Tecnologia
Secondo le leggi della fisica, in una situazione con porta aperta e con due aree adiacenti con diverse condizioni di clima, l'aria tende a mescolarsi equilibrando la temperatura e la pressione tra le due aree.
Il passaggio dell'aria da un'area ad un'altra avviene principalmente a causa di 3 fattori:
- Differenza di temperatura: è l'effetto di convezione naturale che crea un trasferimento d'aria da una zona all'altra. L'aria calda esce dalla parte superiore del varco e viene sostituita dall'aria fredda che entra dal basso. Maggiore è la differenza di temperatura maggiori sono le infiltrazioni d'aria e i costi di riscaldamento del locale.
- Differenza di pressione: si consiglia di equilibrare la differenza di pressione per quanto possibile perchè ciò influisce sulle prestazioni della barriera d'aria. Ma in alcune installazioni una piccola differenza di pressione può aiutare a impedire l'entrata di particelle dall'esterno.
- Vento e correnti d'aria: modificando l'angolo di inclinazione del getto d'aria, la barriera può funzionare contrastando vento e correnti d'aria. Ma se la velocità dell'aria in entrata è eccessiva, allora la barriera d'aria sarà meno efficiente.
Di seguito la rappresentazione schematica dei principali parametri che influenzano le performance della barriera d'aria creata dall'UPC (Università Politecnica di Catalogna).
 | h = spessore del getto d'aria α = angolo di inclinazione U0 = velocità dell'aria θ = angolo negativo di impatto H = altezza del varco P1 = pressione esterna P2 = pressione interna |
I principali parametri sono:
Turbolenza del getto d'aria: una bassa turbolenza migliora l'efficienza della barriera d'aria e consente di risparmiare più energia
Velocità del getto d'aria: l'aria deve essere abbastanza veloce per coprire tutto il varco
Portata d'aria: un getto d'aria più spesso rende più resistente l'effetto barriera contro il vento e le correnti d'aria
Angolo di inclinazione delle alette: se le alette sono ben orientate aumenta l'efficienza della barriera e il risparmio energetico
Tipo di ventilatori: assiale, tangenziale, centrifugo, etc. I ventilatori più potenti creano un getto più potente in grado di coprire varchi più grandi. Per esempio, se si confronta una barriera d'aria con ventilatore tangenziale e una con ventilatori centrifughi (con la stessa portata d'aria), il getto dei ventilatori centrifughi sarà più forte e più spesso.
Gli studi dell'università UPC hanno dimostrato che le turbolenze d'aria sono uno dei parametri più importanti che influenzano la distanza del getto d'aria.
Lo schema elaborato dall'UPC mostra il comportamento delle turbolenze dell'aria:
La forma ottimizzata del cannotto di mandata, la posizione e il tipo di ventilatori, la forma delle lamelle, etc. influisce sulla prestazione del getto d'aria.
Inclinzione del getto d'aria
I test e gli studi universitari hanno dimostrato che l'angolazione del getto d'aria contribuisce in maniera sostanziale a rendere la barriera d'aria più efficiente.
Quando fattori come il vento, la temperatura o la differenza di pressione causano il trasferimento d'aria dall'esterno verso l'interno, conviene orientare le alette verso l'esterno per contrastare le correnti d'aria. La traiettoria del getto sarà parabolica ma alla fine raggiungerà il pavimento in prossimità del varco. Se il getto invece non è regolabile, esso verrà spinto all'interno dalle correnti d'aria.
I seguenti diagrammi evidenziano la differenza tra una barriera d'aria con le lamelle fisse e una con le alette orientabili.
Barriera d'aria con lamelle fisse (meno efficiente)1
Barriera d'aria con alette orientabili (più efficiente)2
1 Nel primo disegno, con le alette fisse, la velocità dell'aria in entrata spinge il getto creato dalla barriera d'aria verso l'interno. Quindi l'effetto barriera viene meno e l'aria esterna riesce ad entrare all'interno del locale.
2 Nel secondo invece, con le lamelle orientabili, il risultato delle forze (getto d'aria e correnti d'aria) è perpendicolare al pavimento. Ciò significa che l'aria esterna non riesce ad entrare e la barriera d'aria svolge il suo lavoro in modo efficiente, garantendo risparmio energetico.