טכנולוגיית מסכי אוויר

טכנולוגיית מסכי אוויר גורם הדלתות הפתוחות בכל הנוגע לעלייה בעלויות האנרגיה

התעוררות האנרגיה של תל אביב התמקדה במכשירים המסוגלים לחסוך באנרגיה (ובעלויות), על מנת למנוע בריחה של אוויר קר או חם מחלל בעל אקלים מבוקר.

דלת סופרמרקט פתוחה היא אומנם דרך מצוינת לברך את הבאים לחנות, אולם באיזה מחיר? ספקים וקמעונאים יכולים לסבול מאובדן משמעותי באנרגיה (ולכן בעלויות) בשל העובדה שהם מניחים לאוויר המקורר לברוח מבעד לדלתות לא-מפוקחות.

בתי מכירה של מוצרים בקמעונאות, כמו גם מבנים ציבוריים ותעשייתיים רבים, יכולים להגיע לחסכון אנרגטי משמעותי על ידי התקנת וילונות אוויר בעמדות אסטרטגיות במבנה.

מידת אובדן האנרגיה עקב פתחים לא-מבוקרים יכולה להיות משמעותית.

הגרף מציג את החיסכון שניתן להגיע אליו בעזרת השימוש במסכי אוויר.

מוזרה העובדה שמוצר שהינו מקובל באופן כה נרחב באיזורי המרכז והשפלה בתור תוסף סטנדרטי בכל בניין ציבורי, חנויות מסחריות ומוסדות ליישומים תעשייתיים דוגמת מתקני קירור, הקפאה ואחסון בקור, הינו נדיר כל כך בשימושו בדרום הארץ. ייתכן שהסיבה לכך היא שמסכי אוויר מקושרים על פי רוב עם שימוש של אנרגיית חימום במזג אוויר קר ולא עם שימור הקור במזג אוויר חם. יחד עם זאת, בשני המקרים, החיסכון האנרגטי הינו משמעותי.

בסביבת חנויות מסחריות, מחקרים מראים כי דלת פתוחה מגדילה את אחוז המכירות בשיעור של עד 40%, שכן היא מהווה הזמנה להיכנס ולרכוש, יחד עם זאת, חנויות מסחריות וסופרמרקטים שיש בהם מערכות מיזוג הינם "מורעבים אנרגטית", ולכן נראה כי הדבר ההגיוני לעשות יהיה לחסוך כמה שניתן מהאוויר הקר ולמנוע את בריחתו, בעיקר בהתחשב בעלויות הנדרשות על מנת לקרר את האוויר מלכתחילה. מבנים ציבוריים, דוגמת נמלי תעופה ומרכזי כנסים, אשר בהם קיימות מערכות מיזוג אוויר הפעילות ברמות גבוהות, צריכים להיות בעלי דלתות פתוחות על מנת לאפשר כניסה ונגישות למתחם. למרות שבחלק מהמבנים קיימות דלתות הנפתחות ונסגרות באופן אוטומטי שתפקודן מבוסס על חיישן תנועה (והן לרוב עשויות זכוכית), פתרון זה הינו יקר, אינו יעיל במיוחד מבחינה תרמודינמית ובאופן כללי משמש בעיקר על מנת להפחית את רוח-הפרצים החודרת למבנה.

הרעיון של בניית מחסום בלתי-נראה לאורך הדלת על מנת לאפשר גישה בלתי-מופרעת לתוך המבנה, ובו זמנית למנוע בצורה יעילה את שינויי טמפרטורה כתוצאה מזרימת החום וכניסה של גורמים דוגמת אבק, ריחות וחרקים, הינו רעיון מושך בפני עצמו; כאשר מוסיפים לכך את חסכון-העלויות המהותי הנובע מירידה בצריכת האנרגיה האפשרות הזו הופכת לחובה, במיוחד מאחר ומסכי אוויר הינם עצמים לא-יקרים באופן יחסי.

