Prívodno-odvodné vetranie: princíp fungovania a špecifiká zriadenia

V miestnosti naplnenej čerstvým vzduchom sa ľahšie dýcha, produktívnejšie pracuje a lepšie spí. Ale otvárať okno na vetranie každé 2–3 hodiny je problematické, súhlasíte? Najmä v noci, keď všetci členovia rodiny sladko spia.

Jedným z automatizovaných riešení pre túto úlohu je prívodno-odvodné vetranie (POV) miestnosti. Ako ho však správne urobiť? Pomôžeme vám preštudovať princíp fungovania a pochopiť špecifiká jeho zriadenia.

V našom článku sú rozobrané základné prvky prívodno-odvodného systému, pravidlá ich výpočtu a normy výmeny vzduchu v miestnostiach rôzneho typu.

Sú vybrané schémy inštalácie vetrania, fotografie zobrazujúce jednotlivé prvky systému, uvedené užitočné videoodporúčania na usporiadanie vetracieho systému v rodinnom dome vlastnými rukami.

Čo je to vetranie?

Ako často vetráme miestnosť? Odpoveď musí byť čo najúprimnejšia: 1–2 krát denne, ak sme nezabudli otvoriť okno. A v noci koľkokrát? Rečnícka otázka.

Podľa hygienických noriem by sa celková hmotnosť vzduchu v miestnosti, kde sa neustále zdržiavajú ľudia, mala úplne obnovovať každé 2 hodiny.

Pod bežným vetraním sa rozumie proces výmeny vzduchových hmôt medzi uzavretým priestorom a okolím. Tento molekulárno-kinetický proces poskytuje možnosť odstránenia prebytočného tepla a vlhkosti pomocou filtračného systému.

Vetranie tiež zabezpečuje súlad vzduchu v miestnosti s hygienickými požiadavkami, čo kladie vlastné technologické obmedzenia na zariadenie, ktoré bude generovať tento proces.

Ventilačný subsystém – súhrn technologických zariadení a mechanizmov na odber, odvod, presun a čistenie vzduchu. Je súčasťou komplexného systému komunikácií priestorov a budov.

Odporúčame neporovnávať pojmy ventilácie a klimatizácie – sú to veľmi podobné kategórie, ktoré majú rad odlišností.

1. Základná myšlienka. Klimatizácia zabezpečuje udržiavanie určitých parametrov vzduchu v uzavretom priestore, a to teplotu, vlhkosť, stupeň ionizácie častíc a podobne. Ventilácia zas vykonáva riadenú výmenu celého objemu vzduchu prívodom a odvodom.
2. Hlavná zvláštnosť. Klimatizačný systém pracuje so vzduchom, ktorý sa nachádza v miestnosti, a samotný prívod čerstvého vzduchu môže úplne chýbať. Ventilačný systém vždy pracuje na hranici uzavretého priestoru a okolitého prostredia prostredníctvom výmeny.
3. Prostriedky a metódy. Na rozdiel od ventilácie v zjednodušenej podobe predstavuje klimatizácia modulárnu schému z niekoľkých blokov, ktorá spracúva malú časť vzduchu a tým udržiava sanitárno-hygienické parametre vzduchu v uvedenom rozsahu.

Systém ventilácie v dome môže byť rozšírený na akúkoľvek potrebnú mieru a v prípade núdzovej situácie v miestnosti zabezpečuje pomerne rýchlu výmenu celého objemu vzduchovej hmoty. Deje sa to pomocou výkonných ventilátorov, ohrievačov, filtrov a rozvetveného systému potrubí.

Môže vás zaujímať informácia o usporiadaní ventilačného potrubia z plastových vzduchovodov, rozoberaná v našom inom článku.

Okrem hlavnej funkcie môžu byť vetracie systémy súčasťou interiéru v priemyselnom štýle, ktorý sa používa pre kancelárske a obchodné priestory, zábavné zariadenia.

Rozlišuje sa niekoľko tried vetrania, ktoré možno rozdeliť podľa spôsobu generovania tlaku, šírenia, architektúry a účelu.

Umelé vháňanie vzduchu v systéme sa vykonáva pomocou tlakových zariadení – ventilátorov, dúchadiel. Zvýšením tlaku v potrubnom systéme je možné premiestňovať zmes vzduchu a plynu na veľké vzdialenosti a vo veľkom objeme.

To je typické pre priemyselné objekty, výrobné priestory a verejné objekty s centrálnym vetracím systémom.

