Výpočet rychlosti vzduchu ve vzduchovém potrubí: norma, vzorec podle úseku, přípustné a maximální hodnoty
Každá budova, ať už obytná nebo průmyslová, je jistě vybavena ventilačním systémem. Je nezbytné pro pravidelnou obnovu vnitřního vzduchu.
Aby tento proces probíhal správně, provádějí se potřebné výpočty ve fázi návrhu.
Hlavním parametrem, který ovlivňuje provoz veškerého vnitřního větrání, je rychlost proudění vzduchu ve vzduchovodu. V místnostech s různými funkčními účely by to nemělo být více a ne méně než optimální hodnoty.
Tyto indikátory jsou obsaženy v odpovídající části SNiP „Vytápění, větrání a klimatizace“.
Důležitost správné výměny vzduchu
Hlavním účelem větrání je vytvoření a udržení příznivého mikroklimatu uvnitř obytných a průmyslových prostor.
Pokud je výměna vzduchu s venkovní atmosférou příliš intenzivní, pak se vzduch uvnitř budovy nestihne ohřát, zejména v chladném období. V souladu s tím budou místnosti chladné a nedostatečně vlhké.
Naopak při nízké rychlosti obnovy vzduchové hmoty získáme podmáčené, nadměrně teplé ovzduší, které je zdraví škodlivé. V pokročilých případech je často pozorován výskyt hub a plísní na stěnách.
Potřebujeme určitou rovnováhu výměny vzduchu, která nám umožní udržovat úrovně vlhkosti a teploty vzduchu, které mají pozitivní vliv na zdraví lidí. To je zásadní problém, který je třeba vyřešit.
Výměna vzduchu závisí především na rychlosti průchodu vzduchu vzduchotechnickým potrubím, průřezu samotných vzduchovodů, počtu ohybů v trase a délce úseků s menšími průměry vzduchotechnického potrubí.
Všechny tyto nuance jsou brány v úvahu při navrhování a výpočtu parametrů ventilačního systému.
Tyto výpočty umožňují vytvořit spolehlivou vnitřní ventilaci, která splňuje všechny standardní ukazatele schválené ve „Stavebních předpisech a pravidlech“.
Pravidla pro určování rychlosti vzduchu
Pro správnou výměnu vzduchu je nanejvýš důležitá rychlost proudění vzduchu vzduchovými kanály. Jeho hodnota přímo závisí na ploše průřezu a materiálu vzduchového potrubí.
Tento indikátor navíc úzce souvisí s přítomností hluku a vibrací v systému. Z toho vyplývá, že frekvence výměny vzduchu přímo závisí na těchto třech faktorech.
Jak víte, pokud se zjednodušeně podíváme na návrh jakéhokoli ventilačního systému, nezdá se to příliš složité. Jeho hlavní součástí je hlavní vzduchové potrubí, ze kterého vedou do každé místnosti kanály menšího průměru.
Pouliční vzduch vstupuje do hlavní a je distribuován po celé budově systémem přívodních vzduchovodů. Tento proces může nastat přirozeně v důsledku rozdílu tlaku a teploty uvnitř a vně konstrukce.
Alternativní ventilační schéma je vynuceno, když je rychlost proudění vzduchu určena provozem odtahového ventilátoru.
Odpadní vzduch je z interiéru odváděn obdobným systémem potrubí odpadního vzduchu. Vzduchovody menšího průměru opouštějí každou místnost a připojují se k hlavnímu domovnímu potrubí.
Jeho prostřednictvím se do atmosféry dostává znečištěný vzduch.
Rychlost pohybu vzduchu vzduchovými kanály není standardizována. Existuje však tabulka, která uvádí doporučené rychlosti vzduchu ve vzduchovodech pro nucené větrání.
Pokud se použije schéma přirozeného větrání, pak je doporučená rychlost proudění vzduchu 0,2-1 m/s, maximálně 2 m/s.
Hygienické normy pro hladiny hluku
Hygienické normy pro hladiny hluku jsou předepsány v SNiP-2-77. Část „Ochrana hluku“ obsahuje přípustné hladiny hluku různého původu pro obytné, průmyslové a veřejné budovy.
Hladiny hluku se v různých denních dobách liší. Svědčí o tom úryvek z níže uvedené tabulky:
| Typy prostor a okolí | denní doba | Hladina zvuku (hluku) je normální dBA | Maximální hladina zvuku dBA |
|---|---|---|---|
| Prostory v nemocnicích a domovech důchodců | 7.00-23.00 23.00-7.00 | 35 25 | 50 40 |
| Učebny a studovny ve školách | 40 | 55 | |
| Pokoje v bytech | 7.00-23.00 23.00-7.00 | 40 30 | 55 45 |
| Oblasti přiléhající k nemocnicím a sanatoriím | 7.00-23.00 23.00-7.00 | 45 35 | 60 50 |
| Území sousedící s obytnou zástavbou | 7.00-23.00 23.00-7.00 | 55 45 | 70 60 |
| Oblasti v blízkosti škol | 55 | 70 |
Kromě hladiny hluku, která by neměla být překročena, je zde indikátor akustického tlaku. Jedná se o zvuk, který je rozdělen do geometrických středních frekvencí oktávových pásem, od 30 do 8000 Hz.
