Výpočet tlakové ztráty vzduchotechnického potrubí

1. Rychlost vzduchu ve větracím potrubí
Typ větrání
Typ budovy
Průměrná rychlost, m/s
2. Materiál a průřez vzduchovodu
Drsnost vnitřního povrchu (ε)
Průřez vzduchovodu
Poměr h/b
Výška h mm
Šířka b mm
3. Místní odpory na úseku
Detail potrubí
Součinitel ztrát ζ
Množství
Č. úseku
4. Výpočet
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

Metoda výpočtu (jak je získán výsledek) Položit dotaz
Byl vám kalkulátor užitečný?
Ne
Sdílet kalkulačku:

O výpočtu vzduchotechnického potrubí

Výsledky jsou orientační. Před použitím ověřte výpočty podle platných norem a poraďte se s odborníkem. Vývojář nenese odpovědnost za následky použití bez projektového ověření.

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.