Zařízení pro distribuci vzduchu. Jak si vybrat

Většina specialistů při navrhování ventilačního systému nevěnuje náležitou pozornost otázkám distribuce vzduchu. Obecně uznávaná praxe pro výběr velikosti zařízení pro distribuci vzduchu je založena na pevné hodnotě rychlosti vzduchu v otevřené sekci.

Samotná hodnota rychlosti se navíc volí zpravidla intuitivně na základě zkušeností konstruktéra. Tento článek ilustruje důsledky této praxe a poskytuje alternativní, technicky kompetentnější metody, založené nikoli na nepřímých ukazatelích, ale přímo na parametrech regulovaných SNiP.

Pojďme analyzovat distribuci vzduchu v místnosti s následujícími parametry:

šířka – 5,84 m; délka – 4,58 m; výška – 3,1m s možností snížení na 2,7m Výška chodby -2,7m.

Účel prostor – kancelář, počet osob – 6 osob, orientace budovy – jih. Na základě těchto údajů lze vypočítat tepelnou bilanci místnosti. Výsledky jsou uvedeny v tab. jeden.

V tomto případě není přesnost tepelné bilance místnosti vysoká. K analýze účinnosti distribuce vzduchu však potřebujeme znát konkrétní hodnotu průtoku vzduchu a jeho teplotu. Znáte-li celkový odvod tepla a počet osob v kanceláři, můžete vypočítat potřebné náklady: proudění vzduchu pro zajištění teploty místnosti a proudění vzduchu pro větrání.

Určujeme také odpovídající hodnoty jejich teplotního podchlazení vzhledem k teplotě vzduchu v místnosti (tab. jeden). Podchlazením vzduchu rozumíme rozdíl mezi teplotou přiváděného vzduchu v proudu a vypočtenou teplotou vzduchu v místnosti.

Rozdělení vzduchu na chlazení a ventilaci je konvenční. To se děje se záměrem zdůraznit, že hlavní problémy vznikají při distribuci velkých proudů vysoce podchlazeného vzduchu. Distribuce větracího vzduchu zpravidla nezpůsobuje výrazné potíže.

Kritériem komfortu místnosti z pohledu zaměstnanců v ní trvale přítomných odpovídají následující parametry: vzdušná mobilita VL při vstupu do pracovního prostoru (výška pracovního prostoru pro sedící osoby je 1,3 m) by neměla přesáhnout 0,25 m /s, hladina výkonu zdrojů hluku Lwa – ne více než 40 dB(A), podchlazení přiváděného vzduchu vzhledem k teplotě vzduchu v místnosti na vstupu do pracovního prostoru ⇒ t – nad -1,5 K. Tyto parametry také splňovat požadavky Stříhat.

V současné době se v tuzemské praxi projektování klimatizačních a ventilačních systémů jako zařízení pro rozvod vzduchu používají především větrací mřížky a čtyřstranné vyústky.

Vyrábějí je i tuzemské firmy, proto se při rozboru účinnosti rozvodu vzduchu budeme věnovat především tomuto typu zařízení. Všimněte si, že v zahraniční praxi jsou nejoblíbenější vírové rozdělovače vzduchu.

Omezíme tedy výběr typů zařízení pro rozvod vzduchu na následující zařízení:

1. Větrací mřížky – ve stěně mezi chodbou a kanceláří (výška stropu – 3,1 m);

2. Čtyřstranné tryskové vyústky – na strop (výška stropu – 2,7 m);

3. Vířivé vyústky – na strop (výška stropu – 2,7 m).

<em>1. Větrací mřížky</em>

Jak již bylo uvedeno, obecně uznávanou praxí pro výběr velikosti rozdělovačů vzduchu je výběr podle hodnoty rychlosti vzduchu v otevřené části mřížky. Nastavíme hodnotu rychlosti v otevřené části na 2 m/s, pak bude požadovaný otevřený průřez mřížky pro chladicí vzduch roven:
Feeff.o = 880/3600/2 = 0,122 m2 a větrání Feeff.v = 0,05 m2.

