Jak vypočítat výměnu vzduchu v místnosti?

Při výběru zařízení pro ventilační systém je nutné vypočítat následující 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 rozloze 50 metrů čtverečních s výškou stropu 3 metry (objem 150 metrů krychlových) odpovídá dvojitá výměna vzduchu 300 metrům krychlovým za hodinu. 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 většinu obytných prostor tedy stačí jedna výměna vzduchu, u kancelářských prostor jsou nutné 2-3 výměny vzduchu.

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

1. Výpočet výměny vzduchu podle frekvence

L – požadovaný výkon přiváděného větrání, m 3 /h;

n je normalizovaný kurz výměny vzduchu: pro obytné prostory n = 1, pro kanceláře n = 2,5;

S – plocha místnosti, m 2;

H – výška místnosti, m;

2. Výpočet výměny vzduchu podle počtu osob:

L = N * Lnorm, kde L je požadovaná kapacita přívodního větrání, m 3 / h; N je počet lidí; Lnorm – průtok vzduchu na osobu:

v klidu – 20 m 3 / h;

kancelářské práce – 40 m 3 / h;

při fyzické aktivitě – 60 m 3 / 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 m 3 /h;

· Pro chaty – od 1000 do 2000 m 3 / h;

· Pro kanceláře – od 1000 do 10000 m 3 /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 a pro Moskvu je rovna -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. V tomto případě musí mít napájecí systém regulátor výkonu pro snížení otáček 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. Proud spotřebovaný ohřívačem lze zjistit pomocí vzorce:

I = P / U, kde I je maximální odběr proudu, A; P – výkon ohřívače, W; U – napájecí napětí:

• 220 V – pro jednofázové napájení; 660 V (3 × 220 V) – pro třífázové napájení

ΔT = 2,98 * P / L, kde ΔT je rozdíl v teplotě vzduchu na vstupu a výstupu z přívodního ventilačního systému, ° C, P je výkon ohřívače, W; L—výkon větrání, m 3 /h.

Typické hodnoty vypočteného výkonu ohřívače jsou od 1 do 5 kW

pro byty, od 5 do 50 kW pro kanceláře.

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 (ohřívač vody).

Provozní tlak, rychlost vzduchu ve vzduchovodech, 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“ vzduchové kanály velkého průměru, protože je obtížné je umístit do mezistropního prostoru. Při návrhu větrání proto často musíte dělat kompromis mezi hlučností, požadovaným výkonem ventilátoru a průměrem vzduchovodů. Pro domovní přívodní větrací systémy se obvykle používají flexibilní vzduchovody o průřezu 160–250 mm a rozvodné mřížky o rozměrech 200×200 mm–200×300 mm.

V tomto příkladu si ukážeme, jak vypočítat přívodní větrání pro pokojový byt, ve kterém žije tříčlenná rodina (dva dospělí a dítě). Přes den je občas přijedou navštívit příbuzní, takže v obývacím pokoji může dlouho zůstat až 5 lidí. Výška stropu bytu je 2,8 metru. Parametry pokoje:

Číslo pokoje	1	2	3
Název místnosti	školka	ložnice	obývací pokoj
Oblast	17 m²	14 m²	22 m²
Počet lidí	1 lidé (den a noc)	2 osoby v noci, 1 osoba během dne	0 lidí v noci, 5 osoba během dne

