Вплив автоматичних розсувних дверей на енергозбереження: огляд досліджень
Значні тепловтрати через вхідні двері
Вхідні двері є «слабким місцем» будівлі з точки зору теплоізоляції – через них може втрачатися значна частка тепла. Дослідження показують, що інфільтрація повітря (просочування холодного зовнішнього повітря в будівлю і витік теплого назовні) здатна спричиняти до 50% загальних тепловтрат будівлі. Зокрема, за даними Міністерства енергетики США, повітряні витоки через традиційні двері (розпашні двері, які відкриваються вручну) можуть становити приблизно 11% від загального енергоспоживання будівлі. Іншими словами, більше однієї десятої всієї енергії на опалення/охолодження може витрачатися лише через щілини та часті відкривання звичайних дверей.
В сучасних комерційних будівлях з інтенсивним рухом людей інфільтрація через вхідні прорізи є одним із головних чинників тепловтрат. Автоматичні розсувні двері привернули увагу дослідників, оскільки вони відомі як значне джерело витоку повітря порівняно з іншими типами входів. Нижче розглянемо, які рішення пропонуються для зменшення цих втрат і що показали останні дослідження щодо автоматичних дверей.
Автоматичні двері vs. традиційні: зменшення інфільтрації
Автоматичні розсувні двері працюють швидко і відкриваються тільки тоді, коли це потрібно – завдяки датчикам руху двері відчиняються перед відвідувачем і одразу зачиняються після проходу. Це дає змогу мінімізувати обмін повітрям між зовнішнім і внутрішнім середовищем. На відміну від звичайних дверей, які можуть залишатися відчиненими занадто довго (наприклад, якщо їх не зачинили або тримають відчиненими), автоматичні системи усувають фактор «недбало зачинених дверей».
За рахунок цього вдається суттєво скоротити надходження холодного повітря взимку і вихід кондиціонованого прохолодного повітря влітку, що напряму знижує витрати енергії на опалення та кондиціонування приміщень. Крім того, конструкція автоматичних дверей забезпечує кращу герметичність у зачиненому стані. Розсувні автоматичні двері рухаються по направляючих та мають щіткові або гумові ущільнювачі, завдяки чому практично відсутні щілини для проникнення повітря.
Для порівняння, традиційні розпашні двері зазвичай мають щілини по периметру (особливо внизу під дверним полотном), через які просочується повітря. Таким чином, автоматичні двері зменшують неконтрольовану інфільтрацію: одне галузеве дослідження зазначає, що правильні автоматичні двері можуть майже повністю усунути протяги і витоки повітря, які притаманні звичайним дверям. В результаті бізнеси та заклади, встановивши автоматичні двері, відзначають підвищення енергоефективності та скорочення рахунків за опалення/охолодження.
Дані досліджень: тепловтрати та економія енергії
За останні роки проведено кілька експериментальних і польових досліджень, що кількісно оцінили вплив автоматичних дверей на тепловтрати. Експериментальні виміри інфільтрації повітря через автоматичні двері (Vatistas та ін., 2007) показали вражаючі цифри: при великій різниці температур між вулицею та приміщенням (близько 19°C) об’єм небажаного припливу холодного повітря через двері сягав 617 м³/год. Це еквівалентно тому, що майже 47% від усього припливного повітря вентиляції складалося з неконтрольованого підсосу через часто відкриті двері. Такі результати підтверджують, наскільки сильно часте відкривання дверей охолоджує будівлю та навантажує систему ОВК (опалення, вентиляції, кондиціонування).
Ще одне польове дослідження 2015 року в торговельних будівлях проаналізувало два магазини з автоматичними дверима за допомогою моделювання потоків повітря. Метою було визначити, який внесок вносить вхідний вузол у загальну інфільтрацію. Результати показали, що через автоматичні вхідні двері проходило 75–80% всього неконтрольованого повітрообміну (інфільтрації) будівлі. Інакше кажучи, більша частина всіх витоків повітря припадала саме на зону дверей.
