Výpočet ventilačního systému – Standardní klima

Při návrhu ventilačních systémů provádí každý inženýr výpočty v souladu s výše uvedenými normami.

Pro výpočet výměny vzduchu v obytných prostorách by měly být dodrženy tyto normy. Podívejme se na nejjednodušší metody pro nalezení výměny vzduchu:

• podle oblasti místnosti,
• podle hygienických a hygienických norem,
• po násobcích

Výpočet podle plochy místnosti

Toto je nejjednodušší výpočet. Výpočet větrání podle plochy se provádí na základě toho, že pro obytné prostory normy regulují přívod čerstvého vzduchu 3 m3/hod. na 1 m2 plochy místnosti bez ohledu na počet osob.

Výpočet dle sanitárních a hygienických norem

Dle hygienických norem pro veřejné a administrativní budovy je potřeba 60 m3/hod čerstvého vzduchu pro jednu osobu trvale pobývající v areálu a 20 m3/hod pro jednu přechodnou osobu.

Zvažte příklad:

Předpokládejme, že v domě žijí 2 lidé, vypočítejme hygienické normy podle těchto údajů. Vzorec pro výpočet větrání včetně požadovaného množství vzduchu vypadá takto:

• n – normalizovaná výměna vzduchu, hodina-1;
• V – objem místnosti, m3

Dostaneme, že pro ložnici L2=2*60=120 m3/hod., pro kancelář vezmeme jednoho stálého a jednoho dočasného obyvatele L3=1*60+1*20=80 m3/hod. Do obývacího pokoje přijímáme dva stálé obyvatele a dva dočasné obyvatele (obvykle č.p
stálé a dočasné osoby, dle technických specifikací zákazníka) L4=2*60+2*20=160 m3/hod., získaná data zapíšeme do tabulky.

Pokoj	Lpr, m3/hod	Lout, m3/hod
kuchyně	–	≥ 90
ložnice	120	120
Kabinet	80	80
Obývací pokoj	160	160
Chodba	–	–
Koupelna	–	≥ 50
koupelna	–	≥ 25
∑	360	525

Výpočet po násobcích

Rychlost výměny vzduchu je hodnota, jejíž hodnota ukazuje, kolikrát se během jedné hodiny vzduch v místnosti zcela vymění za nový. Přímo závisí na konkrétní místnosti (její objemu). To znamená, že jedna výměna vzduchu je, když byl během jedné hodiny do místnosti přiveden čerstvý vzduch a „odpadní“ vzduch byl odstraněn v množství rovném jednomu objemu místnosti; Výměna vzduchu 0,5 kohoutku – polovina objemu místnosti.

V regulačním dokumentu DBN V.2.2-15-2005 „Obytné domy“ je tabulka s danými násobky pro prostory. Podívejme se na příklad, jak se pomocí této metody provádějí výpočty.

Směnný kurz vzduchu v obytných budovách

Prostory	Návrhová teplota (zima),ºС	požadavky na výměnu vzduchu
		Příliv	Odsávací odsavač
Obývací pokoj, ložnice, pokoj	20	1x	–
kuchyně	18	–
Kuchyně jídelna	20	1x	Vzduchem zůstatek bytu, ale ne méně, m3/hod	90
koupelna	25	–		25
Toaleta	20	–		50
Kombinovaná koupelna	25	–		50
Бассейн	25	Výpočtem
V bytě místnost na pračku	18	–	0,5x
Šatní skříň na úklid a žehlení oděvů	18	–	1,5x
Lobby, společná chodba, schodiště, chodba bytu	16	–	–
Služební místnost zaměstnanci (vrátnice/vrátnice)	18	1x	–
Nekuřácké schodiště buňka	14	–	–
Strojovna výtahu	14	–	0,5x
Sběrná komora na odpadky	5	–	1x
Garážové stání	5	–	Výpočtem
Rozvaděč	5	–	0,5x

Posloupnost pro výpočet ventilace násobkem je následující:

1. Vypočítáme objem každé místnosti v domě (objem=výška*délka*šířka).
2. Objem vzduchu pro každou místnost vypočítáme pomocí vzorce: L=n*V (n – normalizovaná výměna vzduchu, hodina-1; V – objem místnosti, m3)

K tomu nejprve vyberte z tabulky „Sanitární a hygienické normy. Kurz výměny vzduchu v obytných budovách“ standard pro kurz výměny vzduchu pro každý pokoj. U většiny prostor se hodnotí pouze přívod nebo pouze výfuk. Pro někoho je například kuchyň-jídelna obojí. Pomlčka znamená, že do této místnosti není potřeba přivádět (odvádět) vzduch.