Celková hladina hluku v dBA je blízká nebo shodná s hodnotami v tabulce.
Úroveň vibrací
Vibrace jsou jev, který je spolu s hlukem vždy přítomen ve vzduchovodech, pokud je použit okruh nuceného větrání.
Jeho hodnota závisí na následujících faktorech:
- rozměry průřezu vzduchových kanálů;
- materiál používaný k výrobě ventilačních potrubí;
- složení a kvalita těsnění mezi vzduchovými potrubími;
- rychlost pohybu vzduchu v kanálech ventilačního systému.
Maximální hodnota vibračních indikátorů úzce souvisí s výkonem ventilátoru.
Standardní ukazatele, které je třeba vzít v úvahu při výpočtu parametrů vzduchovodů a výběru typu ventilačních zařízení, jsou uvedeny v tabulce:
| Maximální přípustné hodnoty lokálních vibrací | Maximální přípustné hodnoty lokálních vibrací | |||
|---|---|---|---|---|
| V hodnotách zrychlení vibrací | V hodnotách rychlosti vibrací | |||
| m / s | dB | m/s x 10-2 | dB | |
| 8 | 1.4 | 73 | 2.8 | 115 |
| 16 | 1.4 | 73 | 1.4 | 109 |
| 31.5 | 2.7 | 79 | 1.4 | 109 |
| 63 | 5.4 | 85 | 1.4 | 109 |
| 125 | 10.7 | 91 | 1.4 | 109 |
| 250 | 21.3 | 97 | 1.4 | 109 |
| 500 | 42.5 | 103 | 1.4 | 109 |
| 1000 | 85.0 | 109 | 1.4 | 109 |
| Opravené a ekvivalentně upravené hodnoty a jejich úrovně | 2.0 | 76 | 2.0 | 112 |
Je-li ventilace navržena správně, neměla by rychlost proudění vzduchu ve vzduchových kanálcích ovlivňovat změny úrovně hluku a vibrací v systému.
Směnný kurz vzduchu
Aby byl vzduch v obytných, průmyslových a technických místnostech čistý a neměl negativní dopad na lidské zdraví, je nutné jej pravidelně aktualizovat.
Pro vyhodnocení tohoto procesu je zaveden kvantitativní ukazatel rychlosti výměny vzduchu, který je zohledněn při výpočtu rychlosti proudění vzduchu ve ventilačních šachtách a kanálech.
Konkrétně se plocha průřezu vzduchového potrubí vypočítá na základě objemu hnaného vzduchu.
Rychlost výměny vzduchu je ukazatelem toho, kolikrát za 1 hodinu dojde k úplné změně objemu vzduchu v místnosti.
Vypočítá se následovně:
kde N je frekvence výměny vzduchu (krát/hod), V je objem čistého vzduchu, který naplní danou místnost za 1 hodinu (m3/h), W je objem místnosti (m3).
Jako příklad můžeme uvést několik směnných kurzů vzduchu pro místnosti pro různé účely.
Takže pro obývací pokoje je násobek 3/hod na 1 m2 plochy, pro kuchyň – 6-8, pro koupelnu – 7-9, pro toaletu – 8-10, pro spíž – 1 atd.
Doporučené normy pro výměnu vzduchu
Jak již bylo zmíněno, rychlost proudění vzduchu ventilačními kanály není standardizována. SNiP však specifikuje doporučené hodnoty pro rychlost pohybu vzdušných hmot, kterými se musí řídit při navrhování ventilace.
Přípustná rychlost vzduchu ve vzduchovodech je uvedena v tabulce:
| Typ potrubí a větrací mřížky | Typ ventilačního okruhu | |
|---|---|---|
| Přírodní | Nucený | |
| m / s | ||
| Přívodní mřížky (žaluzie) | 0.5-1.0 | 2.0-4.0 |
| Kanály přívodní hřídele | 1.0-2.0 | 2.0-2.6 |
| Horizontální kompozitní (prefabrikované) kanály | 0.5-1.0 | 2.0-2.5 |
| Vertikální kanály | 0.5-1.0 | 2.0-2.5 |
| Mříže v blízkosti podlahy | 0.2-0.5 | 2.0-2.5 |
| Přívodní mřížky u stropu | 0.5-1.0 | 1.0-3.0 |
| Výfukové mřížky | 0.5-1.0 | 1.5-3.0 |
| Kanály výfukového hřídele | 1.0-1.5 | 3.0-6.0 |
Maximální doporučená rychlost proudění vzduchu v obytných oblastech by neměla překročit 0.3 m/s. Je dovoleno ji krátkodobě překročit až o 30 %, např. při opravách.
