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Jul 05, 2023

Luftschleier gehen über den industriellen Einsatz hinaus

Von Stephen Benes Luftschleier leiten einen gleichmäßigen Luftstrom in Richtung

Von Stephen Benes Luftschleier leiten einen gleichmäßigen Luftstrom in Richtung der Schwelle einer offenen Tür ab, um die Innen- und Außenbedingungen zu trennen. Sie schützen nicht nur vor Kälte oder Hitze, sondern sind auch nützlich bei der Kontrolle des Eindringens von Staub und fliegenden Insekten. Diese HVAC-Komponenten werden typischerweise innerhalb und auf einer Türöffnung montiert und sollen Energieverluste durch Öffnungen eindämmen und den Raumluftkomfort verbessern.

Jahrzehntelang wurden Luftschleier in Industriequalität erfolgreich für Schifffahrtstüren und Innenanwendungen eingesetzt, wo mittlere und niedrige Umgebungstemperaturen aus Gründen der Energieeinsparung, der Fertigungsqualitätskontrolle oder des Komforts der Mitarbeiter getrennt werden mussten. Aufgrund unzähliger Innovationen der Hersteller sind im letzten Jahrzehnt verschiedene Modelle für andere Gebäudetypen entstanden. Diese neuen Luftschleiertypen sind eine direkte Antwort auf Anfragen nach neuen Anwendungen, die von folgenden Bereichen reichen:

Autos waschen In den letzten 20 Jahren haben sich Luftschleier stetig weiterentwickelt und sind mittlerweile nicht mehr nur in der Industrie einsetzbar, sondern unterstützen Gebäudeeigentümer bei der Bewältigung verschiedener Herausforderungen hinsichtlich der Raumluftqualität (IAQ) und des Energieverbrauchs. Ein typisches Beispiel ist eine Autowaschanlage in Québec, bei der im Winter täglich Salz, Schmutz und Dreck auf kanadischen Straßen bekämpft werden. Die in Saint Thomas ansässige Le Groupe Harnois mit 80 Standorten und ihre Erdölvermarktungsorganisation fanden Luftschleier besonders effektiv bei der Reduzierung energie- und wartungsintensiver Eisansammlungen in ihrer automatischen Autowaschanlage in Saint Charles-Borromee.

Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt war aufgrund der Flut von Sprüh- und Spülvorgängen in der Regel eine kontinuierliche tägliche Wartung erforderlich, bei der das Eis von mechanischen Geräten entfernt wurde. Infolgedessen bildeten sich an den Schienen und Rollen des Sektionaltors sowie an der mechanischen Autowaschanlage regelmäßig Eis, das routinemäßig entfernt und gewartet werden musste. Die Anlage wurde mit gasbetriebenen Raumheizgeräten gebaut, aber mit einer ständig offenen Tür von 3 x 3 m (10 x 10 Fuß) waren Energieverluste teuer und die Heizung konnte die Eisbildung kaum ausgleichen.

Typische herkömmliche Luftschleier sind nicht für solche nassen Umgebungen konzipiert – in diesem Fall arbeitete der Eigentümer direkt mit einem in Montreal ansässigen Herstellervertreter zusammen, um das Produkt speziell für die Bedingungen in Autowaschanlagen zu entwickeln. Für die drei Gebläse des 3,4 m (132 Zoll) langen Geräts spezifizierte das Unternehmen optional einen Edelstahlschrank und drei spezielle, hermetisch abgedichtete, wasserdichte 1/2-PS-Motoren. Es wurde eine integrierte Warmwasserschlange eingesetzt, die die Heizung des 46,5 m2 (500 sf) großen Raums ergänzt. Die vorhandenen Boiler der Autowaschanlage, die Warmwasser für die Waschvorgänge liefern, versorgen auch die integrierte Warmwasserspule des Luftschleiers mit 173 MBtu/h.