Podle produktového katalogu TROX (vybraného jako příklad) budou těmto sekcím nejbližší velikosti roštů o rozměrech 1025×225 a 425×225. Zpřesněním hodnoty rychlosti v živé části těchto mřížek získáme hodnotu rovnou 1,7 m/s.

Na základě obecně uznávané praxe by tedy pro rozvod 880 m3/h vzduchu podchlazeného na ⇒ t = -10 K byla použita mřížka o rozměru 1025×225 a pro ventilační vzduch – 425×225.

Pro stanovení hladiny hluku generovaného mřížemi, jakož i pro výpočet pohyblivosti vzduchu a teploty přiváděného vzduchu na vstupu do pracovního prostoru využijeme také údaje z katalogu TROX. Podle diagramů je při rychlosti v otevřené části rovné 1,7 m/sa podchlazení vzduchu ⇒ t = -10 K očekávat oddělení proudu vzduchu od stropu. V tomto případě centrální jádro paprsku podchlazené na ⇒ t = -3,9 K vstoupí do pracovního prostoru rychlostí 0,7 m/s ve vzdálenosti 4,1 m od místa instalace roštu.

Hladina hluku vytvářená mřížkou nepřekročí 15 dB(A) v případě potrubí přívodu vzduchu o průřezu rovném průřezu mřížky a délce minimálně 1 m instalační krabice se hladina hluku zvýší a může dosáhnout 30 až 40 dB(A) v závislosti na velikosti, designu a kvalitě výroby krabice.

Pokud je potřeba vyrovnat síť (zajištění požadovaného průtoku vzduchu zvýšením tlakové ztráty přes mřížku), je třeba počítat se zvýšením hladiny hluku. Například v případě 50% uzavření regulátoru průtoku se hladina hluku zvýší na 25 a 40-45 dB (A).

S větracím vzduchem je to mnohem lepší. Vstoupí do pracovního prostoru bez přerušení proudu. Přechlazení vzduchu na vstupu do pracovního prostoru je 0,48 K a odpovídající hodnota mobility vzduchu je 0,44 m/s. Hladina hluku nepřekračuje povolenou úroveň.

Analýzou získaných výsledků můžeme vyvodit následující závěry:

• volbu průřezu mřížky rozvodu větracího vzduchu lze na základě dosavadní praxe považovat za vyhovující;
• Mřížka zvolená na základě dosavadní praxe nesplňuje požadavky, kdy je potřeba rozvádět velké proudy vysoce podchlazeného vzduchu.

Další nedávno rozšířenou praxí je podceňování efektivní rychlosti vzduchu v živé části mřížky, aby se snížila pohyblivost vzduchu v pracovní oblasti. Tato metoda je implementována zvětšením velikosti mřížky. Zvětšením velikosti mřížky, zejména u vysoce podchlazeného vzduchu, se však situace nezlepšuje, ale naopak zhoršuje. Proč?

S rostoucí velikostí mřížky bude pozorováno dřívější oddělení paprsku a v důsledku toho zmenšení délky dráhy proudu vzduchu ke vstupu do pracovního prostoru. Tito. Pohyblivost vzduchu na vstupu do pracovního prostoru se nemusí nejen snižovat, ale i zvyšovat. Navíc je třeba počítat s výrazně větším podchlazením vzduchu v trysce na vstupu do pracovního prostoru.

Jedním z možných způsobů, jak zvýšit efektivitu distribuce vysoce podchlazeného vzduchu při použití mřížek, je zvýšení jejich počtu.

Použijme jiný algoritmus pro výběr mřížek, než je obecně přijímaný:

1. Velikost mřížky určíme na základě přípustné hladiny hluku;
2. Pro vybranou velikost určíme možnost separace paprsku a případně upravíme velikost mřížky;
3. Zjistíme parametry vzduchu v proudu na vstupu do pracovního prostoru a případně upravíme rozměry mřížky.