הרחקה של האוויר החם ממתקני אחסון מקוררים ומבודדים או ממתקני הקפאה הינה היעד הראשון במעלה עבור מתקנים אלה, אולם תנאי זה מושם ללעג כאשר דלתות המקפיא או המקרר נפתחות לרווחה לצורך מעבר אנשים וגם, במקרים מסוימים, מוחזקות פתוחות למשך זמן מה על ידי מעצורים על מנת לאפשר תנועה או אחסון של מוצרים מתכלים.

מסכי אוויר המותקנים כראוי מורידים את אובדן האוויר הקר מהמתקן ומפחיתים את אחוזי הלחות החודרים פנימה, ועל ידי כך מפחיתים את העומס המושם על המקררים או המפעל הממוזג. בצורה זו המתקן יכול לחסוך בצריכת האנרגיה, על ידי הפחתת זמן הפעילות של המדחס, והגדלת המרווחים בין פעולות תחזוקה, החלפת גז והטענה מחדש. יחידות אלו מהוות חלופה לדלתות הנגללות במהירות או לוילונות עשויים כפיסי PVC ויכולות להיות מותקנות מעל או לצד מעברים באזורים תעשייתיים על מנת ליצור חותם עוצמתי על פני הפתח, לשמור את האוויר הקר בפנים וכל זאת תוך כדי שמירה על נראות מוחלטת ועל נגישות. משמעות הדבר היא שנהגי המלגזות אינם חייבים לצאת מהמלגזה על מנת לפתוח ולסגור דלתות כאשר הם עוברים, ולכן התנועה מאזור אחד למשנהו הופכת קלה ויעילה יותר. שלא כמו במקרה של וילונות כפיסי פלסטיק, אשר הופכים במהירות עמומים עם השימוש, מסכי אוויר מספקים 100% נראות בכל רגע נתון. יחידות אלו הותקנו כבר ברציפי הטענה, מפעלים, האנגרים ומתקני ייצור דוגמת מתקני עיבוד מזון וייצור תרופות, בהם ניכרת טמפרטורה שונה בין אזורים שונים התחומים על ידי המסך.

מסך אוויר מספק יריעת אוויר המוזרמת במהירות גבוהה על פני מפתח הדלת ובכך מונע כניסה של זבובים וחרקים מעופפים אחרים אל תוך המבנה. עובדה זו חשובה במיוחד במסעדות, פאבים וכל מתקן אחר בו מזון מיוצר או מוגש – ובו יש לעמוד בתקנות סביבתיות ובריאותיות מחמירות. תוצר לוואי יעיל למדי הינו שבעוד שמסך האוויר משמש בעיקר לצורך בקרת מיזוג ואקלים, היחידות המותקנות מספקות גם בקרה ממזיקים וזבובים וישנם אפילו מקומות בחו"ל בהם היחידות מותקנות לצורך שימוש זה בלבד.

עיצוב מסך האוויר היעיל ביותר לצורך בקרת חרקים הינו בעל זרבובית המסוגלת לשנות את זווית הכיוון של זרם האוויר ולהרחיק אותו מן האזור המיועד להגנה. זווית של כ-°20 מהציר האנכי הינה הזווית האופטימאלית לצורך זה ברוב המקרים. היחידה צריכה להשתוות או לעבור את דרישות תקני משרד החקלאות של בריטניה (UK) ומנהל התרופות הפדראלי של ארה"ב, הדורשים זרם אוויר ברוחב של 50-120 מ"מ הבוקע מתוך הזרבובית, וכן שתהיה מסוגלת להפיק מהירות מינימאלית של 8 מטרים/שנייה של אוויר בגובה 1 מטר מעל הרצפה ועל פני מפתח הדלת כולו, כל זאת על מנת להבטיח כי לא יהיו רווחים דרכם חרקים יוכלו להיכנס.

מלבד בקרה של חרקים מעופפים, יצרני מסכי האוויר אומרים כי אפילו מכרסמים נמנעים מלהיכנס למבנים התחומים במסכי אוויר. לטענת היצרנים, חולדות, עכברים ופולשים פרוותיים אחרים לא אוהבים את תחושת מסך האוויר הנושב על פרוותם ולכן נמנעים מלעבור דרכו!

