باب الهواء
الباب الهوائي أو الستارة الهوائية عبارة عن جهاز يُستخدم لمنع انتقال الهواء أو الملوثات أو الحشرات الطائرة من مكان مفتوح إلى آخر. وأكثر الطرق شيوعًا لاستخدامه هي تركيب مروحة نفخ موجهة للأسفل فوق مدخل مبنى، أو فوق فتحة بين مكانين مُكيّفين بدرجات حرارة مختلفة.
التعريفات
في أمريكا الشمالية، يُستخدم مصطلح "الستارة الهوائية" بشكل أكثر شيوعًا للإشارة إلى الباب الهوائي. وتُعرّف الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) الباب الهوائي على النحو التالي: "في أبسط استخداماته، الستارة الهوائية عبارة عن تيار هوائي عريض ومستمر يُدار عبر مدخل مكان مُكيّف. وهي تُقلل من دخول الحشرات والهواء غير المُكيّف إلى المكان المُكيّف عن طريق توجيه تيار هوائي فوق المدخل بأكمله. تتحرك طبقة التيار الهوائي بسرعة وزاوية تُؤدي إلى سحب أي هواء يحاول اختراق الستارة. وتتراوح فعالية الستارة الهوائية في منع التسرب عبر المدخل عمومًا بين 60 و80%". [ 1 ]
تُعرّف جمعية حركة الهواء والتحكم (AMCA) الستارة الهوائية على النحو التالي: "تيار هواء يتم التحكم فيه بشكل اتجاهي، يتحرك عبر الارتفاع والعرض الكاملين للفتحة، مما يقلل من تسرب الهواء أو انتقاله من جانب الفتحة إلى الجانب الآخر و/أو يمنع مرور الحشرات الطائرة أو الغبار أو الحطام".
الاستخدامات
تُستخدم الأبواب الهوائية غالبًا في الأماكن التي تتطلب بقاء الأبواب مفتوحة لأغراض تشغيلية، مثل أرصفة التحميل ومداخل المركبات. ويمكن استخدامها للمساعدة في منع دخول الحشرات الطائرة عن طريق إحداث اضطراب قوي في الهواء، أو للمساعدة في منع دخول الهواء الخارجي، مما يقلل من تسربه عبر الفتحة. ويمكن تجنب تيارات الهواء الباردة عن طريق مزج الهواء الدافئ المُسخّن بواسطة الباب الهوائي. وتُستخدم الأبواب الهوائية المُسخّنة عادةً عند الحاجة إلى تدفئة إضافية للمكان، ولتقليل تأثير برودة الرياح داخل الفتحة، في المناخات الباردة. [ 2 ]
تشمل التطبيقات الأخرى مداخل العملاء، وحظائر الطائرات، وأبواب الشحن، ونوافذ خدمة السيارات، وأبواب المطاعم، أو أبواب استلام الشحنات. وتُستخدم الستائر الهوائية غير المُسخّنة غالبًا مع غرف التبريد والتجميد .
يمكن تزويد الأبواب الهوائية بسخانات لتسخين الهواء أو بدونها. يجب أن تكون المروحة قوية بما يكفي لتوليد تيار هواء يصل إلى الأرضية . توجد بعض الدراسات في الأدبيات العلمية التي تقدم طرقًا تحليلية للتنبؤ بكفاءة الإحكام التي يتم الحصول عليها باستخدام الستارة الهوائية. [ 3 ]
استُخدمت الستائر الهوائية في غرف العمليات بالمستشفيات لحماية المرضى من الهواء الملوث بالفيروسات. [ 4 ] في أعقاب جائحة كوفيد-19 ، أجرت مجموعات بحثية دراسات حول استخدام الستائر الهوائية لمنع انتشار الفيروسات في الأماكن المغلقة، مثل أجنحة المستشفيات. وشملت هذه الدراسات ستائر هوائية مُخصصة طُوّرت في جامعة هونغ كونغ للفنون التطبيقية [ 5 ] ، ونظام ستائر هوائية مكتبي (DACS) طُوّر في جامعة ناغويا . [ 6 ] تهدف هذه الأجهزة إلى استخدام الستائر الهوائية لحماية العاملين في مجال الرعاية الصحية من الفيروسات المحمولة جوًا، مثل فيروسات كورونا.
