Aká by mala byť rýchlosť vzduchu vo vzduchovode vetrania podľa technických noriem

Mikroklima zabezpečená ventilačnými systémami v obytných alebo priemyselných priestoroch ovplyvňuje pohodu a výkonnosť ľudí. Na vytvorenie komfortných podmienok pre život boli vyvinuté normy, ktoré určujú zloženie vzduchu. Súhlaste, pravidelná výmena vzduchu je životne nevyhnutná.

Porozprávame vám, aká by mala byť rýchlosť vzduchu vo vzduchovode. Poradíme vám, čo treba urobiť, aby prúdenie vzduchu zostalo vždy čerstvé a spĺňalo hygienické normy. U nás nájdete podrobný popis výpočtových metód a zoznam pravidiel pre výber optimálneho vzduchovodu.

Informácie určené na oboznámenie sa opierajú o údaje z normatívnych príručiek. Pre praktické zvládnutie metód výpočtu sú uvedené príklady. Textový materiál je doplnený názornými ilustráciami a videami, ktoré uľahčujú pochopenie tejto náročnej témy.

Dôležitosť výmeny vzduchu pre človeka

Podľa stavebných a hygienických noriem je potrebné každý obytný alebo priemyselný objekt vybaviť ventilačným systémom.

Jej hlavný účel je udržiavanie vzduchovej rovnováhy, vytváranie priaznivej mikroklimy pre prácu a odpočinok. To znamená, že v atmosfére, ktorú ľudia dýchajú, by nemal byť prebytok tepla, vlhkosti, rôznych druhov znečistenia.

Poruchy v organizácii ventilačného systému vedú k rozvoju infekčných chorôb a ochorení dýchacieho systému, k zníženiu imunity, k predčasnému kazeniu potravín.

V príliš vlhkom a teplom prostredí sa rýchlo rozvíjajú patogénne mikroorganizmy, na stenách, stropoch a dokonca aj na nábytku sa objavujú ohniská plesní a húb.

Schéma vetrania v dvojpodlažnom rodinnom dome. Ventilačný systém je vybavený prívodno-odvodným energeticky úsporným zariadením s rekuperátorom tepla, ktorý umožňuje opätovne využiť teplo vzduchu odvádzaného z budovy.

Jednou z podmienok zachovania zdravej vzduchovej rovnováhy je správne projektovanie ventilačného systému. Každá časť siete výmeny vzduchu musí byť vybraná na základe objemu miestnosti a charakteristík vzduchu v nej.

Predpokladajme, že v malej bytovej jednotke stačí dobre nastavené prívodno-odvodné vetranie, zatiaľ čo vo výrobných halách je povinná inštalácia zariadenia na nútenú výmenu vzduchu.

Pri stavbe domov, verejných inštitúcií, podnikových hál sa riadia nasledujúcimi princípmi:

• každú miestnosť je potrebné zabezpečiť ventilačným systémom;
• je potrebné dodržiavať hygienické parametre vzduchu;
• v podnikoch by sa mali inštalovať zariadenia, ktoré zvyšujú a regulujú rýchlosť výmeny vzduchu; v obytných priestoroch – klimatizácie alebo ventilátory, ak je vetranie nedostatočné;
• v priestoroch rôzneho určenia (napríklad v izbách pre pacientov a na operačnej sále, alebo v kancelárii a vo fajčiarskej miestnosti) je potrebné inštalovať rôzne systémy.

Aby vetranie spĺňalo uvedené podmienky, je potrebné vykonať výpočty a vybrať zariadenie – prístroje na prívod vzduchu a vzduchovody.

Tiež pri zriaďovaní ventilačného systému je potrebné správne vyberať miesta nasávania vzduchu, aby sa zabránilo vniknutiu znečistených prúdov späť do priestorov.

Počas vypracovania projektu vetrania pre rodinný dom, viacpodlažnú obytnú budovu alebo výrobný priestor sa vypočítava objem vzduchu a plánujú sa miesta montáže ventilačného zariadenia: vzduchomenných jednotiek, klimatizácií a vzduchovodov.

Od rozmerov vzduchovodov (vrátane domových šácht) závisí účinnosť výmeny vzduchu. Zistime, aké sú normy rýchlosti prúdenia vzduchu vo vetraní uvedené v sanitárnej dokumentácii.

Pravidlá určovania rýchlosti vzduchu

Rýchlosť pohybu vzduchu je úzko prepojená s pojmami ako úroveň hluku a úroveň vibrácií vo vetracom systéme. Vzduch prechádzajúci kanálmi vytvára určitý hluk a tlak, ktoré narastajú so zvyšujúcim sa počtom zákrut a ohybov.

Čím väčší je odpor v rúrach, tým nižšia je rýchlosť vzduchu a tým vyšší je výkon ventilátora. Pozrime sa na normy súvisiacich faktorov.

