Jak vypočítat výměnu vzduchu v místnosti?

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.

Co je výměna vzduchu a frekvence výměny vzduchu. Výpočet výměny vzduchu v místnostech

Výměna vzduchu je jedním ze základních pojmů v oblasti větrání. Charakterizuje proměnlivost vzduchu v místnosti a v důsledku toho účinnost systémů přívodu a odvodu vzduchu. Účelem jakéhokoli větrání je ve skutečnosti vytvořit výměnu vzduchu v prostorách.

Dobrá výměna vzduchu svědčí o dobrém fungování ventilačních systémů, pravidelné obnově vnitřního vzduchu a dostatečné čerstvosti vnitřního vzduchu. Špatná výměna vzduchu znamená, že vzduch stagnuje, v místnosti je dusno, proudění čerstvého vzduchu prakticky chybí nebo je zjevně nedostatečné.

Směnný kurz vzduchu

Rychlost výměny vzduchu charakterizuje rychlost výměny vzduchu v místnosti. Ve ventilačních systémech je zvykem počítat změny vzduchu do jedné hodiny. Rychlost výměny vzduchu v místnosti tedy ukazuje, kolikrát se vzduch v místnosti úplně vymění za hodinu.

Jedna výměna vzduchu je jedna výměna vzduchu v místnosti za hodinu. Řekněme, že plocha místnosti je 80 m2 a výška stropu je 3 m. Objem takové místnosti bude 240 m3. Pro dosažení jednorázové výměny vzduchu v místnosti je třeba zajistit přívod vzduchu v objemu 240 m 3 čerstvého vzduchu za 1 hodinu a odtah v objemu 240 m 3 odpadního vzduchu za 1 hodinu. To odpovídá průtoku vzduchu 240 m 3 /h pro systémy přívodu a odvodu ventilace.

V některých případech je požadováno, aby rychlost výměny vzduchu v prostorách byla rovna 2. Pro místnost o ploše 80 m 2 a výšce stropu 3 metry bude průtok přiváděného a odváděného vzduchu 480 m 3 /h.

Nakonec uvažujme případ, kdy je požadovaná rychlost výměny vzduchu v místnosti 2 pro přívod a 3 pro odvod Pro danou místnost to bude znamenat potřebu dodávat 480 m 3 /h čerstvého vzduchu a odvádět 720. m 3 /h odpadního vzduchu.

Výpočet výměny vzduchu

Výpočet výměny vzduchu v místnostech lze v závislosti na účelu prostor provést třemi způsoby:

• Výpočet výměny vzduchu podle norem výměny vzduchu (po násobcích)

• Výpočet výměny vzduchu lidmi
• Výpočet výměny vzduchu k odstranění škodlivých látek
  

Normy výměny vzduchu jsou tabulky udávající různé typy prostor a frekvenci výměny vzduchu v přívodu a odvodu, která musí být v dané místnosti zajištěna. Dříve byly uvedeny v SNiP a projektant byl povinen určit směnný kurz vzduchu podle SNiP. Dnes jsou normy pro výměnu vzduchu uvnitř budov uvedeny v Kodexech pravidel (SP) a dalších regulačních dokumentech platných v Ruské federaci.

Níže je uveden výňatek z tabulky 12 SP 44.13330.2011 „Administrativní a obytné budovy“, která uvádí normy směnných kurzů vzduchu pro různé místnosti v administrativních budovách. Ve skutečnosti se jedná o tabulku směnných kurzů vzduchu.
Jak vyplývá z tabulky, například do vestibulů by měly být dodávány 2 objemy místností za hodinu. Při ploše předsíně 40 m2 a výšce stropu 3 metry zjistíme, že přítok by měl být 2·40·3 = 240 m3/h.

A v místnostech pro opravy pracovních oděvů vyžadují normy výměny vzduchu
2x přítok a
3-násobná kapuce. Řekněme, že plocha místnosti je 15 m2, výška stropu je 3 metry. Pak by měl být průtok přiváděného vzduchu 2 = 15 m3/h a průtok odváděného vzduchu by měl být 90 = 3 m3/h. Právě tato čísla pak jdou do tabulky výměny vzduchu.

Evropské a americké normy výměny vzduchu

Na některých provozovnách nastává kuriózní situace, kdy si zákazník za účelem zlepšení větrání vyžádá výpočet větrání podle evropských a amerických norem výměny vzduchu. Ve skutečnosti jsou ruské požadavky přísnější než zahraniční. Normy výměny vzduchu v některých zemích vyžadují mnohem méně čerstvého vzduchu na osobu – až 15 m 3 / h, což je 4krát méně než ruské požadavky, a odpovídá znatelně méně pohodlným parametrům mikroklimatu.

Kromě toho existují případy bezmyšlenkovitého překladu evropských a amerických norem pro stavbu a instalaci inženýrských systémů do ruštiny s jejich následným povýšením na úroveň ruských státních norem. Od zahraničních kolegů je samozřejmě co učit a má smysl přebírat nějaké zkušenosti. Kopírování standardů bez ohledu na klimatické podmínky naší země, rozdíly v architektuře a další faktory však přináší více rizika než užitku.