Der Luftschleier wurde von Claude Bédard, Enterprise de Refrigeration & Climatisation mit Sitz in Joliette, Que., installiert. Es wird über und innerhalb der Türöffnung montiert und manuell kalibriert, um die Luft einige Zentimeter über die Türschwelle hinaus auszustoßen, um eine „Dichtung“ zu schaffen, die bis zu 80 Prozent der klimatisierten Innenluft zurückhält und gleichzeitig das Eindringen von Außenluft mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt verhindert Luft- und Windstöße von 8 km/h (5 mph) oder weniger. Ein Thermostat im Technikraum der Anlage mit Außensensor aktiviert den Luftschleier, wenn die Außentemperaturen den Gefrierpunkt erreichen.

Längere Vorhänge für Kühe Bis vor Kurzem waren Luftschleier mit einer Länge von 3,7 m (12 Fuß) die maximale Länge für eine katalogisierte einzelne Baueinheit. Breitere Türen erforderten maßgeschneiderte Luftschleier. Einige Hersteller schraubten einfach mehrere modulare Einheiten zusammen, um einen großen Bereich abzudecken. Bei manchen Herstellern sind Luftschleier mit einer Länge von bis zu 4,9 m (16 ft) inzwischen jedoch allgemeine Katalogartikel, was die Kosten erheblich senkt.

Im Gegensatz zu mehreren miteinander verschraubten Einheiten benötigen diese einzelnen Einheiten normalerweise keine Zwischenunterstützung, was die Installationszeit drastisch verkürzen kann. Während der Raum zwischen verschraubten Einheiten häufig Luftporen erzeugt, können bei Produkten mit Einzelkonstruktion außerdem Gebläse- und Düsenluftstrombreiten verwendet werden, die die gesamte Spannweite ohne Unterbrechung oder Turbulenzen abdecken. Das richtige Volumen, die richtige Geschwindigkeit und die Gleichmäßigkeit (VVU) des Luftstroms sind entscheidend für die Leistung und Wirksamkeit des Luftschleiers.

Beispielsweise benötigte der Standort Calgary des Speditionsunternehmens Coastal Pacific Die mit Tandem-Einheiten verbundenen Zusatzkosten wären andernfalls unerschwinglich gewesen.

Längere Luftschleier haben auch das Interesse gewerblicher Landwirte geweckt. Griesen's Family Dairy in Prairie du Sac, Wisconsin, hat kürzlich Luftschleier installiert, um Produktionsverluste einzudämmen. Der mittelgroße Betrieb mit 680 Kühen erlitt im Winter Produktionsverzögerungen aufgrund des Einfrierens der automatischen Melkausrüstung in der Nähe der Eingänge zum Melkstand sowie potenzieller Verletzungsgefahr durch rutschige Böden und schlechte Raumluftqualität für Mitarbeiter und Tiere.

An Tagen mit Umgebungstemperaturen über 0 °C (32 °F) sorgt das Strahlungssystem des Bodens, das von einem 400.000-Btu-Edelstahlkessel mit einem Wirkungsgrad von 95,1 % gespeist wird, in Kombination mit der inhärenten Wärmeleistung von 4.000 BTU/h für jede Kuh für eine angemessene Aufrechterhaltung des Melkstands Zieltemperaturbereich von 3,3 bis 4,4 °C (38 bis 40 °F). Das Heizsystem war ausreichend, obwohl Miteigentümer Hans Griesen es vorzieht, dass die beiden 4,9 x 2,4 m (16 x 8 Fuß) großen Eingänge über drei tägliche Schichten hinweg offen bleiben, damit der Melkstand im Fischgrätenmuster mit 24 Ständen optimale Produktivität und Tiere bietet Ein- und Ausstieg. Allerdings konnte das Heizsystem an Tagen mit Minusgraden die Solltemperaturen in der Nähe der Eingänge nicht aufrechterhalten.

Griesen versuchte es zunächst mit tragbaren Umluftheizgeräten. Während die Eingänge wärmer waren, waren die Kraftstoffkosten von 100 US-Dollar pro Tag, die Gerüche der Verbrennungsemissionen und die potenzielle Brandgefahr unerwünscht. Darüber hinaus wurde die Tatsache, dass ein Mitarbeiter den ganzen Tag über die beiden Türen bedienen musste, als zu kostenintensiv erachtet.