№1 — hygienické normy hladiny hluku

Normy uvedené v SNiP sa týkajú priestorov obytných (rodinných a viacbytových domov), verejných a výrobných typov.

V tabuľke uvedenej nižšie si môžete porovnať normy pre priestory rôzneho typu, ako aj územia priľahlé k budovám.

Časť tabuľky z č. 1 SNiP-2-77 z paragrafu «Ochrana pred hlukom». Maximálne prípustné normy vzťahujúce sa na nočný čas sú nižšie ako denné hodnoty a normy pre priľahlé územia sú vyššie ako pre obytné miestnosti.

Jednou z príčin zvýšenia prijatých noriem môže byť práve nesprávne navrhnutý systém vzduchovodov.

Hladiny akustického tlaku sú uvedené v inej tabuľke:

Pri uvádzaní do prevádzky ventilačného alebo iného zariadenia súvisiaceho so zabezpečením priaznivej, zdravej mikroklímy v miestnosti je povolené iba krátkodobé prekročenie uvedených parametrov hluku.

№2 — úroveň vibrácií

Výkon ventilátorov priamo súvisí s úrovňou vibrácií.

Maximálny prah vibrácií závisí od niekoľkých faktorov:

• rozmerov vzduchovodu;
• kvality tesnení zabezpečujúcich zníženie úrovne vibrácií;
• materiálu výroby rúr;
• rýchlosti prúdu vzduchu prechádzajúceho kanálmi.

Normy, ktoré by sa mali dodržiavať pri výbere ventilačných zariadení a pri výpočtoch týkajúcich sa vzduchovodov, sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

Maximálne prípustné hodnoty lokálnej vibrácie. Ak sú pri kontrole skutočné ukazovatele vyššie ako normy, znamená to, že systém vzduchovodov je navrhnutý s technickými nedostatkami, ktoré je potrebné opraviť, alebo je výkon ventilátora príliš vysoký.

Rýchlosť vzduchu v šachtách a kanáloch by nemala ovplyvňovať zvýšenie ukazovateľov vibrácie, rovnako ako s nimi súvisiace parametre zvukových kmitov.

№3 — násobnosť výmeny vzduchu

Čistenie vzduchu prebieha vďaka procesu výmeny vzduchu, ktorý sa delí na prirodzený alebo nútený.

V prvom prípade sa uskutočňuje otváraním dverí, nadokenných výplní, vetracích okienok, okien (a nazýva sa aeráciou) alebo jednoducho infiltráciou cez štrbiny na stykoch stien, dverí a okien, v druhom prípade pomocou klimatizácií a ventilačného zariadenia.

Výmena vzduchu v miestnosti, vedľajšej miestnosti alebo dielni by mala prebiehať niekoľkokrát za hodinu, aby stupeň znečistenia vzduchových hmôt bol prípustný. Počet výmen – to je násobnosť, veličina potrebná aj na určenie rýchlosti vzduchu vo vetracích kanáloch.

Násobnosť sa vypočíta podľa nasledujúceho vzorca:

N=V/W,

kde:

• N – násobnosť výmeny vzduchu, krát za 1 hodinu;
• V – objem čistého vzduchu, ktorý zaplní miestnosť za 1 h, m³/h;
• W – objem miestnosti, m³.

Aby sa nemuseli vykonávať dodatočné výpočty, priemerné ukazovatele násobnosti sú uvedené v tabuľkách.

Napríklad pre obytné miestnosti je vhodná nasledujúca tabuľka násobnosti výmeny vzduchu:

Podľa tabuľky je častá výmena vzdušných más v miestnosti potrebná, ak sa v nej vyznačuje vysoká vlhkosť alebo teplota vzduchu – napríklad v kuchyni alebo na WC. V prípade nedostatočného prirodzeného vetrania v týchto miestnostiach sa preto inštalujú zariadenia na nútenú cirkuláciu.

Čo sa stane, ak sa normy násobnosti výmeny vzduchu nebudú dodržiavať alebo budú, ale v nedostatočnej miere?

Stane sa jedna z dvoch možností:

• Násobnosť pod normou. Čerstvý vzduch prestáva nahrádzať znečistený, v dôsledku čoho sa v miestnosti zvyšuje koncentrácia škodlivých látok: baktérií, patogénnych mikroorganizmov, nebezpečných plynov. Množstvo kyslíka dôležitého pre dýchací systém človeka klesá, zatiaľ čo oxidu uhličitého naopak stúpa. Vlhkosť stúpa na maximum, čo hrozí vznikom plesne.
• Násobnosť nad normou. Vzniká, ak rýchlosť pohybu vzduchu v kanáloch prekračuje normu. To negatívne ovplyvňuje teplotný režim: miestnosť jednoducho nestihne vyhriať. Príliš suchý vzduch vyvoláva kožné ochorenia a ochorenia dýchacieho aparátu.