הבנייה והעיצוב של ציוד המייצר מסך אוויר הינה פשוטה למדיי – זהו ייצור זרם אוויר ניצב או מאוורר צירי המונע על ידי מנוע חשמלי במהירות קבועה או משתנה המוכן במרכב סגור ופשוט שיש לו פתח כניסה ופתח יציאה של אוויר. גודל המוצר צריך להיות מתאים על מנת לייצר זרימה בקצב המתאים למפתח הדלת ועל מנת להגיע למהירות הנדרשת בכדי למנוע מעבר חום בין חללים.

דגמים לרכישה במקום זמינים אצל מספר ספקים והיחידות ניתנות גם לעיצוב בהתאם להוראות הלקוח. יחד עם זאת, זכרו כי גם עבור כניסות רחבות העולות על הקיבולת של יחידת מאוורר אחת, ניתן לערום שתי יחידות או יותר זו לצד זו (או האחת על גבי השנייה במקרה של התקנה צידית לצד מפתחים גבוהים מאוד) ולהפעילן בו זמנית. מכאן סביר להניח שאין גבול לגודל המפתח של הדלת שניתן לשרת בעזרת מסכי אוויר.

על ידי הכוונה של סילון אוויר, בין אם מלמעלה למטה ובין אם אופקית על פני מפתח הדלת, "מחסום" בלתי נראה זה מפחית את כמות החום והלחות הזורמים מבעד לפתח וכתוצאה מכך, על פי מחקרים עצמאיים שבוצעו על ידי קרן מחקר הקירור המבוססת בארה"ב יחד עם אוניברסיטת אילינוי, ה"מחסום" יכול להוביל לחסכון של 60-80% במתקני קירור דוגמת מבני אחסון בקירור, חדרי קור ומקפיאים.

מכשירים פשוטים אלו יכולים להיות מותאמים-בדיעבד או מפורטים כחלק מעיצוב בקרת הקירור או האקלים הראשונית בעת תכנון המבנה; המכשירים יעזרו להפחית את זמן הפעילות של המדחס. בצורה זו תוכלו להשתמש גם ביחידות קירור בעלות קיבולת נמוכה יותר ועדיין לראות את אותם ביצועים.

מגוון של אפשרויות התקנה זמינות על מנת לענות על תכונות מבנה ואדריכלות מגוונות, דוגמת תקרות תלויות; יחד עם זאת, השיטה הנפוצה ביותר היא פשוט חיבור בבריחים את היחידה אל הקיר שמעל למפתח הדלת, וחיבור אספקת חשמל בודדת ומפסק לצורך הפעלת היחידה.

צריכת החשמל של המכשיר הינה זניחה עבור דלתות בגודל רגיל – כ-300 וואט. חלק מהיחידות יכולות אפילו להגיע מצוידות בגוף חימום על מנת לעזור בחימום האזור התחום על ידיהן.

מסך אוויר פשוט יוצר מחסום של זרם אוויר על פני מפתח כלשהו. מהירות האוויר של המסך חייבת, אם כן, להיות גבוהה דיה על מנת להכווין את הזרם הנוצר כלפי מטה ולהבטיח כי רק חלק קטן מהאוויר ייצא החוצה בעוד שרוב זרם האוויר יחזור פנימה אל החדר.

כל היועצים, הלקוחות והקבלנים צריכים לתהות בינם לבין עצמם: מדוע לא? אולי הסיבות האמיתיות הן שעלויות האנרגיה מעולם לא היוו עניין אמיתי לדאגה או שמא האספקה הייתה קבועה ושופעת; לבטח כך היה באזורי הערים הגדולות. יחד עם זאת, הפסקות חשמל חוזרות ונשנות ואזהרות מחברת Eskom שהתעריפים עומדים לעלות מובילות למסכנה שהימים הפשוטים של חשמל "זול" ובשפע עומדים להיגמר לעד, ושכדאי מאוד שנתחיל להשתמש במה שיש ביתר חסכנות וביתר חוכמה!

גודל זרימת האוויר

גודל זה משתנה בהתאם להפרשי הטמפרטורה שבין האוויר החיצוני והאוויר הפנימי ובהתאם לחילופי האוויר, ולכן הגודל הינו למעשה נגזרת של הפרשי הטמפרטורות התרמיות. השימוש בערכים ידועים עבור הפרשי הטמפרטורות שבתוך המבנה ובין מחוץ למבנה, הצפיפויות, הבדלי הלחצים ולבסוף זרימת האוויר מבעד לפתח – כל אלו משתנים הניתנים לחישוב.