Níže jsou uvedeny důsledky výměny jedné mřížky 1025×225 za dvě. Spotřeba vzduchu na mřížku Lo = 440 m3/hod. Dle katalogu požadavky na hlučnost splňuje mříž o rozměru 425×225. Odpovídající hladina hluku Lwa < 15 dB(A). Hladina hluku bude o něco vyšší, pokud je nainstalována velikost mřížky:

Lwa = 325 × 225 = 18 dB(A).

Podívejme se na aerodynamické vlastnosti těchto mřížek.

Při instalaci mřížky 425×225 budou dodrženy následující charakteristiky: oddělení paprsku od stropu; proud přiváděného vzduchu s přechlazením ⇒ t = -2,44 K a rychlostí 0,56 m/s vstupuje do pracovního prostoru ve vzdálenosti 4,1 m od místa instalace.

Pro mřížku 325×225: bez tryskového oddělení vzduch s parametry Ät = -2,06 K a 0,63 m/s vstupuje do pracovní oblasti podél stěny naproti místu, kde je mřížka instalována.

Který z těchto dvou grilů si vybrat?

Pokud je zvýšení hladiny hluku v místnosti přijatelné, pak je vhodnější zvolit mřížku 325×225. Proč? V tomto případě pozorujeme nepřetržitý tok. Pokud použijete mřížku s vertikálními lamelami, můžete zvýšením úhlu paprsku snížit pohyblivost vzduchu na vstupu do pracovního prostoru na 0,25–0,35 m/s.

Zvětšení úhlu paprsku z 20 na 35° podle katalogu snižuje pohyblivost vzduchu o 30% a při zvýšení na 60° – dvojnásobně, je však třeba mít na paměti, že se tím zvyšuje hladina hluku a je potřeba zvětšit vzdálenost mezi mřížkami .

Při analýze aerodynamických parametrů vzduchu jsme předpokládali, že mřížky „fungují“ nezávisle na sobě, tedy že se trysky před vstupem do pracovního prostoru nezavřou. To však není vždy pravda. V souladu s katalogem se vzdáleností mezi mřížkami menší než 0,15. L, kde L je délka dráhy proudu vzduchu z místa instalace mřížky, instalované ve výšce nejméně 0,3 m od stropu, je třeba počítat s uzavřením trysek.

Tito. Parametry vzduchu, které jsme vypočítali, budou relevantní pouze v případě, že vzdálenost mezi mřížkami je alespoň: 0,15. (4,58 + (2,7 – 1,3)) = 0,9 m.

Nezbytnou podmínkou pro absenci tryskového uzávěru je, aby vzdálenost mezi mřížkami byla minimálně 0,15. L (délka dráhy trysek) ve vzdálenosti od stropu maximálně 0,3 m!

Vzhledem ke stávajícím rozměrům místnosti je další navyšování počtu mříží nepraktické.

Proč? Podívejme se na příklad.

V této místnosti při použití tří mřížek nepřesáhne vzdálenost mezi nimi 0,45 m, protože je to méně než 0,9 m, je třeba počítat s tím, že se trysky zavřou na vzdálenost menší, než je délka místnosti, tzn. parametry vzduchu na vstupu do pracovního prostoru se budou výrazně lišit od výše definovaných. Na základě katalogových údajů se vzdáleností mezi mřížkami menší než 0,1. L, jejich výkonnostní charakteristiky na délce L se budou blížit výkonu jednoho lineárního pole s ekvivalentní délkou, odhadnuté podle vzorce:
N. B+ (N-1). B1,
kde N je počet mřížek, B je délka mřížky, B1 je vzdálenost mezi mřížkami. V našem případě bude délka lineárního rastru 1,6 m.