Generovanie tlaku vzduchu v systéme môže byť niekoľkých typov: umelé, prirodzené alebo kombinované. Často sa používa kombinovaný spôsob.

Rozlišujeme lokálne a centrálne vetracie systémy. Lokálne vetracie systémy sú “bodové” cielené riešenia pre konkrétne priestory, kde je potrebné prísne dodržiavanie noriem.

Centrálne vetranie poskytuje možnosť vytvoriť pravidelnú výmenu vzduchu pre značné množstvo priestorov s rovnakým účelom.

A posledná trieda systémov: prívodné, odťahové a kombinované. Prívodno-odťahové vetracie systémy zabezpečujú súčasný prívod a odvod vzduchu v priestore. Toto je najrozšírenejšia podskupina vetracích systémov.

Takéto konštrukcie zabezpečujú jednoduché škálovanie a údržbu pre najrôznejšie priestory priemyselného, kancelárskeho a obytného typu.

Fyzikálny základ vetracieho systému

Prívodno-odťahový vetrací systém je multifunkčný komplex na veľmi rýchle spracovanie zmesi vzduchu a plynu. Hoci ide o systém nútenej prepravy plynu, v jeho základe sú úplne vysvetliteľné fyzikálne procesy.

Na vytvorenie efektu prirodzenej konvekcie vzdušných prúdov sa zdroje tepla umiestňujú čo najnižšie a odťahové prvky v strope alebo pod ním.

Samotné slovo “vetranie” úzko súvisí s pojmom konvekcie. Je jedným z kľúčových prvkov pri premiestňovaní vzdušných más.

Konvekcia je jav cirkulácie tepelnej energie medzi studenými a teplými prúdmi plynu. Existuje prirodzená a nútená konvekcia.

Trochu školskej fyziky na pochopenie podstaty diania. Teplota v miestnosti je určená teplotou vzduchu. Nosičmi tepelnej energie sú molekuly.

Vzduch je viacmolekulová zmes plynov, ktorá pozostáva z dusíka (78%), kyslíka (21%) a ostatných prímesí (1%).

V uzavretom priestore (miestnosti) máme nehomogenitu teploty vzhľadom na výšku. Súvisí to s nehomogenitou koncentrácie molekúl.

Vzhľadom na rovnomernosť tlaku plynu v uzavretom priestore (miestnosti), podľa základnej rovnice molekulovo-kinetickej teórie: tlak je úmerný súčinu koncentrácie molekúl a ich priemernej teploty.

Ak je tlak všade rovnaký, potom súčin koncentrácie molekúl a teploty v hornej časti miestnosti bude ekvivalentný rovnakému súčinu koncentrácie a teploty:

p=nkT, n_horná*T_horná=n_dolná*T_dolná, n_horná/n_dolná=T_dolná/T_horná

Čím nižšia je teplota, tým väčšia je koncentrácia molekúl, a teda aj väčšia celková hmotnosť plynu. Preto sa hovorí, že teplý vzduch je “ľahší”, a studený je “ťažší”.

Správna ventilácia v spojení s konvekčným efektom je schopná udržiavať v miestnosti nastavený teplotný režim a vlhkosť počas období automatického vypnutia hlavného vykurovania.

V súvislosti s vyššie uvedeným je zrejmý základný princíp usporiadania vetrania: prívod (prítok) vzduchu sa zvyčajne inštaluje zospodu miestnosti a odvod (odťah) zhora. Toto je axióma, ktorú je potrebné zohľadniť pri navrhovaní ventilačného systému.

Špecifiká prívodno-odvodného vetrania

Prívodno-odťahová ventilácia interaguje s dvomi rôznymi prúdmi vzduchu, ktoré sa líšia zložením a účelom a ktoré sa následne spracúvajú.

V prívodno-odťahovej ventilácii (POV) je všetko potrebné vybavenie a doplnkové systémy umiestnené v jednom ráme, ktorý je možné inštalovať vnútri lodžie, na povale, na stene vonku domu atď.

Špeciálna konštrukcia zariadenia poskytuje široké možnosti na zabezpečenie vetrania prakticky ľubovoľného počtu miestností v budove.

Okrem hlavnej funkcie premiestňovania vzduchu zahŕňa prívodno-odťahová ventilácia nasledujúci arzenál pomocných podsystémov a doplnkových funkcií.

Medzi ktoré patria nasledujúce:

• chladenie a ohrev vzduchu;
• ionizácia a zvlhčovanie častíc;
• dezinfekcia a filtrácia vzduchu.