U místností, pro které je v tabulce místo výměny vzduchu uvedena minimální výměna vzduchu (např. ≥90 m3/h pro kuchyň), považujeme požadovanou výměnu vzduchu za rovnou této doporučené. Na samém konci výpočtu, pokud bilanční rovnice (∑ Lpr a ∑ Lout) nekonverguje, můžeme hodnoty výměny vzduchu pro tyto místnosti zvýšit na požadovanou hodnotu. Pokud v tabulce není místo, vypočítáme pro něj kurz výměny vzduchu s přihlédnutím k tomu, že pro obytné prostory normy regulují přívod čerstvého vzduchu 3 m3/hod na 1 m2 plochy místnosti. Tito. Výměnu vzduchu pro takové místnosti vypočítáme pomocí vzorce: L=Srooms*3. Všechny hodnoty L zaokrouhlíme na 5, tzn. hodnoty musí být násobky 5.

Sečteme zvlášť L těch místností, pro které je průtok vzduchu normalizován, a zvlášť L těch místností, pro které je normalizován digestoř. Dostaneme 2 číslice: ∑ Lpr a ∑ Lout

Sestavíme bilanční rovnici ∑ Lpr = ∑ Lout. Pokud ∑ Lpr > ∑ Lout, pak pro zvýšení ∑ Lout na hodnotu ∑ Lpr zvýšíme hodnoty výměny vzduchu pro ty místnosti, u kterých jsme v odstavci 3 akceptovali výměnu vzduchu rovnající se minimální přípustné hodnotě.

Pokud ∑ Lpr > ∑ Lout, pak pro zvýšení ∑ Lout na hodnotu ∑ Lpr zvýšíme hodnoty výměny vzduchu pro místnosti.

Výpočet základních parametrů při výběru zařízení

Při výběru zařízení pro ventilační systém je nutné vypočítat následující základní parametry:

• Výkon vzduchu;
• Výkon ohřívače;
• Provozní tlak vytvářený ventilátorem;
• Rychlost proudění vzduchu a plocha průřezu vzduchových kanálů;
• Přípustná hladina hluku.

Níže je uveden zjednodušený způsob výběru hlavních prvků systému přívodní ventilace používaného v domácích podmínkách.

Vzduchový výkon

Návrh ventilačního systému začíná výpočtem požadovaného průtoku vzduchu, neboli „čerpání“, měřeného v metrech krychlových za hodinu. K tomu potřebujete půdorys prostor s vysvětlením, které uvádí názvy (účely) jednotlivých místností a jejich výměru. Výpočet začíná stanovením požadované rychlosti výměny vzduchu, která ukazuje, kolikrát se během jedné hodiny vzduch v místnosti úplně vymění.

Například pro místnost o ploše 50 m2 s výškou stropu 3 metry (objem 150 metrů krychlových) odpovídá dvojitá výměna vzduchu 300 metrům krychlovým/hod. Požadovaná rychlost výměny vzduchu závisí na účelu místnosti, počtu osob v ní, výkonu zařízení na výrobu tepla a je určena SNiP (Building Norms and Rules).

Pro stanovení požadovaného výkonu je nutné vypočítat dvě hodnoty výměny vzduchu: násobkem a počtem osob a poté vybrat větší z těchto dvou hodnot.

Výpočet výměny vzduchu podle frekvence:

• L – požadovaný výkon přiváděného větrání, m3/h;
• n je normalizovaný kurz výměny vzduchu: pro obytné prostory n = 1, pro kanceláře n = 2,5;
• S je plocha místnosti, m2;
• H – výška místnosti, m;

Výpočet výměny vzduchu podle počtu osob:

L = N * Lnorm, kde

• L – požadovaný výkon přiváděného větrání, m3/h;
• N je počet lidí;
• Lnorm – průtok vzduchu na osobu:

v klidu – 20 m3/h;

„kancelářské práce“ – 40 m3/h;

s fyzickou aktivitou – 60 m3/h.

