Metodika výpočtu větracích systémů: plocha a průřez vzduchovodů, výměna vzduchu, aerodynamický výpočet, výběr zařízení pro distribuci vzduchu

Ventilační systémy jsou potrubní systémy (vzduchové kanály, kanály a/nebo jiné předměty), kterými proudí vzduch. Vlivem přirozených a vynucených sil je vzduch přiváděn a/nebo odváděn do/z pracovního prostoru pro udržení požadovaných parametrů mikroklimatu. Mezi hlavní podporované parametry mikroklimatu patří:

• teplotní režim;
• vlhkostní podmínky;
• koncentrace škodlivých emisí.

Absolutně všechny ventilační systémy mohou být zastoupeny v následující klasifikaci:

I metodou vyvolání pohybu vzdušných hmot

• Přírodní systémy — v takových systémech dochází k pohybu vzduchu v důsledku rozdílů v hustotách a přirozených tlakových rozdílech způsobených zatížením větrem. Hustota teplých vzduchových hmot je nižší než hustota studených vzduchových hmot, v důsledku toho teplý vzduch směřuje nahoru a studený vzduch dolů. Hustota vodní páry je nižší než hustota vzduchu, takže vzduch nasycený vlhkostí směřuje nahoru.
• Mechanické systémy — v takových systémech je pohyb vzduchu zajišťován provozem mechanických zařízení (ventilátorů).

• Dodávky ventilačních systémů — tyto systémy dodávají vzduch do pracovního prostoru.
• Odsávací ventilační systémy — takové systémy odvádějí vzduch z pracovního prostoru.
• Cirkulující — uvést do pohybu vzduchové hmoty uvnitř pracovního prostoru.

III podle pracovní oblasti

• Místní systémy (místní) — takové systémy zajišťují přívod/odvod vzduchu v určité oblasti.
• Obecné výměnné systémy — takové systémy zajišťují výměnu vzduchu v celé místnosti.

Klasifikaci lze rozšířit o další charakteristické znaky.

Primárním úkolem při navrhování ventilace je stanovení požadované výměny vzduchu, který je schopen odstraňovat a/nebo asimilovat sekrety, které porušují normy pro udržování mikroklimatu místnosti.

Pro výpočet potřebné výměny vzduchu se využívají údaje z technologických řešení (popis technologických postupů, možných zdrojů škodlivých emisí s charakteristickými technologickými parametry výroby (spotřeba materiálu, souběh technologických procesů apod.) a údaje z architektonické stavební dokumentace, které odráží řešení prostorového plánování.

Po určení požadované výměny vzduchu se určí schéma činnosti ventilačního systému. Pracovní schéma je dáno účelem stavby a technologickými postupy. Základním pravidlem je vzít v úvahu přirozený pohyb škodlivých sekretů. Například při odstraňování těžkých plynů a par (hustota je vyšší než hustota vzduchu v pracovní oblasti) se jej snaží odstranit ze spodní zóny, ale není to vždy možné kvůli rozhodnutím o designu a plánování prostoru. Návrháři se také řídí lokalizačním pravidlem, které zahrnuje princip stavění plotů, závěsů atd. Tento přístup pomáhá výrazně snížit kapitálové náklady.

Po určení schématu ventilace inženýr provádí výpočty a výběr zařízení pro rozvod vzduchu, zejména se vypočítá trajektorie paprsku, zkontrolují se parametry z hlediska souladu s požadavky předpisů (rychlost a teplota určená aktuálním SanPiN).

Když jsou vybrány rozdělovače vzduchu, vzduchové kanály jsou vedeny při vytváření trasy; aerodynamický výpočet, jmenovitě výběr průřezů vzduchovodů a výpočet aerodynamických ztrát pro systém.

Po určení charakteristik sítě se vybere hlavní ventilační zařízení a určí se pracovní bod systému.