Aby násobnosť výmeny vzduchu zodpovedala hygienickým normám, mali by ste nainštalovať, odstrániť alebo nastaviť vetracie zariadenia, a v prípade potreby aj vymeniť vzduchovody.

Algoritmus výpočtu rýchlosti vzduchu

Vzhľadom na vyššie uvedené podmienky a technické parametre konkrétnej miestnosti môžete určiť charakteristiky vetracieho systému a tiež vypočítať rýchlosť vzduchu v potrubiach.

Mali by ste sa opierať o násobnosť výmeny vzduchu, ktorá je pre tieto výpočty určujúcou hodnotou.

Na spresnenie parametrov prietoku môžete použiť tabuľku:

V tabuľke sú uvedené rozmery vzduchovodov s obdĺžnikovým prierezom, teda ich dĺžka a šírka. Napríklad pri použití kanálov 200 mm x 200 mm pri rýchlosti 5 m/s bude prietok vzduchu 720 m³/h.

Aby ste si výpočty urobili sami, musíte poznať objem miestnosti a normu násobnosti výmeny vzduchu pre miestnosť alebo halu daného typu.

Napríklad musíte zistiť parametre pre štúdio s kuchyňou o celkovom objeme 20 m³. Zoberme minimálnu hodnotu násobnosti pre kuchyňu – 6. Vychádza, že počas 1 hodiny by vzduchové kanály mali premiestniť približne L = 20 m³ * 6 = 120 m³.

Tiež musíte zistiť plochu prierezu vzduchovodov inštalovaných do vetracieho systému. Vypočíta sa podľa nasledujúceho vzorca:

S = πr² = π/4*D²,

kde:

• S – plocha prierezu vzduchovodu;
• π – číslo „pí“, matematická konštanta rovná 3,14;
• r – polomer prierezu vzduchovodu;
• D – priemer prierezu vzduchovodu.

Predpokladajme, že priemer kruhového vzduchovodu je 400 mm, dosadíme ho do vzorca a dostaneme:

S = (3,14*0,4²)/4 = 0,1256 m²

Keď poznáme plochu prierezu a prietok, môžeme vypočítať rýchlosť. Vzorec na výpočet rýchlosti prúdenia vzduchu:

V = L/3600*S,

kde:

• V — rýchlosť prúdenia vzduchu, (m/s);
• L — prietok vzduchu, (m³/h);
• S  — plocha prierezu vzduchových kanálov (vzduchovodov), (m²).

Dosadíme známe hodnoty, dostaneme: V = 120/(3600*0,1256) = 0,265 m/s

Preto na zabezpečenie požadovanej intenzity výmeny vzduchu (120 m³/h) pri použití kruhového vzduchovodu s priemerom 400 mm bude potrebné nainštalovať zariadenie, ktoré umožní zvýšiť rýchlosť prúdenia vzduchu na 0,265 m/s.

Treba pamätať na to, že vyššie opísané faktory – parametre úrovne vibrácií a úrovne hluku – priamo závisia od rýchlosti pohybu vzduchu.

Ak hluk prekročí normové hodnoty, bude potrebné znížiť rýchlosť, a teda zväčšiť prierez vzduchovodov. V niektorých prípadoch stačí namontovať rúry z iného materiálu alebo nahradiť ohnutý úsek kanála rovným.

Odporúčané normy rýchlosti výmeny vzduchu

Počas vypracúvania projektu budovy sa vykonáva výpočet každej jednotlivej časti. Vo výrobe sú to dielne, v bytových domoch – byty, v rodinnom dome – poschodové bloky alebo jednotlivé izby.

Pred inštaláciou ventilačného systému je známe, aké sú trasy a rozmery hlavných ciest, aká geometria je potrebná pre ventilačné kanály, aká veľkosť rúr je optimálna.

Netreba sa čudovať rozmerným veľkostiam vzduchovodov v zariadeniach verejného stravovania alebo iných inštitúciách – sú navrhnuté na odvod veľkého množstva použitého vzduchu

Výpočty súvisiace s pohybom prúdov vzduchu v obytných a priemyselných budovách patria k najzložitejším, preto sa nimi musia zaoberať skúsení kvalifikovaní odborníci.

Odporúčaná rýchlosť vzduchu vo vzduchovodoch je uvedená v SNiP – normatívnej štátnej dokumentácii, a pri navrhovaní alebo odovzdávaní objektov sa riadia práve ňou.