Griesen dachte auch über Streifenvorhänge und Luftschleiertechnik nach, damit die Eingangstüren offen bleiben konnten. Streifenvorhänge sind durchsichtige Polyvinylstreifen, die lose in einer Tür hängen, um das Eindringen von Luft zu blockieren und Fußgängern den Durchgang zu ermöglichen. Diese galten als zu hinderlich für die Tiere; Darüber hinaus war seine erste Bewertung eines Luftschleiers auf einem nahegelegenen Bauernhof nicht positiv.

In dieser anderen Einrichtung wurde ein kostengünstiger Luftschleier verwendet, bei dem kurze, hintereinander verschraubte Stücke den breiten Türdurchgang überspannten. Laut Griesen war der Luftschleier laut, seine modulare Konstruktion vibrierte und es gelang ihm nicht, das richtige VVU-Gleichgewicht des Luftstroms zu gewährleisten, um das Eindringen von Außenluft zu verhindern.

Clyde Conger, Geschäftsführer des Materialhandhabungsgerätehändlers Bernie's Equipment Co. (Holmen, Wisconsin), empfahl Luftschleier, um die Wärme im Melkstand zu halten. Conger arbeitete mit den Ingenieuren eines Herstellers zusammen, um zwei 4,9 m (16 Fuß) lange, einteilige Luftschleier zu spezifizieren, die dann über den offenen Türen des Raums montiert wurden. Das Ergebnis: Selbst bei Windlasten von bis zu 8 km/h (5 mph) blieben bis zu 80 Prozent der Energie der Anlage erhalten. Die Luftschleier hatten:

Folglich gibt es keine Lücken im Luftstrom von 216 m3/min (7631 cfm) und 498 m/min (1635 fpm), der über die 4,9 m breiten Eingänge erzeugt wird, und die Melkstandausrüstung friert nicht mehr ein.1

Betriebssicherheit Jahrelang waren für Türen in gefährlichen Industrieumgebungen entweder maßgeschneiderte Luftschleier erforderlich oder sie blieben ungeschützt vor Energieverlusten. Ersteres ist teuer und übersteigt möglicherweise die Budgets vieler Industriewartungen. Mittlerweile haben einige Luftschleierhersteller jedoch Geräte für Gefahrenbereiche (HL) katalogisiert, was den Preis senkt und auch eine schnellere Verfügbarkeit ermöglicht.

In der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie sind ungeschützte Versandtüren keine Option, da fliegende Insekten zu Hygieneproblemen führen. In Chemieanlagen und Buswerkstätten mit Erdgas (CNG) gelten dagegen HL-Bedenken wie Dämpfe oder brennbarer Staub in der Luft, der sich durch Lichtbögen leicht entzünden kann.

Daher sind HL-Luftschleier mit explosionsgeschützten Motoren und funkensicheren Ventilatoren, elektrischen Komponenten und Materialien konstruiert. Die Luftschleier entsprechen außerdem den elektrischen Vorschriften, die besondere Anforderungen für HL-Standorte vorschreiben.

Da Industrietore weitläufig sein können, müssen modulare oder einteilige HL-Einheiten in der Lage sein, die standardmäßig 4,9 m (16 Fuß) breite Türöffnung abzudecken und eine Reihe von Motoren von 1/2 bis 15 PS anzubieten, was wichtig ist zur Abdeckung von Türöffnungen bis zu einer Höhe von 6,1 m (20 ft). Optional können auch Dampf- und Heißwasserregister zum Erhitzen zwischen 54 und 82 °C (130 und 180 °F) hinzugefügt werden, um je nach Modell einen Temperaturanstieg zwischen 17 und 25 °C (30 und 45 °F) zu ermöglichen.

Ebenso wichtig wie die Komponenten sind die beim Luftschleierbau verwendeten Metalle. Beispielsweise sollte es zur Funkenvermeidung keinen Kontakt zwischen Eisenmetallen geben.

Neben der Trennung der Räume an Türen kann der kontinuierliche Lufteinzug in einen Luftschleier einen Belüftungsvorteil bieten, indem er dazu beiträgt, die Bildung von Dampflufteinschlüssen zu minimieren.