Pozrime sa na typický pracovný cyklus prívodno-odťahového ventilačného systému, ktorý je založený na dvojokruhovom modeli prepravy.

V prvej fáze dochádza k odberu studeného vzduchu z okolia a odťahu teplého vzduchu z miestnosti. Z oboch strán vzduch prechádza systémom čistenia.

Potom je studený vzduch odovzdaný do kalorifera (ohrievača) – typické pre POV s rekuperáciou tepla. Okrem toho sa teplo odovzdáva studenému plynu z odťahového teplého vzduchu – typické pre bežné systémy.

Po zahriatí a výmene tepla je odťahový odpadový vzduch odvádzaný vonkajším kanálom a ohriaty čerstvý vzduch je privádzaný do miestnosti.

Populárna kompozícia vetracieho modulu zahŕňa teplovýmennú komoru (rekuperátor), v ktorej dochádza k výmene tepelnej energie medzi protiidúcimi prúdmi vzduchu. V každom prípade každý prúd prechádza dvojitým filtračným systémom.

Hlavnými princípmi činnosti prívodno-odťahového vetrania sú efektívnosť a úspora.

Klasická schéma prívodno-odťahového vetrania má nasledujúce výhody:

• vysoký stupeň čistenia vstupného prúdu
• dostupná prevádzka a údržba odnímateľných prvkov
• celistvosť a modulárnosť konštrukcie.

Na rozšírenie funkcionality sú prívodno-odťahové jednotky vybavené pomocnými riadiacimi a kontrolnými blokmi, filtračnými systémami, snímačmi, automatickými časovačmi, tlmičmi hluku, signalizátormi preťaženia elektromotorov, rekuperačnými blokmi, podnosmi na kondenzát a pod.

Dynamické parametre vetrania

S projektovaním vetracieho systému súvisí pomerne veľa otázok, pretože v prípade chybného výpočtu charakteristík sa z pomerne úsporného vetracieho komplexu môže stať “monštrum” plytvajúce energetickými zdrojmi.

Čo priamo ovplyvňuje finančné náklady na jeho údržbu. V dôsledku toho sa samotná myšlienka úspornej prevádzky zariadenia neberie do úvahy.

Hlavné zaťaženie vetracieho systému pripadá na ventilátor. Výkon ventilátora závisí od tvaru obežného kolesa (kolesa s lopatkami), kvality materiálov a montáže zariadenia.

Aby bolo možné správne navrhnúť prívodno-odťahové vetranie, odporúča sa vykonať algebraické výpočty výkonu jednotky a dynamických parametrov prúdenia vzduchu.

Existuje niekoľko rôznych metód a algoritmov výpočtov, ale našej pozornosti bude predstavený jeden z najjednoduchších a najspoľahlivejších variantov.

Všetko, čo súvisí s vedľajšími procesmi zvlhčovania, dodatočnej ionizácie a sekundárneho čistenia, možno v tejto fáze zanedbať.

Normy pre zriaďovanie

Uvádzať úplný zoznam hygienických noriem a pravidiel (SNiP), ktoré sa vzťahujú na rôzne ventilačné systémy, nie je racionálne, pretože materiálu by stačilo na pár kníh, ale je potrebné poznať referenčné konštanty pre obytné a kancelárske priestory.

Čo sa týka kancelárskych priestorov, pri budovaní ventilačného systému sa hlavná pozornosť venuje tým miestnostiam, kde bude personál kancelárie.

Ďalej sú všetky normy uvedené v prepočte na jednu osobu. V klasickej kancelárskej budove sa na jednom poschodí nachádza kompletná sada rôznorodých miestností podľa účelu.

Napríklad v kancelárii by sa mala za jednu hodinu vymeniť 60 m³ vzduchu, v operačných sálach – 30-40 m³, na toalete – 70 m³, vo fajčiarni – viac ako 100 m³, na chodbách a vestibuloch – 10 m³.

Podľa všeobecných hygienických noriem pre obytné priestory dochádza za jednu hodinu k úplnej výmene vzdušnej hmoty v množstve 30 m³ na jednu osobu – výpočet podľa počtu obyvateľov.

Existuje ešte jeden prístup k výpočtu objemu vzduchu – podľa plochy. Na každý štvorcový meter obytného priestoru pripadá 3 m³.