فعالية
يعتمد تدفق الهواء عبر الباب على قوى الرياح، وفروق درجات الحرارة ( الحمل الحراري )، وفروق الضغط . تعمل الأبواب الهوائية بكفاءة عالية عندما يكون فرق الضغط بين داخل المبنى وخارجه أقرب ما يكون إلى الوضع الطبيعي. ويمكن أن تؤدي الضغوط السلبية، وفروق درجات الحرارة الشديدة، ووجود المصاعد على مقربة من بعضها، أو الرطوبة العالية إلى تقليل فعالية الأبواب الهوائية.
يُعدّ باب الهواء الأكثر فعاليةً لحصر الهواء المُكيّف داخل مبنى ذي باب مفتوح هو الذي يتميز بسرعة تدفق هواء عالية عند الفتحة، ناتجة عن تدفق الهواء من الأعلى إلى الأسفل، مع استعادة الهواء بواسطة غرفة توزيع هواء مُعاد تدويرها وقناة إرجاع الهواء إلى مراوح المصدر. هذا التصميم مُناسب للمباني الجديدة، ولكنه صعب التطبيق في المباني القائمة. يكون باب الهواء أكثر فعاليةً مع انخفاض سرعة الرياح الخارجية؛ فمع ارتفاع سرعة الرياح، يزداد معدل اختلاط الهواء وتزداد نسبة الهواء الخارجي من إجمالي تدفق الهواء عند الفتحة. في الظروف المثالية لانعدام الرياح، تكون فعالية باب الهواء في أقصى حالاتها، ولكن في المناطق العاصفة، لا يُمكن لأبواب الهواء إحكام الإغلاق تمامًا، ومع ذلك، تُستخدم غالبًا للحد من تسرب الهواء من الفتحة.
في البيئات الصناعية، تُعدّ سرعات الهواء العالية مقبولة، على الرغم من الضوضاء والاهتزازات التي قد تُسببها. أما في التطبيقات التجارية، مثل مداخل المتاجر، فإن راحة المستخدم تتطلب سرعات هواء منخفضة، مما يُقلل من فعالية فصل الهواء الخارجي عن الهواء الداخلي.
مقارنة بسخانات الأبواب
تصف مجموعة HEVAC Air Curtain Group [ 7 ] ، ومقرها المملكة المتحدة، سخانات الأبواب بأنها وحدات صغيرة تعمل بالكهرباء أو الماء ومزودة بمراوح، وتتميز بتدفق هواء منخفض. وهي مصممة للتركيب عند المداخل ذات الحركة المرورية المنخفضة حيث يكون الباب مغلقًا في الغالب، وتُستخدم لتوفير الدفء. مع ذلك، لا ينبغي اعتبارها بديلاً عن ستارة الهواء، التي تعمل بدورها على فصل الهواء الداخلي عن الهواء الخارجي.
الاختلافات الرئيسية هي:
- تم تصميم الأبواب الهوائية لتغطية عرض المدخل بالكامل، في حين أن سخانات الأبواب العلوية قد تكون ضيقة للغاية.
- تتمتع مراوح الأبواب الهوائية بقوة كافية لتوفير تيار هواء يغطي كامل فتحة الباب. أما سخانات الأبواب العلوية فقد تحتوي على مراوح أقل قوة.
- تم تحسين فوهة التفريغ الموجودة على باب الهواء لتوفير تدفق هواء موحد عبر كامل عرض المدخل، وهو ما قد لا يكون الحال مع سخانات الأبواب العلوية.
توفير الطاقة
تستهلك الستائر الهوائية الطاقة الكهربائية أثناء تشغيلها، ولكن يمكن استخدامها لتوفير الطاقة عن طريق تقليل انتقال الحرارة (عبر انتقال الكتلة عند اختلاط الهواء عبر العتبة) بين مساحتين. مع ذلك، يُعد الباب المغلق والمحكم الإغلاق أكثر فعالية في تقليل فقد الطاقة. [ 8 ] غالبًا ما تُستخدم التقنيتان معًا؛ فعند فتح الباب المغلق، تُفتح الستارة الهوائية، مما يقلل من تبادل الهواء بين الداخل والخارج.