Po výpočtu požadované výměny vzduchu vybereme ventilátor nebo vzduchotechnickou jednotku vhodného výkonu. Je třeba počítat s tím, že vlivem odporu sítě přívodu vzduchu klesá výkon ventilátoru. Závislost výkonu na celkovém tlaku lze zjistit z ventilačních charakteristik, které jsou uvedeny v technických charakteristikách zařízení. Pro informaci: 15 metrů dlouhý úsek vzduchového potrubí s jednou ventilační mřížkou vytváří tlakovou ztrátu asi 100 Pa.

Typické hodnoty výkonu ventilačního systému:

• Pro byty – od 100 do 500 m3/h;
• Pro chaty – od 1000 do 5000 m3/h;

Výkon ohřívače

Ohřívač se používá v systému přívodního větrání k ohřevu venkovního vzduchu během chladného období. Výkon ohřívače se vypočítá na základě výkonu ventilačního systému, požadované teploty vzduchu na výstupu systému a minimální teploty venkovního vzduchu. Poslední dva parametry jsou určeny SNiP.

Teplota vzduchu vstupujícího do obytného prostoru musí být minimálně +18°C. Minimální teplota venkovního vzduchu závisí na klimatickém pásmu, například pro Moskvu je -26 °C (počítáno jako průměrná teplota nejchladnějšího pětidenního období nejchladnějšího měsíce ve 13 hodin). Když je tedy ohřívač zapnutý na plný výkon, měl by ohřát proud vzduchu o 44°C. Vzhledem k tomu, že silné mrazy v Moskvě netrvají dlouho, lze do napájecích systémů instalovat ohřívače vzduchu s výkonem nižším, než je navržený. Současně však musí mít napájecí systém regulátor výkonu, aby se snížily otáčky ventilátoru v chladném období.

Při výpočtu výkonu ohřívače je třeba vzít v úvahu následující omezení:

• Možnost použití jednofázového (220 V) nebo třífázového (380 V) napájecího napětí. Při výkonu ohřívače nad 5 kW je nutné 3fázové připojení, ale v každém případě je vhodnější 3fázové napájení, protože provozní proud je v tomto případě menší.
• Maximální přípustný odběr proudu. Množství proudu (A) spotřebovaného ohřívačem lze vypočítat pomocí vzorce:

• I – maximální odběr proudu, A;
• P – výkon ohřívače, W;
• U – napájecí napětí: (220 V – pro jednofázové napájení; pro třífázovou síť je výpočet mírně odlišný).

Pokud je přípustné zatížení elektrické sítě menší než požadované, můžete nainstalovat ohřívač nižšího výkonu. Teplotu, na kterou může ohřívač ohřát přiváděný vzduch, lze vypočítat pomocí vzorce:

• T je rozdíl teplot vzduchu na vstupu a výstupu systému přívodní ventilace, °C;
• P – výkon ohřívače, W;
• L—výkon větrání, m3/h.

Typické hodnoty vypočteného výkonu ohřívače jsou od 1 do 5 kW pro byty, od 5 do 50 kW pro kanceláře a venkovské domy. Pokud není možné použít elektrický ohřívač o jmenovitém výkonu, měli byste nainstalovat ohřívač, který jako zdroj tepla využívá vodu z centrálního nebo autonomního topného systému (vodní nebo parní ohřívač). V každém případě, pokud je to možné, je lepší použít vodní nebo parní ohřívače. Úspory na vytápění jsou v tomto případě obrovské.

Provozní tlak, průtok vzduchu ve vzduchovodech a přípustná hladina hluku

Po výpočtu vzduchového výkonu a výkonu ohřívače začnou navrhovat vzduchotechnickou rozvodnou síť, která se skládá ze vzduchovodů, armatur (adaptéry, rozdělovače, otočky) a rozdělovačů vzduchu (grily nebo difuzory). Výpočet rozvodné sítě vzduchu začíná sestavením schématu vzduchovodů. Dále se podle tohoto schématu vypočítají tři vzájemně související parametry – provozní tlak vytvářený ventilátorem, rychlost proudění vzduchu a hladina hluku.