Samostatne stojí za zmienku ventilácia priemyselných objektov a skladových hangárov – 20 m³ na jednotku plochy. V takýchto obrovských priestoroch sú ventilačné systémy postavené na základe viackomponentného systému párových ventilátorov (4, 8, 16 a viac ks v ráme).

Pre ostatné pomocné miestnosti existujú hotové normatívne parametre. Napríklad kuchyňa s elektrickým sporákom – viac ako 60 m³, s plynovým sporákom – viac ako 80 m³, kúpeľňa – najmenej 25 m³ atď.

Okrem toho je potrebné pamätať, že pre obytné miestnosti je rýchlosť prúdenia vzduchu najviac 2 m/s, a pre kuchyňu a toaletu by mala byť rýchlosť 4-6 m/s.

Vzorce a vysvetlivky k nim

Prejdeme priamo k charakteristikám a vzorcom. Výpočty prebiehajú v niekoľkých etapách, na každej z nich vypočítavame jednu z charakteristík ventilačného systému.

Pracovný objem vzduchu

Pozrime sa na výpočet pracovného objemu vzduchu (m³/h).

Pre kanceláriu odporúčame urobiť výpočet podľa počtu ľudí:

V=35*N,

Kde N je počet osôb súčasne sa nachádzajúcich v miestnosti.

Pre byty a rodinné domy je potrebné vykonať výpočet vzhľadom na objem obytného priestoru:

V=2*S*H,

Kde: 2 – koeficient násobnosti výmeny vzduchu za jednotku času (za 1 hodinu); S – obytná plocha; H – výška miestností.

Výpočet prierezu vzduchovodu

Prierez vzduchovodu pre ventiláciu sa počíta v cm². Hlavné vzduchovody sú dvoch typov v priereze: okrúhle a obdĺžnikové.

Plocha prierezu rúry sa počíta podľa vzťahu:

S_seč=V*2,8/ω

Kde: S_prierez — plocha prierezu; V — objem vzduchu (m³/h); 2,8 — koeficient zosúladenia rozmerov; ω — rýchlosť prúdenia v hlavnom potrubí (m/s).

Rýchlosť prúdenia vzduchu prechádzajúceho hlavným potrubím je zvyčajne ekvivalentná 2–3 m/s.

Po vypočítaní plochy prierezu vzduchovodu možno určiť priemer pre okrúhly alebo šírku/výšku pre obdĺžnikový vzduchovod. Pri znalosti šírky môžeme nájsť výšku prierezu a naopak. Priemer okrúhleho prierezu sa rovná √4*S_prierez/pi

Počet a veľkosť difúzorov

Ďalej sa pozrieme na to, ako vypočítať počet a veľkosť difúzorov. Rozmery difúzora sa zvyčajne volia 1,5–2 krát väčšie ako plocha prierezu hlavného potrubia.

S počtom difúzorov je to trochu zložitejšie, počítajú sa podľa vzorca:

N=V/(2820*ω*d²),

Kde: N – hľadaný počet difúzorov; V – prietok vzduchovej hmoty (m³/h); ω – rýchlosť prúdenia vzduchu (m/s); d – priemer difúzora (m), ak je okrúhly.

Ak je difúzor obdĺžnikového prierezu, potom:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Kde: π – číslo pí, a a b – rozmery prierezu.

Parametre výkonu zariadenia

Sú známe dve najdôležitejšie charakteristiky vetracej jednotky – výkon a hodnota generovaného tlaku. Výkon vetracej stanice sa vypočíta takto:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Kde: ΔT – delta teplôt vzduchu na vstupe/výstupe (°C); V – prietok vzduchovej hmoty (m³/h); Cv – tepelná kapacita vzduchu (0,336 Wh/m³·°C).

Generovaný tlak sa určuje z charakteristickej krivky výkonu hlavného ventilátora.

Tento parameter by mal byť ekvivalentný aerodynamickému odporu vzduchovej siete. Výrobcovia ventilátorov poskytujú graf krivky v technickom liste produktu.

Okrem toho je dôležité mať všeobecnú predstavu o ohrievači vstupného prúdu vzduchu – kaloriféri. Je to samostatná časť ventilačného systému, kde dochádza k ohrevu vzduchu. Pri prechode napríklad cez tepelný radiátor sa vzduch ohrieva.

Kalorifér, v ktorom ohrev prebieha cez radiátor a výmenu tepelnej energie s odvodným prúdom, sa nazýva rekuperátor. Existujú jedno- a viacsekčné rekuperátory, ktoré umožňujú miešať vzduchové prúdy s veľkým rozdielom ich vstupných teplôt.