לחץ בייצור-עצמי מתפתח ממסך אוויר מסוג אל-מחזורי, שכן סילון האוויר גורם לאוויר החיצוני לעבור בזרם. כאשר מסך האוויר מותקן בחלקו החיצוני של חדר קר, האוויר נשפך חזרה אל תוך החדר וממשיך לעשות כן עד שהלחץ הנבנה יגיע לנקודה בה זרם האוויר מוסט כלפי חוץ.

אפקט הערמת-יצירת-לחץ זה מתפתח כאשר האוויר הקר בתוך החדר הינו דחוס יותר מאשר האוויר החם שמחוץ לחדר. ככל שהתקרה גבוהה יותר, כך הלחץ שבחדר המקורר יכול להגיע לרמות גבוהות יותר. מהירות מסך האוויר צריכה, אם כן, להיות גבוהה דיה על מנת לפצות עבור הלחץ הפונה כלפי חוץ שנוצר בחלקו התחתון של החדר המקורר.

לחץ הרוח מתרחש בשל ההמרה של לחץ המהירות שברוח ללח. סטטי. משמעות מיוחדת ניתנת ליציבות של מסך האוויר, אשר מכוונת על ידי מומנטום היציאה שלה. מסך האוויר חייב להיות מסוגל לעמוד בשינויי הלחצים שבין צידו הפנימי מול החיצוני של החדר המקורר. המומנטום של היציאה צריך להישמר ולהיות חזק דיו על מנת לייצב את האוויר שבגובה הרצפה. מסיבה זו, חובה לשלב בקרות בתכנון של מסך האוויר, אשר תפקידן להגביר את עוצמת המהירות ולהבטיח כי מסך האוויר יהיה קשיח, כמו גם להפחית את המהירות על מנת למנוע חימום מיותר והעברת לחות באזור הדלת.

בשימושים במתקני קירור, נפח גדול של מערבולות אוויר מכה ברצפה ועשוי להתחיל ליצור קרח על גבי הרצפה של מתקני הקפאה; תופעה זו אינה רצויה או נחוצה, שכן זרימת האוויר צריכה להיות מכווננת באופן כזה שהוא בקושי ייפגע ברצפה. ניתן להגיע למצב זה על ידי כיוונן רפפות האוויר או מהירות המאוורר כך שיגיעו למהירות המבוקשת. רוחות פרצים נמנעות מעצם העובדה שמוודאים שזרם האוויר אנכי. מסך האוויר ניתן להתקנה בכל אחד מצידי החדר – החם או הקר  - תוך שהוא מספק את אותה היעילות משני הצדדים.

מפתח דלת סטנדרטי (900 מ"מ לרוחב x 2 מטר לגובה) יכול להוביל לאובדן אנרגיה בערך הקרוב ל-12.5 מגה-וואט בשנה. אובדן זה יכול להימנע על ידי התקנת מסך אוויר זול יחסית.

האנס סטיין, מנהל כללי בחנות Grasso, ודרק טרוסקוט מ0AMS שבקייפ טאון, טוענים שדלת רגילה (900 מ"מ לרוחב ו-2 מ' לגובה) תוביל לאובדן מינימלי של 12 קילו-וואט לשעה עבור הפרש טמפרטורות של °10; הפרש טמפרטורות של °5 יוביל לאובדן של 6 קילו-וואט לשעה. מכאן שתהיו זקוקים לקיבולת מיזוג בגודל של 5.4 קילו-וואט רק בכדי לכסות על האובדן הנגרם מהדלת הפתוחה ביום קיץ רגיל.