Zanechte žádost o kalkulaci

Výpočet potřebné výměny vzduchu

V souladu s normami a pravidly pro navrhování ventilačních systémů SP 60.13330.2020 by měl být průtok přiváděného vzduchu stanoven výpočtem a největší z nákladů potřebných k zajištění:

• sanitární a hygienické normy;
• normy výbušné a požární bezpečnosti;
• podmínky, které zabraňují tvorbě kondenzátu.

Průtok vzduchu L [m3/h] by měl být stanoven odděleně pro teplá a chladná období roku a přechodové podmínky od podmínky asimilace výdejů tepla a vlhkosti a podle množství uvolněných škodlivých nebo výbušných látek, přičemž větší z hodnot získaných ze vzorců (při hustotě přiváděného a odváděného vzduchu 1,2 kg/m 3):

) přebytkem citelného tepla když je úhlový koeficient procesního paprsku v místnosti větší než 40 000 kJ/kg, je určen podle vzorce:

• L_w,z — spotřeba vzduchu odváděného z obsluhovaného nebo pracovního prostoru areálu místními sacími systémy a pro technologické potřeby, m3/h;
• Q – přebytečné citelné a celkové tepelné toky v místnosti, asimilované vzduchem centrálních ventilačních a klimatizačních systémů, W;
• c je měrná objemová tepelná kapacita vzduchu rovna 1,2 kJ/(m3 oC);
• t_w,z — teplota vzduchu odváděného místními sacími systémy z obsluhovaného nebo pracovního prostoru místnosti a pro technologické potřeby °C;
• t_in — teplota vzduchu přiváděného do místnosti, °C;
• L – průtok vzduchu, [m3/h],

Při navrhování je třeba vzít v úvahu tepelný tok vstupující do místnosti z přímého a difúzního slunečního záření:

• větrání, včetně chlazení odpařováním vzduchu – pro teplé období;
• klimatizace – pro teplá a chladná období roku a pro přechodné podmínky.

b) množstvím vypuštěných škodlivých emisí nebo výbušné látky:

• L – průtok vzduchu, [m3/h],
• L_w,z — spotřeba vzduchu odváděného z obsluhovaného nebo pracovního prostoru areálu místními sacími systémy a pro technologické potřeby, m3/h;
• m_p0 — spotřeba každé ze škodlivých nebo výbušných látek vstupujících do vzduchu v místnosti, mg/h;
• q_wz , q_l — koncentrace škodlivé nebo výbušné látky ve vzduchu odstraněném z obsluhované nebo pracovní oblasti areálu a dále v mg/m3;
• q_in — koncentrace škodlivé nebo výbušné látky ve vzduchu přiváděném do místnosti, mg/m3;

Když se do místnosti současně uvolní několik škodlivých látek, které mají součtový účinek, výměna vzduchu by měla být určena sečtením průtoků vzduchu vypočtených pro každou z těchto látek.

c) kvůli nadměrné vlhkosti (vodní pára):

• L – průtok vzduchu, [m3/h],
• L_w,z — spotřeba vzduchu odváděného z obsluhovaného nebo pracovního prostoru areálu místními sacími systémy a pro technologické potřeby, m3/h;
• W – nadměrná vlhkost v místnosti, asimilovaná vzduchem centrálních ventilačních a klimatizačních systémů, g/h;
• p—hustota vzduchu, kg/m3;
• d_w,z — vlhkost vzduchu odváděného z obsluhovaného nebo pracovního prostoru areálu místními sacími systémy a pro technologické potřeby g/kg;
• d_{l —} vlhkost vzduchu odváděného z prostor mimo obsluhovanou nebo pracovní oblast, g/kg;
• d_in — obsah vlhkosti vzduchu přiváděného do místnosti, g/kg;

U místností s nadměrnou vlhkostí je třeba zkontrolovat dostatečnou výměnu vzduchu, aby se zamezilo tvorbě kondenzace na vnitřním povrchu vnějších obvodových konstrukcí při návrhových parametrech venkovního vzduchu v chladném období.

d) přebytkem celkového tepla:

• L – průtok vzduchu, [m3/h],
• L_w,z — spotřeba vzduchu odváděného z obsluhovaného nebo pracovního prostoru areálu místními sacími systémy a pro technologické potřeby, m3/h;
• Q_h,f — nadměrné citelné a celkové tepelné toky v místnosti, asimilované vzduchem centrálních ventilačních a klimatizačních systémů, W;
• p—hustota vzduchu, kg/m3;
• I_w,z — specifická entalpie vzduchu odváděného z obsluhované nebo pracovní plochy areálu místními sacími systémy a pro technologické potřeby kJ/kg;
• I_l — specifická entalpie vzduchu odváděného z místnosti mimo obsluhovanou nebo pracovní oblast, kJ/kg;
• I_in — specifická entalpie vzduchu přiváděného do místnosti, kJ/kg, stanovená s přihlédnutím ke zvýšení teploty;

d) podle normalizovaného kurzu výměny vzduchu (vhodné pro výpočty podle interních regulačních dokumentů, které obsahují standardizované údaje o charakteristických technologických postupech):

• L – průtok vzduchu, [m3/h],
• V_p — objem místnosti, m3;
• n – standardizovaný rychlost výměny vzduchu, h’1;

e) podle normovaného měrného průtoku přiváděného vzduchu:

• L – průtok vzduchu, [m3/h],
• A je plocha místnosti, m2;
• N je počet osob (návštěvníků), pracovišť, částí zařízení;
• k – normalizovaný průtok přiváděného vzduchu na 1 m 2 podlahy místnosti, m3/(h m 2);
• m je standardizovaný měrný průtok přiváděného vzduchu na osobu, m1/h, na pracoviště, na návštěvníka) nebo jednotku zařízení.

Průtok vzduchu pro zajištění výbuchu a normy požární bezpečnosti by měl být určen hmotností škodlivých emisí a hmotnost by měla být nahrazena 0,1 LKPV (spodní koncentrační mez šíření plamene plynem, párou a směsí prachu a vzduchu).

Zanechte žádost o kalkulaci

Výběr schématu distribuce vzduchu

Účelem výpočtu distribuce vzduchu je určit maximální rychlost a přehřátí přívodního paprsku v obsluhovaném (pracovním) prostoru místnosti pro porovnání s normovanými hodnotami. K tomu je nutné správně zvolit schéma přívodu přiváděného vzduchu a také zvolit správné velikosti a počet rozdělovačů vzduchu.

Počáteční data pro výběr a výpočet jsou:

• druh a účel prostor;
• architektonická, plánovací a konstrukční řešení, akustické charakteristiky;
• měrné tepelné zátěže pro všechna roční období a provozní režimy;
• normalizované parametry vzduchu v oblasti obsluhy.

Všechny metody výpočtu distribuce vzduchu znamenají předběžný výběr vzoru přívodu a standardní velikosti zařízení pro distribuci vzduchu, které jsou specifikovány v procesu výpočtu parametrů paprsku. Plocha větrané místnosti je rozdělena na moduly obsluhované každým vzduchotechnickým zařízením. Rozměry modulu musí zajistit rovnoměrnou distribuci přiváděného vzduchu a absenci stagnujících zón.

Nejtypičtější schémata dodávky pro všechny třídy vzduchových distributorů jsou znázorněny na obrázku níže. Všechna výše uvedená schémata jsou vhodná pro přívod izotermického nebo chlazeného vzduchu. U ventilačních a klimatizačních systémů kombinovaných s ohřevem vzduchu je výhodné použít přívod ohřátého vzduchu shora dolů pomocí šikmých nebo vertikálních kompaktních nebo kónických do sebe zapadajících trysek. Vlastnosti schémat jsou charakterizovány konstrukčními prvky rozdělovače vzduchu, a tedy charakteristikami trysky. Více o typech a výpočtech proudnic si můžete přečíst v příslušných literárních zdrojích.