V tabuľke sú uvedené parametre, ktoré treba dodržiavať pri zriaďovaní ventilačného systému. Číslami je uvedená rýchlosť pohybu vzdušných más po miestach inštalácie kanálov a mriežok v bežne používaných jednotkách – m/s

Predpokladá sa, že vo vnútri miestností by rýchlosť vzduchu nemala presiahnuť hodnotu 0,3 m/s.

Výnimku tvoria dočasné technické okolnosti (napríklad opravárenské práce, inštalácia stavebnej techniky a pod.), počas ktorých môžu parametre prekročiť normy maximálne o 30 %.

Vo veľkých priestoroch (garáže, výrobné haly, sklady, hangáre) často namiesto jedného vetracieho systému fungujú dva.

Zaťaženie sa delí na polovicu, preto sa aj rýchlosť vzduchu volí tak, aby zabezpečovala 50 % celkového výpočtového objemu presunu vzduchu (odstránenie znečisteného alebo prívod čistého).

Pri vzniku okolností vyššej moci vzniká potreba prudkej zmeny rýchlosti vzduchu alebo úplného zastavenia prevádzky vetracieho systému.

Napríklad podľa požiadaviek požiarnej bezpečnosti sa rýchlosť pohybu vzduchu znižuje na minimum s cieľom zabrániť šíreniu ohňa a dymu do susedných miestností počas požiaru.

Na tento účel sa do vzduchovodov a na prechodové úseky montujú oddeľovače a ventily.

Jemnosti výberu vzduchovodu

Po znalosti výsledkov aerodynamických výpočtov je možné správne zvoliť parametre vzduchovodov, konkrétnejšie – priemer kruhových a rozmery obdĺžnikových prierezov. Okrem toho možno súbežne zvoliť zariadenie núteného prívodu vzduchu (ventilátor) a určiť tlakové straty pri pohybe vzduchu kanálom.

Po znalosti hodnoty prietoku vzduchu a hodnoty jeho rýchlosti možno určiť, aký prierez vzduchovodov je potrebný.

Na to sa použije vzorec, opačný vzorcu na výpočet prietoku vzduchu:

S = L/3600*V.

Pomocou výsledku možno vypočítať priemer:

D = 1000*√(4*S/π),

kde:

• D – priemer prierezu vzduchovodu;
• S – plocha prierezu vzduchových kanálov (vzduchovodov), (m²);
• π – číslo „pí", matematická konštanta rovná 3,14;

Získané číslo sa porovnáva s továrenskými normami povolenými podľa GOST a vyberajú sa najbližšie výrobky podľa priemeru.

Ak je potrebné zvoliť obdĺžnikové, a nie kruhové vzduchovody, potom sa namiesto priemeru určí dĺžka/šírka výrobkov.

Pri výbere sa orientujú na približný prierez pomocou princípu a*b ≈ S a tabuliek typových rozmerov poskytnutých výrobnými závodmi. Pripomíname, že podľa noriem pomer šírky (b) a dĺžky (a) nesmie presiahnuť 1 ku 3.

Vzduchovody s obdĺžnikovým alebo štvorcovým prierezom majú ergonomický tvar, čo umožňuje ich inštaláciu tesne k stenám. Využíva sa to pri zriaďovaní domácich digestorov a maskovaní potrubí nad stropnými závesnými konštrukciami alebo nad kuchynskými skrinkami (medziposchodiami).

Všeobecne uznávané normy obdĺžnikových kanálov: minimálne rozmery – 100 mm x 150 mm, maximálne – 2000 mm x 2000 mm. Kruhové vzduchovody sú dobré tým, že majú menší odpor, a teda majú minimálne hodnoty hlučnosti.

V poslednom čase sa špeciálne pre vnútrobytové použitie vyrábajú pohodlné, bezpečné a ľahké plastové boxy.

Závery a užitočné video k téme

Užitočné videá vás naučia pracovať s fyzikálnymi veličinami a pomôžu vám lepšie si predstaviť, ako funguje ventilačný systém.

Video #1. Výpočet parametrov prirodzeného vetrania pomocou počítačového programu:

Video #2. Užitočné informácie o zariadení ventilačného systému v rozostavanom rodinnom dome:

Informácie z článku je možné použiť na informačné účely a na lepšie predstavenie si fungovania ventilačného systému.

Pre presnejšie výpočty rýchlosti pohybu vzduchu pri navrhovaní domácich rozvodov odporúčame obrátiť sa na inžinierov, ktorí poznajú nuansy zariadenia vetrania a pomôžu správne zvoliť rozmery vzduchovodov.

Tí, ktorí sa chcú podeliť o osobné skúsenosti získané pri zriaďovaní vzduchovodov, zaujímavé fakty a špecifické informácie, napíšte prosím komentáre do bloku nižšie. Pýtajte sa na sporné body. My alebo návštevníci stránky sa radi zapojíme do diskusie.