Ako určiť tlak ventilátora: spôsoby merania a výpočtu tlaku vo ventilačnom systéme

Ak venujete dostatočnú pozornosť komfortu v dome, pravdepodobne súhlasíte, že kvalita vzduchu by mala byť na jednom z prvých miest. Čerstvý vzduch je prospešný pre zdravie a myslenie. Do dobre voňajúcej miestnosti nie je hanba pozvať hostí. Vetrať každú miestnosť desaťkrát denne nie je ľahká úloha, nie je to pravda?

Veľa závisí od výberu ventilátora a v prvom rade od jeho tlaku. Ale predtým, ako určíte tlak ventilátora, je potrebné oboznámiť sa s niektorými fyzikálnymi parametrami. Prečítajte si o nich v našom článku.

Vďaka nášmu materiálu sa naučíte vzorce, zistíte druhy tlaku vo ventilačnom systéme. Uviedli sme pre vás informácie o celkovom tlaku ventilátora a dvoch spôsoboch, ktorými ho možno merať. V konečnom dôsledku budete schopní samostatne zmerať všetky parametre.

Tlak vo ventilačnom systéme

Aby bola ventilácia účinná, je potrebné správne zvoliť tlak ventilátora. Existujú dve možnosti na samostatné meranie tlaku. Prvý spôsob je priamy, pri ktorom sa meria tlak na rôznych miestach. Druhou možnosťou je vypočítať 2 druhy tlaku z 3 a získať z nich neznámu hodnotu.

Tlak (tiež — tlak) môže byť statický, dynamický (rýchlostný) a celkový. Podľa posledného ukazovateľa sa rozlišujú tri kategórie ventilátorov.

Do prvej patria zariadenia s tlakom < 1 kPa, do druhej — 1—3 kPa a viac, do tretej — viac ako 3—12 kPa a viac. V obytných budovách sa používajú zariadenia prvej a druhej kategórie.

Aerodynamická charakteristika osových ventilátorov na grafe: Pv — celkový tlak, N — výkon, Q — prietok vzduchu, ƞ — účinnosť, u — rýchlosť, n — frekvencia otáčania

V technickej dokumentácii k ventilátoru sa zvyčajne uvádzajú aerodynamické ukazovatele vrátane celkového a statického tlaku pri určitom výkone. V praxi sa „výrobné“ a skutočné parametre často nezhodujú, a to súvisí s konštrukčnými osobitosťami ventilačných systémov.

Existujú medzinárodné a štátne normy zamerané na zvýšenie presnosti meraní v laboratórnych podmienkach.

V Rusku sa zvyčajne používajú metódy A a C, pri ktorých sa tlak vzduchu za ventilátorom určuje nepriamo, na základe stanovenej výkonnosti. V rôznych metodikách sa do výstupnej plochy zahŕňa alebo nezahŕňa náboj obežného kolesa.

Vzorce na výpočet tlaku ventilátora

Tlak predstavuje pomer pôsobiacich síl a plochy, na ktorú sú nasmerované. V prípade vetracieho kanála ide o vzduch a prierez.

Prúdenie v kanáli sa rozdeľuje nerovnomerne a neprechádza v pravom uhle k priečnemu rezu. Zistiť presný tlak jedným meraním sa nepodarí, bude potrebné hľadať priemernú hodnotu z niekoľkých bodov. Urobiť to treba pre vstup aj pre výstup z vetracieho zariadenia.

Axiálne ventilátory sa používajú samostatne a vo vzduchovodoch, efektívne pracujú tam, kde je potrebné premiestňovať veľké množstvá vzduchu pri relatívne nízkom tlaku

Celkový tlak ventilátora sa určuje podľa vzorca Pp = Pp (výst.) – Pp (vst.), kde:

• Pp (výst.) — celkový tlak na výstupe zariadenia;
• Pp (vst.) — celkový tlak na vstupe zariadenia.

Pre statický tlak ventilátora sa vzorec líši len nepatrne.

Zapisuje sa ako Pst = Pst (výst.) – Pp (vst.), kde:

• Pst (výst.) — statický tlak na výstupe zariadenia;
• Pp (vst.) — celkový tlak na vstupe zariadenia.

Statický tlak nezobrazuje potrebné množstvo energie na jej prenos do systému, ale slúži ako doplnkový parameter, podľa ktorého možno zistiť celkový tlak. Posledný ukazovateľ je hlavným kritériom pri výbere ventilátora: ako domáceho, tak aj priemyselného. Zníženie celkového tlaku zobrazuje stratu energie v systéme.