У термінах енерговитрат це дуже суттєво: згадане дослідження встановило, що втрати через дверну інфільтрацію еквівалентні 12–19% від загального вентиляційного повітрообміну будівлі (тобто додаткові 12–19% навантаження на систему опалення/охолодження). Цікаво, що впровадження простих рішень може покращити ситуацію: наприклад, додавання тамбура (двохпослідовних дверей) на вході зменшило інфільтрацію через автоматичні двері приблизно на 23%. Це означає помітну економію енергії, оскільки менше холодного повітря потрапляє всередину, і, відповідно, системи опалення працюють з меншим навантаженням.
В інших роботах підтверджено залежність тепловтрат через двері від зовнішніх умов та інтенсивності використання. Зокрема, математичне моделювання повітрообміну через автоматичні двері (Mahajan та ін., 2015) показало, що обсяг інфільтрації прямо пропорційний різниці температур між приміщенням і вулицею. Це узгоджується з експериментальними даними: при нижчій зовнішній температурі різниця густини повітря та ефект тяги збільшують підсос холодного повітря через отвір дверей. Тому найбільші втрати спостерігаються взимку, а в тепліші дні – дещо менші. Такі результати підкреслюють важливість контролю доступу – швидкодії дверей, наявності тамбура, тощо – особливо в холодному кліматі.
Розсувні vs. обертові двері: що ефективніше?
Окремо варто розглянути порівняння автоматичних розсувних дверей із іншими сучасними рішеннями, такими як обертові двері. Обертові двері (карусельного типу) конструктивно забезпечують постійний поділ внутрішнього і зовнішнього середовища: людина проходить через секції, що обертаються, і великий отвір при цьому ніколи не відчиняється повністю. Цей принцип значно обмежує небажаний повітрообмін.
Дослідження, проведене у Швеції (Chalmers University of Technology), порівняло енергетичну ефективність обертових та розсувних дверей. За результатами моделювання для офісної будівлі в Гетеборзі, обертові двері можуть запобігти 60–90% тепловтрат, які б відбувалися через розсувні двері за тих самих умов. Іншими словами, розсувні двері пропускають у кілька разів більше холодного повітря, ніж обертові, особливо за наявності протягів або значної різниці тиску.
Ефективність обертових дверей була настільки високою, що автори підкреслюють: впровадження обертових входів здатне різко знизити втрати енергії на вході і має враховуватися при проектуванні енергоефективних будівель. Варто зазначити, що обертові двері та тамбури – це дві альтернативні стратегії зменшення інфільтрації на вході. Якщо встановлення обертових дверей неможливе або недоцільне, облаштування тамбура (подвійних дверей із повітряною «буферною» зоною між ними) теж дає суттєвий ефект, як згадувалося вище (близько 20%+ зниження втрат).
В будь-якому разі, результати всіх оглянутих досліджень одностайно вказують, що автоматизація входів і спеціальні дверні рішення значно підвищують енергоефективність будівель. За рахунок швидкого зачинення, герметичного прилягання стулок та контролю повітрообміну автоматичні розсувні двері дозволяють скоротити тепловтрати порівняно з традиційними дверима, що підтверджують як експериментальні виміри, так і моделі енергоспоживання. Для максимального ефекту енергозбереження доцільно по можливості поєднувати автоматичні двері з додатковими заходами (тамбурами або обертовими секціями) на найбільш відвідуваних входах. Це забезпечить мінімальні тепловтрати, стабільний внутрішній клімат і зниження витрат на опалення та кондиціонування згідно з сучасними дослідженнями у цій сфері.
Джерела:
- Gavrilović, S., et al. (2018). Energy performance of door solutions (розсувні vs обертові двері)
- Door Services Corporation (2023). “Energy Efficiency in Hospitals: Automatic Doors and Sustainability” – огляд переваг автоматичних дверей
- Air leakage through automatic doors – ResearchGate
- Vatistas, G.H., et al. (2007). Prediction of infiltration rates through an automatic door (експериментальні вимірювання інфільтрації)
- Srebric, J., et al. (2015). Quantification of Heat Flows Through Building Entrance Doors (польове дослідження магазинів)
- ASSA ABLOY (2022). “Automatic doors save energy and boost sustainability” – про контроль повітрообміну автоматичними дверима