Potřebný provozní tlak je dán technickými vlastnostmi ventilátoru a vypočítává se na základě průměru a typu vzduchovodů, počtu závitů a přechodů z jednoho průměru do druhého a typu rozdělovačů vzduchu.

Čím delší dráha a čím více zatáček a přechodů má, tím větší by měl být tlak vytvářený ventilátorem. Rychlost proudění vzduchu závisí na průměru vzduchového potrubí. Obvykle je tato rychlost omezena na 2,5 až 4 m/s. Při vysokých otáčkách se zvyšují tlakové ztráty a zvyšuje se hladina hluku. Zároveň není vždy možné použít „tiché“ vzduchovody velkého průměru, protože je obtížné je umístit do mezistropního prostoru a jsou dražší. Při návrhu větrání je proto často nutné hledat kompromis mezi hlučností, požadovaným výkonem ventilátoru a průměrem vzduchovodů.

Pro domovní systémy přívodu a odvodu vzduchu se obvykle používají vzduchové kanály o průměru 160 mm nebo průřezu 250 x 400 mm. 200x600mm a rozvodné mřížky o rozměrech 350 mm – 100200 mm.

Pechnik Egorov 10. března 2019

Při instalaci ventilace věnují odborníci zvláštní pozornost objemu čerstvého vzduchu, který vstupuje přes kanály. Pro výpočet rychlosti vzduchu v potrubí, stejně jako pro určení jeho množství a průtoku, je nutné použít určité vzorce. Nejsou složité, takže je zvládnou i laici.

Popis ventilačního systému

Vzduchovody jsou určitými prvky ventilačního systému, které mají různé tvary průřezu a jsou vyrobeny z různých materiálů. Pro optimální výpočty budete muset vzít v úvahu všechny rozměry jednotlivých prvků a také dva další parametry, jako je objem výměny vzduchu a jeho rychlost v průřezu potrubí.

Hlavní funkcí ventilačního systému je udržovat rovnováhu vzduchu a příznivé mikroklima. To znamená, že vzduch, který člověk dýchá, nebude obsahovat přebytečnou vlhkost, teplo a znečištění.

Porušení ventilačního systému může vést k různým onemocněním dýchacího systému a výrazně snížit odolnost imunitního systému. Také nadměrná vlhkost může vést k rozvoji patogenních bakterií a výskytu plísní. Proto při instalaci větrání v domácnostech a institucích platí následující pravidla:

1. V každé místnosti musí být instalován ventilační systém.
2. Je důležité dodržovat normy hygieny vzduchu.
3. Místa s různými funkčními účely vyžadují různé konstrukce zařízení ventilačního systému.

V tomto videu se podíváme na nejlepší kombinaci kapuce a ventilace:

Aby byly splněny všechny požadavky, je nutné provést správné výpočty a vybrat potřebné zařízení pro proudění vzduchu (vzduchovody a další zařízení).

To je zajímavé: výpočet plochy vzduchovodu.

Pravidla výpočtu

Hluk a vibrace úzce souvisí s rychlostí vzduchových hmot ve ventilačním potrubí. Průtok, který prochází potrubím, je totiž schopen vytvářet proměnný tlak, který může překročit normální parametry, pokud je počet závitů a ohybů větší než optimální hodnoty. Když je odpor v kanálech vysoký, rychlost vzduchu je výrazně nižší a účinnost ventilátorů je vyšší.

Standardní hladiny hluku

SNiP specifikuje určité normy, které ovlivňují obytné, veřejné nebo průmyslové prostory. Všechny normy jsou uvedeny v tabulkách. Pokud jsou akceptované normy zvýšeny, znamená to, že ventilační systém není správně navržen. Kromě toho je přípustné překročení normy akustického tlaku, ale pouze na krátkou dobu.

Účinnost ventilátorů závisí na úrovni vibrací. Prah vibrací ovlivňuje velikost potrubí, kvalita těsnění a materiál, ze kterého jsou trubky vyrobeny.