Statický tlak v samotnom vetracom kanáli sa získa z rozdielu statického tlaku na vstupe a výstupe z ventilácie: Pst = Pst 0 – Pst 1. Je to sekundárny parameter.

Projektanti uvádzajú parametre s ohľadom na mierne upchatie alebo bez neho: na obrázku je znázornený nesúlad statického tlaku toho istého ventilátora v rôznych vetracích sieťach

Správny výber vetracieho zariadenia zahŕňa tieto nuansy:

• výpočet prietoku vzduchu v systéme (m³/s);
• výber zariadenia na základe takéhoto výpočtu;
• určenie rýchlosti na výstupe podľa zvoleného ventilátora (m/s);
• výpočet Pp zariadenia;
• meranie statického a dynamického tlaku na porovnanie s celkovým.

Na výpočet miesta na meranie tlaku sa orientujú podľa hydraulického priemeru vzduchovodu. Ten sa určuje vzorcom: D = 4F / P. F je plocha prierezu potrubia a P je jeho obvod. Vzdialenosť na určenie miesta merania na vstupe a výstupe sa meria počtom D.

Ako vypočítať tlak vo ventilácii?

Celkový tlak na vstupe sa meria v priečnom reze vetracieho kanála, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti dvoch hydraulických priemerov vzduchovodu (2D). Pred miestom merania by mal byť ideálne priamy úsek vzduchovodu s dĺžkou od 4D a nerušeným prúdením.

V praxi sa vyššie opísané podmienky vyskytujú zriedka, a vtedy sa pred potrebné miesto inštaluje honeycomb, ktorý narovnáva prúd vzduchu.

Potom sa do vetracieho systému zavedie prijímač celkového tlaku: do niekoľkých bodov v reze postupne – minimálne do 3. Zo získaných hodnôt sa vypočíta priemerný výsledok. U ventilátorov s voľným vstupom vstupný celkový tlak zodpovedá tlaku okolitého prostredia a pretlak sa v takom prípade rovná nule.

Schéma prijímača celkového tlaku: 1 — prijímacia trubica, 2 — prevodník tlaku, 3 — brzdná komora, 4 — držiak, 5 — prstencový kanál, 6 — predná hrana, 7 — vstupná mriežka, 8 — normalizátor, 9 — registrátor výstupného signálu, α — uhol pri vrcholoch, h — hĺbka priehlbín

Ak sa meria silný prúd vzduchu, potom by sa mal podľa tlaku určiť rýchlosť a potom ju porovnať s veľkosťou prierezu. Čím vyššia je rýchlosť na jednotku plochy a čím väčšia je samotná plocha, tým výkonnejší je ventilátor.

Celkový tlak na výstupe je zložitý pojem. Vystupujúci prúd má nehomogénnu štruktúru, ktorá tiež závisí od prevádzkového režimu a typu zariadenia. Vzduch na výstupe má zóny spätného pohybu, čo sťažuje výpočet tlaku a rýchlosti.

Zákonitosť pre čas vzniku takéhoto pohybu sa nedá určiť. Nehomogenita prúdenia dosahuje 7—10 D, ale ukazovateľ možno znížiť vyrovnávacími mriežkami.

Prandtlova trubica je vylepšenou verziou Pitotovej trubice: prijímače sa vyrábajú v 2 variantoch — pre rýchlosti menšie a väčšie ako 5 m/s

Niekedy je na výstupe z vetracieho zariadenia otočné koleno alebo odtrhový difúzor. V takom prípade bude prúdenie ešte nehomogénnejšie.

Tlak sa potom meria nasledujúcou metódou:

1. Za ventilátorom sa vyberie prvý rez a skenuje sa sondou. Z niekoľkých bodov sa meria priemerný celkový tlak a výkon. Ten sa potom porovná s výkonom na vstupe.
2. Ďalej sa vyberie dodatočný rez — na najbližšom priamom úseku po výstupe z vetracieho zariadenia. Od začiatku takéhoto fragmentu sa odmeria 4—6 D, a ak je dĺžka úseku menšia, vyberie sa rez v najvzdialenejšom bode. Potom sa vezme sonda a určí sa výkon a priemerný celkový tlak.

Od priemerného celkového tlaku v dodatočnom reze sa odpočítajú vypočítané straty na úseku za ventilátorom. Získa sa celkový tlak na výstupe.

Potom sa porovná výkon na vstupe, ako aj na prvom a dodatočnom reze na výstupe. Za správne by sa mali považovať vstupný ukazovateľ a jeden z výstupných — ten, ktorý je hodnotovo bližší.

