| Úsek | Tvar | Průtok vzduchu, m³/h | Zvolená rychlost, m/s | Požadovaná plocha, m² | Délka úseku, m | Požadovaný rozměr, mm | Zvolený rozměr, mm | Ekvivalentní průměr, mm | Skutečná rychlost, m/s | Ztráty na 1 m, Pa/m | Třecí ztráty, Pa | Místní prvky | Součet Σζ | Dynamický tlak Pd, Pa | Místní ztráty, Pa | Celkové ztráty, Pa |
|---|
O výpočtu vzduchotechnického potrubí
Tato kalkulačka provádí aerodynamický výpočet úseků vzduchotechnické sítě. Zvolí rozměr potrubí podle průtoku a zvolené rychlosti proudění a poté spočítá tlakové ztráty třením a místními odpory. Výsledek pomáhá odhadnout celkové ztráty pro každý úsek a porovnat alternativní rozměry.
Orientace a doporučení
Normy a referenční základ
EN 16798-3 se běžně používá jako základ pro návrh větrání budov, volbu návrhových průtoků a obecné zásady výpočtu sítě.
EN 12237 a EN 1507 se používají pro požadavky na kruhové a obdélníkové vzduchovody, včetně tolerancí a tříd těsnosti. To je důležité při interpretaci výsledků, protože netěsnosti a kvalita montáže ovlivňují skutečný průtok a tlakové ztráty.
ISO 5801 se používá pro zkoušení ventilátorů a pro porovnání dostupného tlaku ventilátoru s vypočtenými ztrátami systému.
Rychlost vzduchu a jak se určuje zvolená rychlost
Typické rozsahy rychlostí jsou praktické orientační hodnoty. Pro přirozené větrání se často používá 1-2 m/s. Pro nucené větrání jsou běžné rozsahy: obytné prostory 2-4 m/s, kanceláře 3-6 m/s, průmyslové prostory 6-12 m/s.
Zvolená rychlost v se bere jako střed zvoleného rozsahu, pokud rychlost není zadána ručně. Tato hodnota se pak použije pro výpočet potřebné plochy průřezu a počátečního rozměru potrubí.
Požadovaná plocha a geometrie vzduchovodu
Plocha průřezu A se vypočítá z průtoku vzduchu Q a zvolené rychlosti v.
A = (Q / 3600) / v
Zde je Q v m3/h, v v m/s a A v m2. Dělení 3600 převádí m3/h na m3/s.
Kruhový vzduchovod má průměr vypočtený z plochy.
d = sqrt(4A / π)
Obdélníkový vzduchovod se volí z plochy a zvoleného poměru stran. Běžný poměr je h/b v rozsahu 1-4. Při podmínce h·b = A se strany určí ze zvoleného poměru a požadované plochy.
Čtvercový vzduchovod má stranu vypočtenou jako sqrt(A).
Ekvivalentní průměr a skutečná rychlost
Ekvivalentní průměr deq se používá pro výpočet třecích ztrát u nekruhových průřezů. U kruhového průřezu je deq rovno skutečnému průměru. U obdélníku a čtverce se používá hydraulický průměr.
deq = 2ab / (a + b)
Zde jsou a a b v mm. Ve výpočtech se deq následně převádí na metry.
Skutečná rychlost va se počítá podle zvoleného jmenovitého rozměru, protože reálná plocha po zaokrouhlení se liší od požadované.
va = (Q / 3600) / Aa
Třecí ztráty
Vlastnosti vzduchu jsou brány jako konstanty: hustota ρ = 1.2041 kg/m³, kinematická viskozita ν = 0.000015 m²/s.
Reynoldsovo číslo Re určuje režim proudění a ovlivňuje součinitel tření.
Re = va · deq / ν
Součinitel tření λ se počítá aproximací, která zohledňuje drsnost ε a Re.
λ = 0.1 · ( (ε / deq) + (100 / Re) )0.25
Zde je ε v mm a deq v mm, takže ε/deq je bezrozměrné.
Třecí ztráta na metr R′ se vypočítá z rovnice Darcy-Weisbach ve tvaru pro tlak.
R′ = (λ / deq) · (ρ · va2 / 2)
Zde je deq v metrech a R′ v Pa/m. Třecí ztráta pro úsek délky L je R = R′ · L v Pa.
Korekce drsnosti b je v této kalkulačce typicky 1.0 pro běžné hodnoty ε ze seznamu materiálů. Celková třecí ztráta úseku se bere jako R = R′ · L · b.
Místní odpory a jak se určuje výsledná ztráta
Dynamický tlak Pd se počítá ze skutečné rychlosti.
Pd = ρ · va2 / 2
Celkový součinitel místních ztrát Σζ je součtem ζ pro všechny místní prvky v úseku, včetně počtu každého prvku.
Σζ = ζ1·n1 + ζ2·n2 + …
Místní tlaková ztráta Z se vypočítá takto.
Z = Pd · Σζ
Celková tlaková ztráta ΔP pro úsek je součet třecích a místních ztrát.
ΔP = R + Z
Princip volby je jednoduchý. Pokud zvolený jmenovitý rozměr vede k vyšší skutečné rychlosti, rostou jak R, tak Z. Při porovnání variant se obvykle sleduje, jak změna rozměru ovlivní va, poté ΔP na úsek a nakonec se ztráty sečtou pro celou síť.
FAQs
Proč tlakové ztráty výrazně klesají při zvětšení průřezu vzduchovodu
Při větším průřezu klesá skutečná rychlost va. Třecí i místní ztráty závisí na va2, takže i malé snížení rychlosti může vést k výraznému poklesu tlakové ztráty.
Co má větší vliv, třecí ztráty nebo místní odpory
Záleží na uspořádání. V dlouhých přímých úsecích často dominují třecí ztráty. V sítích s mnoha koleny, odbočkami, mřížkami a klapkami může být příspěvek Σζ srovnatelný nebo i dominantní, zejména na krátkých úsecích.
Co znamená Σζ a odkud se berou součinitele ζ
Σζ je součet součinitelů místních ztrát pro všechny prvky v úseku. Hodnoty ζ se berou z tabulek místních odporů a z podkladů výrobců. Je důležité použít ζ pro správnou geometrii tvarovky a provozní stav, protože u některých zařízení se ζ výrazně mění s polohou a průtokem.
Proč je průtok v m³/h a tlaková ztráta v Pa
m³/h je praktická jednotka pro dimenzování větrání a návrhovou praxi. Tlaková ztráta v pascalech je standardní jednotka pro tlakový požadavek sítě a pro porovnání s charakteristikou ventilátoru. Uvnitř výpočtu se průtok převádí na m³/s dělením 3600.
Lze podle těchto výsledků rovnou vybrat ventilátor
Výpočet ukazuje tlakové ztráty po úsecích a pomáhá odhadnout celkovou ztrátu systému. Pro výběr ventilátoru se navíc uvažují ztráty na zařízení, filtrech, tlumičích hluku a rezerva na zanesení. Provozní bod se pak určí z celkové ztráty systému a požadovaného průtoku a porovná se s křivkou ventilátoru podle ISO 5801.