Höhere Ästhetik mit Deckeneinbauhalterungen In den Lobbys von Hotels, Krankenhäusern und anderen Gewerbeflächen, in denen die Ästhetik im Vordergrund steht, hat ein sichtbarer Metallkasten über einem Eingang, selbst wenn er mit einer hochtechnologischen Pulverbeschichtung und attraktiven Gittern ausgestattet ist, einige Architekten und Ingenieure davon abgehalten, diese zu spezifizieren. Daher erfreuen sich neuere Deckenluftschleier mit in die Decke eingelassenen Komponenten und einem pulverbeschichteten Unterputzrahmen großer Beliebtheit.

Im Salle André Mathieu Theatre in Laval, Que., ziehen die beliebten Theaterproduktionen des College of Montorency riesige Menschenmengen an, die die Lobby füllen und lange vor Beginn der Produktionen stehende Schlangen vor den Eingangstüren bilden. Wartende Gäste hielten die Eingangstüren offen, wodurch Winterwinde eindringen und den Lobbybereich sowie den Sitzbereich im Theater kühlen konnten. Die in die Decke eingelassenen Elektroheizungen der Lobby konnten unter diesen widrigen Bedingungen keine angenehme Temperatur aufrechterhalten.

Um die Herausforderungen im Bereich Energieverlust und Raumluftkomfort zu lösen, hat der beratende Ingenieur Marcel A. Provost, P.Eng. (Direktor bei MLC Associés Experts Conseils) spezifizierte 1829 mm (72 Zoll) lange Luftschleier für jede der vier 2,4 x 1,8 m (8 x 6 Fuß) großen Türen des Eingangs. Der Vorraumeingang zur Lobby und der Theaterbestuhlungseingang verfügen jeweils über ein Paar Luftschleier. Provost spezifizierte ein ästhetischeres Deckeneinbaudesign, das bündig mit der Decke abschließt und nur als gemeinsames Luftzufuhrgitter erscheint.

Die Luftschleier werden aktiviert, wenn die entsprechenden Türen geöffnet werden; Sie schalten sich automatisch mit einer Zeitverzögerung von 60 Sekunden nach dem Schließen der Tür ab und sorgen so für eine energiesparende Umwelttrennung, die der Hochschule Tausende an jährlichen Heizkosten einspart. Sie verfügen außerdem über thermostatisch gesteuerte 20-kW-Heizschlangen mit Modulationsgeräten, die ihre Leistung nur nutzen, wenn die Lobbytemperatur 1,1 °C (2 °F) unter den Sollwert fällt.

Temperaturabfälle von weniger als 1,1 °C drosseln die Heizspirale, indem sie je nach Außentemperatur alle 15 Sekunden mit voller Leistung ein- und ausschaltet. Darüber hinaus ist der Lüfter so konzipiert, dass er nach dem Abschalten der Heizspirale länger läuft, um die verfügbare Wärme beim Abkühlen zu nutzen. Diese Überwachungs- und Steuerungsstrategie ist eine raffinierte Abkehr von industriellen Luftschleieranlagen, die oft nur über einfache manuelle Ein-/Ausschalter verfügen.

Um sicherzustellen, dass die Leistung des Luftschleiers korrekt ist, wurde das Wartungspersonal der Hochschule vom Hersteller auch darin geschult, die Luftstromleistung, die Düsen- und Flügelwinkel sowie die dreistufigen Lüftereinstellungen zu überwachen. Die von Serge Chabot & Fils (Marieville, Que.) installierten Luftschleier haben dem College erfolgreich jährlich etwa 30 Prozent eingespart, mit einer Amortisationszeit von etwa drei Jahren.

Innovationen im Foodservice Eines der am schnellsten wachsenden Segmente der Luftschleierindustrie sind die vielen verschiedenen Innovationen für Gastronomie- und Restaurantbetriebe. Jahrzehntelang wurden diese Produkte typischerweise nur an Hintereingängen eingesetzt, um fliegende Insekten zu vernichten und die allgemeine Hygiene in der Nähe der Versandbereiche und der Küche zu verbessern. Heutzutage übernehmen Modelle bestimmte Aufgaben in Bereichen wie begehbaren Kühleingängen, Durchfahrtsfenstern und dem Vordereingang. Bei allen drei Szenarien handelt es sich um Energiesparszenarien, doch die beiden letztgenannten tragen dazu bei, das Eindringen von Fliegen, die die Hygiene beeinträchtigen können, zu minimieren.