Priamy úsek požadovanej dĺžky nemusí existovať. V takom prípade sa zvolí prierez, ktorý rozdeľuje meraný úsek na časti v pomere 3 ku 1. Bližšie k ventilátoru by mala byť väčšia z týchto častí. Merania sa nesmú vykonávať v membránach, klapkách, odbočkách a iných spojeniach s narušením prúdenia vzduchu.

Rozdiely tlaku možno zaznamenávať tlakomermi, ťahomermi podľa GOST 2405-88 a diferenčnými manometrami podľa GOST 18140-84 s triedou presnosti 0,5—1,0

V prípade strešných ventilátorov sa Pp meria len na vstupe, na výstupe sa určuje statický tlak. Rýchlostný prúd za ventilačným zariadením sa takmer úplne stráca.

Taktiež odporúčame prečítať si náš materiál o výbere rúr pre ventiláciu.

Osobitosti výpočtu tlaku

Meranie tlaku vo vzdušnom prostredí sa komplikuje kvôli jeho rýchlo sa meniacim parametrom. Manometre by sa mali kupovať elektronické s funkciou spriemerovania výsledkov získaných za jednotku času. Ak tlak prudko kolíše (pulzuje), prídu vhod tlmiče, ktoré vyrovnávajú rozdiely.

Mali by ste pamätať na tieto zákonitosti:

• celkový tlak je súčtom statického a dynamického tlaku;
• celkový tlak ventilátora by sa mal rovnať tlakovým stratám vo ventilačnej sieti.

Zmerať statický tlak na výstupe nebude problém. Na to sa používa trubica na statický tlak: jeden koniec sa vloží do diferenčného manometra a druhý smeruje do prierezu na výstupe z ventilátora. Zo statického tlaku sa vypočíta rýchlosť prúdenia na výstupe z ventilačného zariadenia.

Dynamický tlak sa tiež meria diferenčným manometrom. K jeho spojom sa pripájajú Pitotove – Prandtlove trubice. K jednému kontaktu – trubica na celkový tlak a k druhému – na statický tlak. Získaný výsledok sa bude rovnať dynamickému tlaku.

Na zistenie tlakových strát vo vzduchovode možno sledovať dynamiku prúdenia: akonáhle rastie rýchlosť pohybu vzduchu, zvyšuje sa odpor ventilačnej siete. Tlak sa stráca v dôsledku tohto odporu.

Anemometre a termoanemometre merajú rýchlosť prúdenia vo vzduchovode pri hodnotách do 5 m/s alebo viac, anemometer by sa mal vyberať podľa GOST 6376—74

Pri raste otáčok ventilátora statický tlak klesá a dynamický rastie úmerne štvorcu zvýšenia prietoku vzduchu. Celkový tlak sa nezmení.

Pri správne zvolenom zariadení sa dynamický tlak mení priamo úmerne štvorcu prietoku a statický tlak nepriamo úmerne. V takom prípade množstvo použitého vzduchu a zaťaženie elektromotora ak aj budú rásť, tak len nepatrne.

Niektoré požiadavky na elektromotor:

• malý rozbehový moment – z dôvodu, že príkon sa mení úmerne tretej mocnine otáčok;
• veľká rezerva;
• práca na maximálnom výkone pre väčšiu úsporu.

Výkon ventilátora závisí od celkového tlaku, ako aj od účinnosti a prietoku vzduchu. Posledné dva ukazovatele korelujú s priepustnosťou ventilačného systému.

V štádiu jej navrhovania bude potrebné stanoviť priority. Zohľadniť náklady, straty užitočného objemu miestností, úroveň hluku.

Závery a užitočné video k téme

Prehľad fyzikálnych ukazovateľov, ktoré sú potrebné na merania:

Úloha tlaku vo ventilačnej sieti:

Ventilátor — jednoduchá konštrukcia v tvare kolesa s lopatkami. Zároveň je to hlavná časť ventilačného systému. Mechanický prístroj ovplyvňuje tlak vo vzduchovode a určuje účinnosť vetrania.

Ak chcete vypočítať tlak ventilátora, oboznámte sa s takými veličinami, ako je rýchlosť, prietok vzduchu, výkon. Budete lepšie chápať podstatu meraní. Hlavný ukazovateľ — celkový tlak merajte podľa nami opísaných schém.

Ak máte otázky — pýtajte sa ich vo formulári pod článkom. Píšte komentáre a vymieňajte si cenné poznatky s ostatnými čitateľmi. Možno máte skúsenosti s navrhovaním ventilačných systémov – budú užitočné v niečej konkrétnej situácii.