Algoritmus pro výpočet rychlosti vzduchu
Výpočet rychlosti vzduchu ve vzduchovém potrubí se provádí pro každou sekci ventilačního systému vystupujícího do místnosti. Pro výpočty je zvolen doporučený kurz výměny vzduchu pro daný typ místnosti.
Stanoví se objem místnosti (m3). Pomocí těchto dvou hodnot se vypočítá průtok vzduchu (m3/h):
kde N je rychlost výměny vzduchu a W je objem místnosti (m3).
Poté můžete vypočítat rychlost pohybu vzduchových hmot v určité části vzduchového potrubí pomocí vzorce:
kde ϑ je rychlost proudění vzduchu ve zvolené oblasti (m/s), F je odhadovaná plocha průřezu ventilačního potrubí (m2), L je proudění vzduchu v oblasti (m3/h).
Chcete-li určit množství průtoku vzduchu (L) v závislosti na průřezu vzduchového potrubí a rychlosti proudění vzduchu, můžete se podívat na tabulku uvedenou v SNiP (výňatek):
| Šířka × výška potrubí | Spotřeba vzduchu (m3/h) při rychlosti proudění (m/s) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 100 × 150 | 54 | 108 | 162 | 216 | 270 | 324 | 378 | 432 |
| 100 × 200 | 72 | 144 | 216 | 288 | 360 | 432 | 504 | 576 |
| 150 × 150 | 81 | 162 | 243 | 324 | 405 | 468 | 567 | 648 |
| 150 × 250 | 108 | 216 | 324 | 432 | 540 | 648 | 756 | 864 |
| 200 × 200 | 135 | 270 | 405 | 540 | 675 | 810 | 945 | 1080 |
Pro získání konečné hodnoty rychlosti proudění vzduchu je třeba vzít v úvahu ztráty třením a místní odpor.
Koeficienty tření v závislosti na typu materiálu vzduchového kanálu lze nalézt v referenční literatuře.
Pravidla pro výběr vzduchovodu
Podle stávajícího SNiP je standardizován pouze průměr kruhového ventilačního potrubí. Pokud plánujete položit kanály obdélníkového průřezu, pak se délka a šířka určí výběrem tak, aby se plocha průřezu co nejvíce blížila vypočítané ploše. Poměr šířky k délce obdélníkových kanálů nesmí být větší než 1 ku 3.
Takže na základě výsledků výpočtů uvedených v předchozí části je nutné vypočítat průměr vzduchovodu, který bude potřeba pro daný úsek ventilační trasy.
Nejprve se určí plocha průřezu vzduchovodu (m2): , kde L je návrhový průtok vzduchu a ϑ je návrhová rychlost proudění vzduchu. Při znalosti plochy průřezu je snadné určit požadovaný průměr (m): kde F je plocha průřezu ventilačního potrubí (m2).
Kromě určení optimální velikosti a materiálu vzduchovodu pomáhají tyto výpočty vybrat ventilátor požadovaného výkonu pro navržený systém.
Měření parametrů proudění vzduchu a nastavení systému
Je instalován systém přívodu a odvodu ventilace. Aby fungoval v souladu s konstrukčními parametry, je nutné jej diagnostikovat a seřídit. Týká se to především mechanické ventilace.
Diagnostika se provádí měřením rychlosti proudění vzduchu v kanálech. K tomuto účelu se používají speciální přístroje zvané anemometry.
Existují 3 hlavní typy těchto zařízení:
- mechanické, vybavené oběžným kolem. Rychlost se měří v rozmezí 0.2 – 5 m/s;
- miskovitého tvaru Rozsah měření – 1-20 m/s;
- elektronické tepelné anemometry.
První 2 typy anemometrů mohou provádět měření pouze pomocí speciálních poklopů umístěných ve ventilačních kanálech. U elektronických zařízení to není vyžadováno.
Mohou měřit rychlost proudění vzduchu v libovolném vzduchovodu pomocí speciálních senzorů.
Po nezbytných měřeních se seřídí ventilační systém a seřídí zařízení. Požadovaná rychlost proudění vzduchu se nastavuje pomocí škrticích ventilů a vzduchových klapek.
Abychom to shrnuli
Je třeba říci, že výpočet parametrů ventilačního systému, zejména ve vícepodlažních budovách a průmyslových objektech, je velmi náročná záležitost.
V zásadě totéž platí pro chaty a trvalé domy v soukromém sektoru. Proto byste takové výpočty neměli provádět sami.
Je lepší zapojit designové specialisty, kteří mají v této oblasti zkušenosti.