Na záver je vhodné spomenúť napätie napájacej siete pre vetraciu jednotku. Odporúča sa použiť sieť s napätím 380 V, ktorá zabezpečí spoľahlivú prevádzku zariadenia akéhokoľvek výkonu.

Špecifiká inštalácie mechanického vetrania

S montážou vetracej jednotky prívodného typu by si domáci majster bezpochyby poradil bez zapojenia pracovníkov.

Mali by ste však pamätať, že práce sa vykonávajú vo výške, ktorá je pre neskúseného vykonávateľa nebezpečná. Preto je lepšie prizvať tých, ktorí majú skúsenosti, nástroje a bezpečnostné pomôcky na vykonanie nasledujúcich etáp:

Po ukončení nie práve jednoduchých manipulácií pri montáži samotnej prívodnej jednotky ostáva už len ju pripojiť k komunikáciám.

Pozrite sa bližšie na tento proces pomocou nasledujúceho fotovýberu.

Informácie o postupnosti montáže nútených vetracích jednotiek pomôžu vyhnúť sa mnohým závažným chybám, ktorých sa dopúšťajú neskúsení montéri.

Špecifiká budovania prirodzeného POV

Pri vývoji kvalitného prirodzeného prívodno-odvodného vetrania väčšina odborníkov dodržiava akúsi “normu” projektových a montážnych prác.

Tieto pravidlá pomáhajú vytvoriť skutočne efektívne a ekonomické riešenia aj pre tie najneštandardnejšie rozmiestnenia izieb a vedľajších miestností v súkromnom dome a vo viacizbovom byte vo viacpodlažnej budove.

Počas navrhovania vetrania je potrebné sa snažiť vytvoriť prirodzené prúdenie vzduchu z obytných miestností cez chodby do kúpeľne a kuchyne.

Chodby v tomto prípade fungujú ako prietokové priestory. Preto hlavný vetrací blok systému treba umiestniť v strede domu, v hornej časti chodieb alebo vedľajších miestností.

Napríklad ventilačný modul pre dvojposchodový súkromný dom možno umiestniť na prvom poschodí v hornej časti vedľajšej miestnosti alebo hlavnej chodby. Pre jednoposchodový dom, ako alternatívu, v spodnej časti podkrovia.

Pri kladení hlavného potrubia treba pamätať na to, že privádzaný vzduch by mal ísť do obytných miestností a odsávaný by mal odchádzať cez kuchyne a vedľajšie miestnosti.

Preto sa prívodné difúzory umiestňujú na pomyselnej hranici “miestnosť-prostredie” a odsávacie difúzory v kuchyni, kúpeľni, komore, na WC.

Difúzor spája dve funkcie: rovnomerné rozdeľovanie čerstvého a odvod už použitého vzduchu. Bývajú rôznych tvarov. Vyrábajú sa z tenkého plechu a plastu.

Existujú poznámky týkajúce sa výšky umiestnenia vstupných a výstupných vzduchových otvorov. Výstup vetracieho systému sa umiestňuje vždy nad úroveň strechy budovy.

To ochráni systém PPV pred sekundárnym nasávaním práve odvedeného vzduchu cez odsávacie otvory.

Prívod čerstvého vzduchu je potrebné vykonávať vo výške najmenej 2 metre od povrchu zeme.

Pretože jemné abrazívne častice a prach sa môžu pomocou veterných prúdov zdvihnúť do výšky viac ako 1 meter a dostať sa do prívodných difúzorov, čím rýchlo zanášajú filtre primárneho čistenia.

Závery a užitočné video k téme

Vo videu rozprávajú a demonštrujú špecifiká navrhovania a montáže PPV v súkromnom dome.

Ďalší názorný príklad hotového riešenia pre vetranie súkromného jednoposchodového dreveného domu.

Sumarizujúc vyššie uvedené informácie, poznamenajme, že prívodno-odvodné vetranie je systém nenáročný na navrhovanie, dostupný na zakúpenie a montáž.

Vetranie v spojení s vykurovacím systémom umožňuje organizovať rovnováhu čerstvého a teplého vzduchu v miestnosti.

Venovali ste sa zariaďovaniu vetrania na chate? Alebo poznáte tajomstvá projektovania a montáže vetracieho systému v byte? Podeľte sa, prosím, so svojimi skúsenosťami – zanechajte svoje komentáre k tomuto článku.