قد يُعوّض الستار الهوائي تكلفته في غضون سنوات قليلة من خلال تقليل الحمل على نظام التدفئة أو التكييف في المبنى. عادةً ما توجد آلية، مثل مفتاح الباب، لتشغيل الوحدة وإيقافها عند فتح الباب وإغلاقه، بحيث يعمل الستار الهوائي فقط عندما يكون الباب مفتوحًا.
تصميم
يشرح دليل تطبيقات BSRIA 2/97 [ 9 ] إجراءً هندسيًا معتمدًا لحساب معدل تدفق هواء التغذية والسعة الحرارية للستارة الهوائية لتطبيقات التكييف والتهوية والتبريد. يجب اتباع الإجراء الخاص بـ "مبنى ذي مواصفات إحكام الهواء"، أي مبنى عملي به بعض التسربات الهوائية. يشرح القسم 4.2 من دليل تطبيقات BSRIA إجراء التصميم، بينما يقدم القسم 5.2 أمثلة عملية لمبانٍ ذات مواصفات إحكام هواء متنوعة. يُمكّن هذا المهندس من حساب معدل تدفق هواء التغذية والسعة الحرارية للستارة الهوائية المطلوبة لتطبيق معين.
انظر أيضاً
- ضغط الغرفة السلبي – تقنية عزل في مجال الرعاية الصحية يتم فيها إدخال بعض الهواء قسراً لمنع انتشار الأمراض
- حجرة ضغط إيجابي – حجرة يتم ضخ الهواء النقي إليها للمساعدة في إزالة الأبخرة الخطرة
مراجع
- ↑ مقتبس من دليل ASHRAE لعام 2004: أنظمة ومعدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، صفحة 17.9
- ↑ كاو، تشي شيانغ؛ تشو، يو؛ كاو، شي جيه؛ وانغ، يي (2021). غودفيلو، هوارد؛ وانغ، يي (محررون). دليل تصميم التهوية الصناعية. المجلد 2: التصميم الهندسي والتطبيقات ( الطبعة الثانية). لندن، سان دييغو، كاليفورنيا، كامبريدج، ماساتشوستس، أكسفورد: أكاديميك برس . الصفحات 61-66 . ISBN 9780128167793تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يوليو 2024 .
- ↑ مقتبس من H.Giraldez، طريقة شبه تحليلية محسنة للتنبؤ بالستائر الهوائية. الطاقة والمباني ، نوفمبر 2013.
- ↑ كوك، جي. وإنت-هوت، دي. "فكرة جديدة عمرها 40 عامًا - أنظمة غرف العمليات في المستشفيات ذات الستائر الهوائية"، معاملات ASHRAE 113، 349-357 (2007)
- ↑ شو، جيه.، غو، إتش.، تشانغ، واي.، وليو، إكس. "فعالية الستائر الهوائية الشخصية في الحد من التعرض لرذاذ السعال المحمول جوًا"، مجلة البيئة المبنية 208، 108586 (2022). https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.108586
- ^ تاكاموري، كوتارو؛ ساكاموتو، ياسواكي؛ إيواتاني، ياسوماسا؛ أمانو، هيروشي. أوشياما، تومومي. تأثير حجب ستارة الهواء المكتبية على الهباء الجوي أثناء الزفير. إيه آي بي أدفانسيس، 12، 055323 (2022)؛ https://doi.org/10.1063/5.0086659
- ↑ "FETA - الجمعيات - مجموعات متخصصة في أنظمة التكييف والتهوية - مجموعة الستائر الهوائية" . www.feta.co.uk. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 نوفمبر 2019 .
- ↑ تقرير مرحلي حول تقييم الطاقة لوحدات البيع بالتجزئة: تقييم تأثير الأبواب المفتوحة على استهلاك الطاقة والراحة الحرارية. مؤرشف بتاريخ 12 نوفمبر 2020 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine). رقم التقرير الفني: CUED/D-STRUCT/TR232، مراد باسارير والدكتور ماورو أوفريند، نُشر في 18 أكتوبر 2010، تم الاطلاع عليه في 28 يونيو 2011.
- ↑ دليل تطبيقات BSRIA 2/97. الستائر الهوائية - التطبيقات التجارية. جمعية أبحاث ومعلومات خدمات المباني، براكنيل، بيركشاير، المملكة المتحدة. 1997
روابط خارجية
الوسائط المتعلقة بالستائر الهوائية على ويكيميديا كومنز
- التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
- الأبواب