Pokud jsou překročeny maximální přípustné hodnoty, znamená to, že kanálový systém byl vytvořen s některými nedostatky, které by měly být v blízké budoucnosti opraveny. Výkon ventilátoru může také ovlivnit překročení úrovně vibrací. Maximální rychlost vzduchu v potrubí by neměla přispívat ke zvýšení hluku.

Principy hodnocení

K výrobě ventilačních potrubí se používají různé materiály, z nichž nejčastější jsou plastové a kovové trubky. Tvary vzduchovodů mají různé části, od kulatých a obdélníkových až po elipsoidní. SNiP může uvádět pouze rozměry výfukových potrubí, ale nemůže žádným způsobem standardizovat objem vzduchových hmot, protože typ a účel prostor se mohou výrazně lišit. Předepsané normy jsou určeny pro sociální zařízení – školy, předškolní ústavy, nemocnice atp.

Všechny rozměry se počítají pomocí určitých vzorců. Neexistují žádná konkrétní pravidla pro výpočet rychlosti vzduchu ve vzduchovodech, ale existují doporučené normy pro nezbytný výpočet, který lze vidět v SNiP. Všechna data jsou použita ve formě tabulek.

Uvedené údaje můžete doplnit takto: pokud je digestoř přirozená, pak by rychlost vzduchu neměla překročit 2 m/s a být menší než 0,2 m/s, jinak se bude proudění vzduchu v místnosti špatně obnovovat. Pokud je větrání nucené, pak je maximální přípustná hodnota pro hlavní vzduchové kanály 8-11 m/s. Pokud je tato norma vyšší, tlak ve ventilaci bude velmi vysoký, což povede k nepřijatelným vibracím a hluku.

Vzorce pro výpočty

Chcete-li provést výpočty, musíte mít nějaké informace. Chcete-li vypočítat rychlost proudění vzduchu v potrubí, je vyžadován vzorec ϑ = L / 3600 × F, kde:

• ϑ — rychlost vzduchových hmot ve vzduchovodu;
• L – průtok vzduchu v určité oblasti, pro kterou se provádějí výpočty (měřeno v m³ h);
• F je plocha kanálu pro průchod vzduchu (měřeno v m²).

Pro výpočet průtoku vzduchu lze výše uvedený vzorec upravit tak, aby získal L = 3600 × F × ϑ.

Existují však okolnosti, kdy je obtížné takové výpočty provést, nebo na to prostě není čas. V takových situacích přichází na pomoc speciální kalkulačka pro výpočet rychlosti vzduchu ve vzduchovém potrubí.

Inženýrské kanceláře nejčastěji používají kalkulačky, které jsou nejpřesnější. Například přidají další číslice k Pi, přesněji vypočítají spotřebu vzduchu, vypočítají tloušťku stěn průchodu atd.

Díky výpočtům rychlosti ve vzduchovodu budeme schopni přesně vypočítat nejen množství přiváděného vzduchu, ale také zjistit dynamický tlak na stěny potrubí, náklady třením, dynamický odpor atd.

Užitečné tipy a poznámky

Vyvozením závěrů pomocí vzorců nebo provedením výpočtů v online kalkulačce můžete vypočítat, že rychlost vzduchových hmot v průřezu potrubí přímo závisí na jejich rozměrech. Čím menší je průměr trubek, tím vyšší bude rychlost vzduchu. Díky tomu můžeme identifikovat několik důležitých bodů:

1. Stavba vzduchovodů malých rozměrů je mnohem jednodušší a pohodlnější.
2. Trubky s malým průměrem jsou mnohem levnější a ceny za další vybavení (šoupátka a ventily) jsou nižší.
3. Zvýšená flexibilita instalace. Je možné umístit vzduchové kanály podle potřeby, takže prakticky není třeba se přizpůsobovat okolnostem

Při instalaci potrubí s malým průměrem je však důležité pamatovat že vysoká rychlost vzduchu zvýší tlak na stěny potrubía také odolnost systému. V důsledku toho bude zapotřebí vysoce výkonný ventilátor a další doplňkové prvky. Při práci s větráním je proto důležité přesně provést všechny výpočty, aby úspory nevedly k ještě větším nákladům nebo ztrátám. Pokud budova nesplňuje ventilační standardy SNiP, nebude jednoduše povolena k provozu.