Výpočet a výběr zařízení pro rozvod vzduchu

Výpočet a výběr zařízení pro distribuci vzduchu (ADD) se provádí podle standardizovaných parametrů průtoku přiváděného vzduchu, přípustných tlakových ztrát na ADU a norem akustických vlivů.

V proudu přiváděného vzduchu na vstupu do obsluhovaného nebo pracovního prostoru (na pracovištích) by měla být maximální rychlost pohybu vzduchu určena vzorcem:

• К_п — koeficient přechodu z normalizované rychlosti pohybu vzduchu v místnosti k maximální rychlosti v proudu vzduchu;
• V_n — normalizovaná rychlost vzduchu, m/s.

Teplota v proudu přiváděného vzduchu na vstupu do obsluhovaného nebo pracovního prostoru (na pracovišti) by se měla vypočítat:

a) maximální teplota t_x, °C, při doplňování nedostatků tepla v místnosti podle vzorce:

b) minimální teplota při asimilaci přebytečného tepla v místnosti podle vzorce:

• t_н — normalizovaná teplota vzduchu, °C, v obsluhovaném prostoru nebo na pracovištích v pracovním prostoru místnosti;
• Δt_1, Δt ₂ — přípustné odchylky teploty vzduchu, °C, v proudu přiváděného vzduchu od normalizované teploty vzduchu v servisní nebo pracovní oblasti.

Aerodynamický výpočet (volba průřezu vzduchovodů a výpočet aerodynamických ztrát pro systém)

Aerodynamický výpočet systémů je založen, podobně jako u hydraulického výpočtu potrubí, na Bernouliho zákoně, Darcy-Weisbachových vzorcích a také koeficientech tření určených Alstuhlovými vzorci pro režimy turbulentního pohybu a Blasiusovým vzorcem pro laminární režimy.

Laminární proudění je proudění kapaliny nebo plynu, ve kterém jsou trajektorie částic média téměř rovnoběžné se směrem hlavního proudění. V obecném případě se různé vrstvy kapaliny nebo plynu pohybují různými rychlostmi a při laminárním proudění nedochází k promíchávání sousedních vrstev média.

Ztráty lokálním odporem se určí vynásobením součtu součinitelů lokálního odporu dynamickým tlakem v oblasti.

Výpočet se provádí podle inverzního vztahu, a to závislosti celkového odporu soustavy rovné maximálnímu odporu hlavní větve. Na základě zvolených průtoků vzduchu v koncových sekcích systému se vypočítají průtoky všemi sekcemi systému.

Pro zahájení aerodynamického výpočtu je vypracován návrhový diagram systému. Na návrhovém diagramu jsou zakresleny předběžné úseky úseků, určené na základě maximálních rychlostí vzduchu podle regulačních dokumentů, uzly pro změnu parametrů (rychlost, průtok, teplota atd.), délky úseků, jsou uvedeny hlavní místní odpory (ohyby, přechody, spojky, T-kusy, ventily, filtry atd.). Následně je návrhový diagram očíslován podle uzlů a větví. Příklad návrhového diagramu je na obrázku.

Výpočty jsou uvedeny ve formě tabulek níže uvedené obrázky znázorňují tabulky pro větev výpočtu 7-1.

Výpočtová tabulka sítě vzduchovodů přívodního ventilačního systému v kgf/m2

Výpočtová tabulka sítě vzduchovodů přívodního větracího systému v Pa

Dále se provede podobný výpočet pro všechny větve, konečným uzlem větve je zařízení pro rozvod vzduchu.

Po stanovení odhadovaných ztrát pro všechny úseky soustavy se určí maximálně zatížená větev a podle ní se zvolí vzduchotechnické zařízení. Všechny ostatní větve vyžadují instalaci vyvažovacích armatur, jako jsou membrány, ventily, šoupátka atd.

Jak vypočítat ventilaci

Existuje mnoho výpočtů a jejich pochopení není vždy snadné – musíte vzít v úvahu různé nuance a jemnosti. Můžete si u nás objednat jakýkoli výpočet větrání.

Zanechte žádost o kalkulaci