Výpočet výměny vzduchu lidmi

Výpočet výměny vzduchu lidmi spočívá v počítání počtu osob v místnosti, určení průtoku vzduchu pro každou osobu a sečtení těchto proudů vzduchu. Pro každého trvale žijícího obyvatele je tedy vyžadováno 60 m 3 / h čerstvého vzduchu, pro návštěvníka – 20 m 3 / h, pro sportovce – 80 m 3 / h.

Kancelář má například 4 pracovní stanice a 2 židle pro návštěvy. Proto by měl být průtok přiváděného vzduchu 4·60+2·20=280 m 3 /h. Rychlost proudění odpadního vzduchu je obvykle
o 10-30% méně než přiváděný vzduch, ale je nakonec stanoveno ve fázi výpočtu vzduchové bilance v zařízení jako celku.

Nebo jiný příklad – skupinové kurzy probíhají v tanečním sále s průměrným počtem studentů 8 osob. Jaký je požadovaný průtok přiváděného vzduchu? Tyto náklady by měly být stanoveny na základě 9 osob, protože kromě 8 studentů je v místnosti učitel. Průtok přiváděného vzduchu pro taneční sál bude 9·80 = 720 m 3 /h.

Výpočet výměny vzduchu k odstranění škodlivých látek

Výpočet výměny vzduchu pro odstranění škodlivých látek se obvykle používá v průmyslových odvětvích s emisemi škodlivých látek do místnosti. Může se však jednat i o výpočet pro odstranění přebytečné vlhkosti, například v bazénu. Jeho podstatou je naředění koncentrace konkrétní látky na přijatelné hodnoty. Maximální hodnoty koncentrací pro různé látky jsou uvedeny v GN
2.2.5.3532-18 „Maximální přípustné koncentrace (MPC) škodlivých látek ve vzduchu v pracovní oblasti.“

Například v soukromém domě se z bazénu o ploše 15 m2 odpaří 4,3 kg/h (4300 g/h) vody. Vlhkost venkovního vzduchu v zimě je 0,5 g/kg, v létě – 11 g/kg a požadovaná vlhkost v bazénové místnosti je 13 g/kg.

V zimě je tedy venkovní vzduch schopen absorbovat 13-0,5 = 12,5 g/kg vlhkosti z místnosti s bazénem. Pro odstranění 4,3 kg/h vody je zapotřebí průtok vzduchu 4300/12,5 = 344 kg/h nebo při zohlednění průměrné hustoty vzduchu 1,2 kg/m 3 získáme průtok 344/1,2 = 287 m 3 / h.

V létě může venkovní vzduch absorbovat pouze 13-11 = 2 g/kg vlhkosti. K odstranění 4,3 kg/h vody bude zapotřebí průtok vzduchu 4300/(2·1,2) ≈ 1800 m3/h. Další výpočet systému by měl být proveden na základě nejvyššího vypočteného průtoku, to znamená na základě 1800 m 3 / h.

Tabulka výměny vzduchu

Po provedení výpočtu výměny vzduchu pro každou místnost se sestaví tabulka výměny vzduchu. Je to seznam všech místností s uvedením průtoků přiváděného a odváděného vzduchu a také označení systémů, které budou tuto místnost obsluhovat. Níže je uveden příklad tabulky výměny vzduchu:
Tabulka výměny vzduchu může kromě proudění vzduchu obsahovat i další údaje, které pomáhají určit proudění vzduchu – plochu a výšku prostor, frekvenci výměny vzduchu dle norem, počet osob a návštěvníků a další informace. Při přípravě takové rozšířené tabulky výměny vzduchu v Excelu je možné zadávat vzorce pro výpočet průtoků vzduchu. Tím je dosaženo automatizace výpočtů výměny vzduchu.

Tabulka výměny vzduchu určuje průtok každého ventilačního systému. Pro náš příklad dostaneme:

• Průtok systému P1 – 1220 m 3 / h

• Průtok systému B1 – 1020 m 3 / h
• Průtok systému B2 – 200 m 3 / h

Závěr

Výměna vzduchu je pohyb vzduchu v místnosti, jehož cílem je nahradit odpadní vzduch čerstvým venkovním vzduchem. Intenzita této výměny určuje frekvenci výměny vzduchu – hodnota, která ukazuje, kolikrát se vzduch v místnosti úplně vymění za jednu hodinu.

Výpočet výměny vzduchu se provádí v souladu s normami výměny vzduchu nebo s přihlédnutím k počtu osob v místnosti nebo na základě potřeby odstranění škodlivých látek. Tak či onak se výměna vzduchu počítá pro každou místnost zvlášť, načež se údaje zanesou do tabulky výměny vzduchu, na základě které se tvoří požadavky na ventilační zařízení.