením průniku venkovního vzduchu jen zvyšuje přetlak venkovního vzduchu v otvoru.

Nabízená zařízení dodavateli vzduchových clon nejsou "housky na krámu" a vyžadují odborný návrh vzduchotechnikem. Ten musí posoudit provozní poměry v objektu a výběrem vhodného typu zařízení garantovat přínosy, dosažitelné clonou, které může také doložit výpočtem.

Podklady k návrhu clon se opírají buď o výsledky globálního posouzení zmenšení průtoku ze součinitele průtoku anebo o řešení osy plochého proudu ze štěrbiny, zakřiveného boční silou, vyvozenou přetlakem v otvoru. Postup dimenzování s použitím součinitele průtoku je podrobně propracován pro clony nasávající vnitřní vzduch z chráněného prostoru, které jsou silně zakřivené. Řešení vycházející z osy proudu je použitelné pro vzduchové zábrany, kterými se přefukuje chráněný otvor venkovním vzduchem.

K návrhu clon je využitelná literatura, jejíž výběr přikládám:

1. Chyský J. - Hemzal K. a kol.: Větrání a klimatizace. Technický průvodce 31, Bolit 1993
2. Chyský J. a kol.:Větrání a klimatizace v textilním průmyslu. SNTL 1974
3. Hemzal K.: Výpočet vzduchových clon podle Eltermana. ZTV 1967, s. 137 - 142
4. Hemzal K.: Vratové clony. Zborník konf. o vykurovaní a vetraní priemyselných hál. SVTS Košice 1971
5. Hemzal K.: Porovnání metod řešení vzduchových clon. ZTV 1966, s. 279 - 285
6. Hemzal K.: Výpočet vzduchových clon. Seminář komitétu techniky prostředí, Praha 1975
7. Hladký V.: Použití vzdušného proudu jako vzduchové clony. Seminář komitétu techniky prostředí, Praha 1975
8. VDI - Richtlinien 2082: Lüftung von Geschäftshäusern und Verkaufsstätten.Dec. 1988
9. Kadlec V. - Suchý Z.: Směrnice pro navrhování vratových clon. S-25 - vnitřní směrnice PROJEKTY Brno. 1963