„Wir haben einen wachsenden Markt für Luftschleier für Durchfahrtsfenster und begehbare Kühlboxen, der hauptsächlich von Endverbrauchern in der Gastronomie stammt“, sagte Bill Myles, Präsident einer in Richmond Hill, Ontario, ansässigen Herstellervertretung verschiedener Unternehmen IAQ-bezogene Produkte. „Jetzt sehen wir, dass beratende Ingenieure diese beiden Produkte spezifizieren, weil sie ihre Vorteile erkennen. Auch wenn Durchfahrfenster und begehbare Kühlschränke nur einen kleinen Teil der gesamten Energieeinsparungen für ein Restaurant ausmachen, tragen diese kleinen Dinge wirklich dazu bei.“ wenn man sie kombiniert.“

Begehbare Kühlluftschleier übertreffen nachweislich das Energieeinsparpotenzial von Flügeltüren und Streifenvorhängen; Darüber hinaus sorgen sie je nach Anzahl der Türzyklen für eine schnelle Amortisation in weniger als zwei Jahren.

Donoghue & Pivirotto Enterprises, ein Franchisenehmer für Schnellrestaurants in Pennsylvania, der vier Arby's-Filialen betreibt, führte eigene Tests durch, um das Potenzial zur Reduzierung des Energieverbrauchs von begehbaren Kühlschränken zu ermitteln. Der Franchisenehmer führte einen zweiwöchigen geprüften Test an einem 3 x 3,7 m (10 x 12 Fuß) großen begehbaren Kühler in einem 307 m2 (3300 sf) großen Restaurant durch. Mit Hilfe seines HVAC/R-Auftragnehmers ICA Mechanical überwachte das Unternehmen die Ausstattung und den Vergleich des begehbaren Kühlereingangs mit Luftschleier für eine Woche und eine Woche ohne.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Kompressor des Kühlkreislaufs während einer Betriebswoche 1,75 Stunden weniger lief – eine Reduzierung der Kompressorlaufzeit und des Geräteverschleißes um 27 Prozent. Die Verbesserung führte zu fast 100 weniger Betriebsstunden pro Jahr, was einer geschätzten jährlichen Ersparnis von 447 US-Dollar und einer Amortisationszeit von 1,6 Jahren entspricht. Restaurants mit größeren begehbaren Kühlschränken und mehr Türzyklen und mehr Fußgängerverkehr erzielen größere Einsparungen und kürzere Amortisationen.

Während sie mittlerweile überwiegend als Option bei neuen Modellen von Herstellern begehbarer Kühlschränke erhältlich sind, erleichtern mehrere Anbieter die Nachrüstung mit einem Kit, das einen Luftschleier enthält, der speziell für die einzigartige Größe und Konfiguration von begehbaren Kühlschränken entwickelt wurde. In einigen Kits sind ein vorverkabeltes 24-V-Steuer-/Lastzentrum in einem kleinen Gehäuse und ein magnetischer Reed-Ein/Aus-Türschalter enthalten. Sobald der Bereich mit 120 V versorgt wird, kann der vorverkabelte Bausatz mit herkömmlichen Werkzeugen und grundlegenden Elektrokenntnissen in nur 15 Minuten installiert werden.

Neben begehbaren Kühlschränken sind die neuen Drive-Through-Fenster-Luftschleier ein weiterer Trend in der Gastronomie und Restaurantbranche, die an einigen Standorten von Restaurantketten wie einigen Ontario Tim Hortons und McDonald's sowie einigen Harvey's-Standorten für verschiedene Zwecke eingesetzt werden in Alberta. Sie minimieren das Eindringen fliegender Insekten und der Außenluft und schützen die Mitarbeiter im Innenbereich vor Fahrzeugabgasen und kalter Winterluft.

AbschlussDa Energieverbrauch und -kosten immer wichtiger werden und der Fokus auf Raumklimaqualität und -komfort zunimmt, entwickeln Luftschleierhersteller weiterhin neue Produkte, die für viele weitere Branchen spezifiziert werden können.

Stephen Benes ist regionaler Vertriebsleiter bei Berner International Corp., einem 58 Jahre alten Hersteller von Luftschleieranlagen. Er ist unter [email protected] erreichbar.