טרוסקוט מוסיף ואומר: "אם אנחנו עובדים עם הפרש ממוצע של 5 מעלות קלווין, ימי עבודה האורכים 8 שעות במשך 52 שבועות בשנה, אפשר לומר שאנחנו מאבדים 12.5 מגה-וואט בשנה. מסך אוויר בגודל המתאים לדלת הממוצעת יכול להיות מותקן ב- 600 ₪  בערך ומפחית את האובדן ב-80-90%. החיסכון באנרגיה לבדו קובע כי אין זה אלא הגיוני להתקין מסך אוויר, הרבה יותר מאשר, למשל, נורות חסכוניות-באנרגיה או שכבות בידוד לדוודים, כפי ש-Eskom ממליצה ומקדמת".

“Zwetloots” – רשת קמעונאי פרחים גדולה בבריטניה – הצליחה לשמור על אטמוספרת אוויר מקורר גם כשדלת הכניסה של החנות נותרת פתוחה על ידי התקנת מסך אוויר תעשייתי. Zwetsloots צריכים לשמור על הפרחים שלהם בטמפרטורה של 4-5°C על מנת לשמר את טריותם לצד שמירה על גישה קלה פנימה והחוצה מחדר הקירור גם מבלי לקרר את חלל החדר הסמוך.

בדיקות מראות כי כאשר מסך האוויר פועל מעל הדלת הפתוחה, טמפרטורה הרצפה הנמצאת בחלק החיצוני והצמוד לחדר הקירור נותרת מעל 12°C – בדיוק אותה טמפרטורת הסביבה הנמצאת מחוץ לחדר.

חדר הקירור, ששטחו 2,200 מ"ר, מחובר לאזור האריזה, בו נמצאים אנשי הצוות, בדלת אוטומטית מהירה. הבעיה של הסעת האוויר החם, המועבר בכמויות גדולות, אל חדר הקור כאשר הדלת האוטומטית נפתחת, גורמת לדחיפה אפקטיבית של אוויר כבד וקר החוצה ברמה נמוכה אל תוך חדר הצוות. מבחינת הצוות, עובדה זו גורמת לסביבה עבודה לא נוחה ופרוצה, וחנויות Zwetsloots נאלצו להתמודד עם אנשי צוות לא מרוצים ועלויות קירור הולכות ועולות, על מנת לשמר את הטמפרטורה בחדר הקור.

דיוויד זווטסלוטס, המנהל הטכני של החנות, אמר: "אנחנו מנטרים את מסך האוויר מזה כשבועיים, שכן דאגנו שמא הרוח הנושבת מטה תפגע בפרחים או שהוא לא ייצור את האטם המבוקש על פני הדלת. יחד עם זאת, הרוח הנושבת מטה לא השפיעה על הפרחים והיא אוטמת היטב את אזורי הקירור והעבודה – הרבה יותר טוב מכפי שציפיתי. בדיקות הראו לנו שלא היו נקודות קרות בקרבת הכניסה בהשוואה לטמפרטורת הסביבה הקיימת בשאר המבנה. אנשי הצוות שעובדים ליד חדר הקירור היו מתלוננים תמיד שסביבתם קרה מדי; יחד עם זאת, מאז שהתקנו את מסך האוויר, לא קיבלנו שום תלונות".

דיוויד הוסיף ואמר כי יהיה זה קשה לכמת את היתרון הכספי הנגזר מהחיסכון בצריכה האנרגטית אולם, בהתבסס על עלויות התחזוקה עבור הדלת האוטומטית המהירה לבדה, תקופת החזרת העלויות תהיה בין 8 ל-17 חודשים.

מסך האוויר, היוצר קיר רציף של אוויר חיצוני על פני מפתח הדלת, מותקן מחוץ לחדר הקור ומופעל כאשר הדלת האוטומטית פתוחה. מסך אוויר על פני דלת אוטומטית פתוחה יחזיר את העלויות של עצמו פשוט על ידי הפחתת עלויות התחזוקה של הדלת.

מאמר זה נכתב ע"י יונתן רבה בעל ניסיון וידע רב בתחום החימום והמיזוג לחברות מפעלים גני אירועים ועוד...                                                                                                 יתרה מכך החברה גם משכירה ומשווקת את מוצריה בעסקאות ליסינג לתקופות קצרות וארוכות במחיר לכל כיס                                                                                      טלפון 0508330888 בקרו באתרינו החדש : http://www.hcsystem.co.il/