Nomogramy pro stanovení parametrů vzduchu v lineárních mřížkách se liší od tradičních. Parametry vzduchu se vypočítávají na základě specifického průtoku vzduchu. V tomto případě se rovná:
880/1,565 = 562 m3/(hod/hod).
Tato rychlost proudění vzduchu a rozměry mřížky odpovídají efektivní rychlosti odhadované na 1 m/s. Je známo, že při rychlostech pod 1,5 m/s se vyhazovací koeficient prudce snižuje. Tito. Pohyblivost vzduchu v proudu a jeho teplota bude mírně záviset na vzdálenosti od mřížky. Ještě jednou poznamenejme, že při velkém podchlazení vzduchu se tryska odtrhne od stropu. Navíc čím větší je podchlazení a čím nižší výstupní rychlost, tím blíže k roštu. To znamená, že při rychlosti menší než minimální přípustné a při výrazném podchlazení vstupuje do pracovního prostoru v bezprostřední blízkosti mřížky vzduch s rychlostí a teplotou blízkou odpovídajícím parametrům na výstupu z mřížky.

Při použití tří mřížek se tedy vzhledem k charakteristickým vlastnostem, které jsou dané místnosti vlastní (nejdůležitější je nedostatek dostatečného prostoru), výrazně snižuje účinnost distribuce vzduchu i ve srovnání s předchozí možností použití jedné mřížky.

Pro tento konkrétní případ by tedy bylo optimálním řešením použít dvě mřížky o rozměrech 325×225 pro rozvod chladicího vzduchu a jednu mřížku o rozměrech 425×225 pro ventilaci. Co se týče digestoře, požadovanou úroveň akustiky splňují mřížky o rozměrech 1025×225 pro chlazení a 425×225 pro proudění ventilace.

<em>2. Tryskový stropní difuzor s rozvodem vzduchu ve 4 směrech</em>

Difuzory tohoto typu, stejně jako mřížky, jsou mezi tuzemskými designéry velmi oblíbené.

Pro určení první aproximace potřebného průřezu vezmeme

rychlost vzduchu v efektivním průřezu difuzoru je rovna veff = 2 m/s. V tomto případě je pro chladicí vzduch průřez roven: Feff.o = 880/3600/2 = 0,122 m2 a pro ventilaci Fef.v = 0,05 m2.

Nejbližší velikosti odpovídající těmto sekcím budou difuzory velikosti 600 a 500 s efektivními rychlostmi 2,2 a 1,5 m/s.

Pro stanovení parametrů vzduchu na vstupu do pracovního prostoru je nutné znát vzdálenost mezi vyústkami A, vzdálenost ke stěně X a výšku od vyústky do pracovní oblasti H1 Následující rozměry odpovídají symetrickému uspořádání difuzorů:
A = 2,29 m; X = 1,145 m;
Hl = 1 – 2,7 = 1.3 m.

Vzdálenost mezi přívodním a výfukovým difuzorem je 2,9 m Pomocí katalogu určíme parametry vzduchu na vstupu do pracovního prostoru u stěny pro chlazení vzduchu:
v = 0,39 m/s, ⇒ t = -3,7 K.

Charakteristiky vzduchu mezi chladicími a přívodními difuzory lze pouze odhadovat, protože Parametry směšovacích proudů se výrazně liší. Přibližně můžeme určit směšovací parametry ze dvou chladicích difuzorů v = 0,27 m/s, ⇒ t = -3,7 K.

Tito. u stěny jsou parametry vzduchu o něco horší než mezi difuzory. Stejně jako v předchozím příkladu můžeme na základě katalogových dat určit změnu podchlazení vzduchu podél trysky. To umožňuje konstruktérovi vyhodnotit vliv vzdálenosti mezi přívodním a výfukovým difuzorem na množství chladu neseného do digestoře.

Při vzdálenosti mezi přívodním a výfukovým difuzorem rovné L = 2,9 m bude u difuzoru velikosti 600 poměr přechlazeného vzduchu na délce L ke vzduchu na výstupu z difuzoru roven ⇒ tl/ ⇒ tz = 0,3. Ve čtyřcestném difuzoru se přibližně 25 % vzduchu pohybuje ve směru výfuku. Ztrátu chladem v digestoři lze tedy odhadnout následovně: 0,25. 0,3 = 0,075.