Míry spotřeby pro ložnici a dětský pokoj nastavíme v souladu s doporučeními SNiP – 60 m³/h na osobu. V obývacím pokoji se omezíme na 30 m³/h, protože v této místnosti je málokdy velký počet lidí. Podle SNiP je takové proudění vzduchu přípustné pro místnosti s přirozeným větráním (pro větrání můžete otevřít okno). Pokud bychom pro obývací pokoj nastavili průtok vzduchu 60 m³/h na osobu, pak by požadovaná produktivita pro tuto místnost byla 300 m³/h. Náklady na elektřinu na ohřev tohoto množství vzduchu by byly velmi vysoké, proto jsme udělali kompromis mezi komfortem a účinností. Pro výpočet výměny vzduchu násobkem pro všechny místnosti vybereme komfortní dvojitou výměnu vzduchu. Hlavní vzduchotechnické potrubí bude obdélníkové, tuhé, odbočky budou pružné, zvukově izolované (tato kombinace typů potrubí není nejčastější, ale zvolili jsme ji pro demonstrační účely). Pro dočištění přiváděného vzduchu bude osazen jemný filtr třídy EU5 (vypočítáme odpor sítě se znečištěnými filtry). Rychlosti vzduchu ve vzduchovodech a přípustnou hladinu hluku na mřížkách ponecháme na doporučených hodnotách, které jsou standardně nastaveny. Výpočet začínáme sestavením schématu rozvodné sítě vzduchu. Tento diagram nám umožní určit délku vzduchovodů a počet závitů, které mohou být v horizontální i vertikální rovině (musíme počítat všechny závity v pravých úhlech). Takže naše schéma:

Odpor vzduchotechnické rozvodné sítě se rovná odporu nejdelšího úseku. Tento úsek lze rozdělit na dvě části: hlavní vzduchové potrubí a nejdelší větev. Pokud máte dvě větve přibližně stejné délky, musíte určit, která z nich má větší odpor. K tomu můžeme předpokládat, že odpor jedné otáčky se rovná odporu 2,5 metru vzduchovodu, pak největší odpor bude mít větev, jejíž hodnota (2,5 * otáčky + délka vzduchovodu) je maximální. Z trasy je nutné oddělit dvě části, abyste mohli zadat různé typy vzduchovodů a různé rychlosti vzduchu pro hlavní úsek a větve. V našem systému jsou na všech větvích instalovány vyvažovací ventily, které umožňují upravit průtok vzduchu v každé místnosti v souladu s projektem. Jejich odpor (v otevřeném stavu) byl již zohledněn, protože se jedná o standardní prvek ventilačního systému. Délka hlavního vzduchovodu (od mřížky nasávání vzduchu k odbočce do místnosti č. 1) je 15 metrů, v tomto úseku jsou 4 pravoúhlé otáčky. Délku jednotky přívodu vzduchu a vzduchového filtru lze ignorovat (jejich odpor bude zohledněn samostatně) a odpor tlumiče hluku lze brát jako odpor vzduchového potrubí stejné délky, tzn. jednoduše to považujte za součást hlavního vzduchovodu. Nejdelší větev je 7 metrů dlouhá a má 3 pravoúhlé otáčky (jedna na větvi, jedna na potrubí a jedna na adaptéru). Tím jsme zadali všechna potřebná počáteční data a nyní můžeme začít s výpočty (screenshot). Výsledky výpočtu jsou shrnuty v tabulkách: Výsledky výpočtu pro prostory

Číslo pokoje	1	2	3
Název místnosti	školka	ložnice	obývací pokoj
Proud vzduchu	95 m³/h	120 m³/h	150 m³/h
Průřezová plocha potrubí	88 cm²	111 cm²	139 cm²
Doporučený průměr potrubí	Ø 110 mm	Ø 125 mm	Ø 140 mm
Doporučené velikosti mřížky	200 × 100 mm 150 × 150 mm	200 × 100 mm 150 × 150 mm	200 × 100 mm 150 × 150 mm

Výsledky výpočtu obecných parametrů

Typ ventilačního systému	Obvyklé	Vav
Производительность	365 m³/h	243 m³/h
Průřezová plocha hlavního vzduchového potrubí	253 cm²	169 cm²
Doporučené rozměry hlavního vzduchovodu	160 × 160 mm 90 × 315 mm 125 × 250 mm	125 × 140 mm 90 × 200 mm 140 × 140 mm
Odpor vzduchové sítě	219 Pa	228 Pa
Výkon ohřívače	5.40 kW	3.59 kW
Doporučená instalace přívodu vzduchu	Breezart 550 Lux (v konfiguraci 550 m³/h)	Breezart 550 Lux (VAV)
Maximální produktivita doporučený PU	438 m³/h	433 m³/h
Elektrická energie ohřívač PU	4.8 kW	4.8 kW
Průměrné měsíční náklady na energie	2698 rublů	1619 rublů