Tito. při použití čtyřstranných difuzorů při L do 3 m dochází ke ztrátě až 10 % chladu. Ve vzdálenosti 5 m se tato hodnota sníží na 3 % (0,25. 0,13 = 0,03).

Znalost akustických charakteristik zařízení umožňuje zmenšit rozměry vyústek bez porušení norem.

Při hladině hluku do 40 dB(A) lze pro chlazení vzduchu použít difuzor velikosti 500 (Lwa ≤35 dB(A), veff = 3,62 m/s) a difuzor velikosti 400 (Lwa ≤25 dB (A)) pro ventilační vzduch lze použít veff = 2,7 m/s).

Odpovídající parametry vzduchu na vstupu do pracovního prostoru (u stěny) pro difuzor 500 budou mít tyto hodnoty: v = 0,48 m/s, ⇒ t = -2,6 K. Mezi difuzory: v = 0,35 m/s, ⇒ t = -2,6 m/s.

Jako výfukové difuzory lze použít obdobné difuzory: 500 a 400 nebo mřížky.

<em>3. Vířivý difuzér</em>

Bohužel se tyto typy difuzorů v moderní domácí praxi na rozdíl od západních projektů prakticky nepoužívají. V souladu s přípustnou hladinou hluku v místnosti volíme typ a velikost vířivého anemostatu, např. RFD-RK/315/. Pro distribuci chladicího vzduchu jsou potřeba dva difuzory a jeden pro ventilační vzduch.

Pro stanovení parametrů vzduchu na vstupu do pracovního prostoru je nutné znát vzdálenost mezi vyústkami A, vzdálenost ke stěně X a výšku od vyústky do pracovní oblasti H1. Následující rozměry odpovídají symetrickému uspořádání:

A = 1,9 m, X = 0,97 m,
Hl = 1 – 2,7 = 1,3 m.

Vzdálenost mezi přívodním a výfukovým difuzorem je 2,29 m.

Pomocí katalogu určíme parametry vzduchu na vstupu do pracovního prostoru u stěny pro chladicí vzduch: v = 0,36 m/s, ⇒ t = -0,6 K. Parametry vzduchu mezi chladicími difuzory: v = 0,29 m/s , ⇒ t = -0,6 K.

Odhadneme ztrátu chladu při použití vířivých difuzérů. Při vzdálenosti mezi přívodním a výfukovým difuzorem rovné L = 2,29 m bude u difuzoru velikosti 315 poměr přechlazeného vzduchu na délce L ke vzduchu na výstupu z difuzoru roven ⇒ tl/ ⇒ tz = 0,06. Podíl ztráty chladu v digestoři lze tedy odhadnout následovně: 0,25. 0,06 = 0,015, tj. méně než 2 %.

Použití vířivých difuzérů tak umožňuje na jedné straně výrazně zlepšit vnitřní komfort a na straně druhé výrazně snížit ztráty chladu a čerstvého vzduchu.

Při stejné hladině hluku však dokážou produkovat menší proudění vzduchu a poskytují tak vyšší úroveň komfortu, který je samozřejmě spojen s vyšší cenou.

В Tab. 3 Jsou shrnuty hlavní výsledky analýzy. V Tab. 4 — výsledky srovnání cen pouze za zařízení pro přívod vzduchu, protože Stejné výfukové mřížky lze použít i pro digestoř.

Tato práce si nečiní nárok na to, aby byla zásadní a závěry v ní prezentované mají svá omezení. Vztahují se na konkrétní místnost, na konkrétní schéma distribuce vzduchu a na konkrétní zařízení.

Účelem tohoto článku je demonstrovat důsledky neinformovaného rozhodování a ukázat, že existuje i jiná cesta a další možnosti. Odpovědnost za správný výběr leží na designérovi. Pouze vám doporučujeme, abyste to dělali vědomě

Autor Alexander Borodin