Výpočet sítě vzduchovodů

• Pro každou místnost (pododdíl 1.2) se spočítá výkon, určí se průřez vzduchovodu a vybere se vhodné vzduchovod standardního průměru. Pomocí katalogu Arktos jsou určeny rozměry rozvodných mřížek s danou hlučností (používá se údaj pro řady AMN, ADN, AMP, ADR). Můžete použít jiné mřížky se stejnými rozměry – v tomto případě může dojít k mírné změně hlučnosti a odporu sítě. V našem případě se mřížky pro všechny místnosti ukázaly být stejné, protože při hlučnosti 25 dB(A) je přípustný průtok vzduchu přes ně 180 m³/h (menší mřížky v těchto řadách nejsou).
• Součet průtoků vzduchu pro všechny tři místnosti nám udává celkový výkon systému (pododdíl 1.3). Při použití bude výkon systému o třetinu nižší díky samostatnému nastavení proudění vzduchu v každé místnosti. Dále se vypočítá průřez hlavního vzduchovodu (v pravém sloupci – pro systém VAV) a zvolí se vhodně dimenzované obdélníkové vzduchovody (obvykle je uvedeno několik možností s různými poměry stran). Na konci úseku je vypočítán odpor vzduchové sítě, který se ukazuje jako poměrně velký – je to dáno použitím jemného filtru ve ventilačním systému, který má vysoký odpor.
• Obdrželi jsme všechny potřebné údaje k dokončení rozvodné sítě vzduchu, s výjimkou velikosti hlavního vzduchovodu mezi větvemi 1 a 3 (tento parametr není v kalkulačce počítán, protože konfigurace sítě není předem známa). Plochu průřezu této sekce však lze snadno vypočítat ručně: od plochy průřezu hlavního vzduchového potrubí je třeba odečíst plochu průřezu větve č. 3. Po získání plochy průřezu vzduchového potrubí lze jeho velikost určit z tabulky.

Výpočet výkonu ohřívače a výběr vzduchotechnické jednotky

Dále je na základě výkonu systému a rozdílu teplot vzduchu určen maximální výkon ohřívače. Poté se na základě všech přijatých dat vybere jednotka přívodu vzduchu.

Doporučený model Breezart 550 Lux má softwarově konfigurovatelné parametry (výkon a výkon ohřívače), takže výkon, který by měl být zvolen při nastavování řídící jednotky, je uveden v závorce. Lze poznamenat, že maximální možný výkon ohřívače této jednotky je o 11 % nižší než vypočítaná hodnota. Nedostatek energie se projeví až při venkovní teplotě pod -22°C, a to se nestává často. V takových případech se vzduchotechnická jednotka automaticky přepne na nižší otáčky, aby udržela nastavenou výstupní teplotu (funkce „Komfort“).

Výsledky výpočtu kromě požadovaného výkonu ventilačního systému udávají maximální výkon řídící jednotky při daném odporu sítě. Pokud se ukáže, že tento výkon je výrazně vyšší než požadovaná hodnota, můžete využít možnosti programového omezení maximálního výkonu, která je dostupná u všech větracích jednotek Breezart. Maximální výkon je pouze orientační, protože výkon se upravuje automaticky za chodu systému.

Kalkulace provozních nákladů

Tato část vypočítává náklady na elektřinu vynaloženou na ohřev vzduchu během chladného období. Náklady závisí na jeho konfiguraci a provozním režimu, proto jsou brány jako rovné průměrné hodnotě: 60 % nákladů na konvenční ventilační systém. V našem případě můžete ušetřit snížením spotřeby vzduchu v obývacím pokoji v noci a v ložnici přes den.