Ventilatiekanalen berekenen

Over de berekening van ventilatiekanalen

Deze calculator voert de berekening van ventilatiekanalen uit voor delen van een ventilatiekanaalnetwerk. Hij kiest een kanaalmaat op basis van het luchtdebiet en een gekozen luchtsnelheid en berekent daarna de drukverliezen door wrijving en door lokale weerstanden. Het resultaat helpt om de totale verliezen per traject te schatten en alternatieve afmetingen te vergelijken.

Richtwaarden en aanbevelingen

Normen en referentiebasis

EN 16798-3 wordt vaak gebruikt als basis voor het ontwerp van ventilatiesystemen in gebouwen, de keuze van ontwerpdebieten en de algemene principes voor netwerkberekeningen.

EN 12237 en EN 1507 worden gebruikt voor eisen aan ronde en rechthoekige kanalen, inclusief toleranties en luchtdichtheidsklassen. Dit is belangrijk bij de interpretatie van resultaten, omdat lekkage en installatiewerking het werkelijke debiet en de drukverliezen beïnvloeden.

ISO 5801 wordt gebruikt voor prestatieproeven van ventilatoren en voor het vergelijken van de beschikbare ventilatordruk met de berekende systeemverliezen.

Luchtsnelheid en hoe de gekozen snelheid wordt bepaald

Typische snelheidsbereiken zijn praktische richtwaarden. Voor natuurlijke ventilatie wordt vaak 1-2 m/s gebruikt. Voor mechanische ventilatie zijn gangbare bereiken: wonen 2-4 m/s, kantoren 3-6 m/s, industriële ruimten 6-12 m/s.

Gekozen snelheid v wordt genomen als het midden van het gekozen bereik als de snelheid niet handmatig wordt ingevoerd. Deze waarde wordt daarna gebruikt om de benodigde kanaaloppervlakte te berekenen en de eerste kanaalmaat te bepalen.

Benodigde oppervlakte en kanaalgeometrie

Doorsnedeoppervlakte A wordt berekend uit het debiet Q en de gekozen snelheid v.

A = (Q / 3600) / v

Hier is Q in m³/h, v in m/s en A in m². Delen door 3600 zet m³/h om naar m³/s.

Rond kanaal krijgt de diameter uit de oppervlakte.

d = sqrt(4A / π)

Rechthoekig kanaal wordt gekozen op basis van de oppervlakte en de gekozen verhouding. Een gangbare verhouding is h/b in het bereik 1-4. Met de voorwaarde h·b = A worden de zijden bepaald uit de verhouding en de benodigde oppervlakte.

Vierkant kanaal krijgt de zijde als sqrt(A).

Equivalent diameter en werkelijke snelheid

Equivalent diameter d_eq wordt gebruikt om wrijvingsverliezen in niet-ronde kanalen te berekenen. Bij een rond kanaal is d_eq gelijk aan de werkelijke diameter. Bij een rechthoek of vierkant wordt de hydraulische diameter gebruikt.

deq = 2ab / (a + b)

Hier zijn a en b in mm. In de berekening wordt d_eq daarna omgezet naar meters.

Werkelijke snelheid v_a wordt berekend met de gekozen nominale maat, omdat de werkelijke oppervlakte na afronding afwijkt van de benodigde oppervlakte.

va = (Q / 3600) / Aa

Wrijvingsverliezen

Luchteigenschappen worden als constant genomen: dichtheid ρ = 1.2041 kg/m³, kinematische viscositeit ν = 0.000015 m²/s.

Reynoldsgetal Re bepaalt het stromingsregime en beïnvloedt de wrijvingsfactor.

Re = va · deq / ν

Wrijvingsfactor λ wordt berekend met een benadering die ruwheid ε en Re meeneemt.

λ = 0.1 · ( (ε / deq) + (100 / Re) )0.25

Hier is ε in mm en d_eq in mm, dus ε/d_eq is dimensieloos.

Wrijvingsverlies per meter R′ wordt berekend uit de Darcy-Weisbach-vergelijking in drukvorm.

R′ = (λ / deq) · (ρ · va2 / 2)

Hier is d_eq in meters en R′ in Pa/m. Het wrijvingsverlies over een traject met lengte L is R = R′ · L in Pa.

Ruwheidscorrectie b is in deze calculator doorgaans 1.0 voor de gebruikelijke ε-waarden uit de materiaallijst. Het totale wrijvingsverlies van het traject wordt genomen als R = R′ · L · b.

Lokale weerstanden en hoe het eindverlies wordt bepaald

Dynamische druk P_d wordt berekend uit de werkelijke snelheid.

Pd = ρ · va2 / 2

Totale lokale verliescoëfficiënt Σζ is de som van ζ voor alle lokale elementen in het traject, inclusief het aantal van elk element.

Σζ = ζ1·n1 + ζ2·n2 + …

Lokaal drukverlies Z wordt zo berekend.

Z = Pd · Σζ

Totaal drukverlies ΔP van het traject is de som van wrijvings- en lokale verliezen.

ΔP = R + Z

Selectieprincipe is eenvoudig. Als de gekozen nominale maat leidt tot een hogere werkelijke snelheid, nemen zowel R als Z toe. Bij het vergelijken van opties wordt vaak bekeken hoe een maatwijziging v_a beïnvloedt, daarna ΔP per traject en uiteindelijk de som van de verliezen over het hele netwerk.

FAQs

Waarom dalen drukverliezen sterk wanneer de kanaalmaat groter wordt

Bij een grotere doorsnede daalt de werkelijke snelheid v_a. Zowel wrijvingsverliezen als lokale verliezen hangen af van v_a², dus zelfs een kleine snelheidsdaling kan een merkbare daling van het drukverlies geven.

Wat is belangrijker, wrijvingsverliezen of lokale weerstanden

Dat hangt af van het tracé. In lange rechte trajecten domineren wrijvingsverliezen vaak. In netwerken met veel bochten, T-stukken, roosters en kleppen kan de bijdrage van Σζ vergelijkbaar of zelfs dominant zijn, vooral in korte trajecten.

Wat betekent Σζ en waar komen ζ-coëfficiënten vandaan

Σζ is de som van lokale verliescoëfficiënten voor alle elementen in een traject. ζ-waarden worden genomen uit tabellen voor lokale weerstanden en uit gegevens van fabrikanten. Het is belangrijk ζ te gebruiken voor de juiste geometrie en bedrijfsconditie, omdat ζ bij sommige componenten sterk verandert met stand en debiet.

Waarom is het debiet in m³/h terwijl het drukverlies in Pa is

m³/h is praktisch voor het dimensioneren van ventilatie en voor het ontwerpwerk. Drukverlies in pascal is de standaard eenheid voor de drukvraag van het netwerk en voor vergelijking met de ventilatorkarakteristiek. In de berekening wordt het debiet omgezet naar m³/s door te delen door 3600.

Kan ik op basis van deze resultaten direct een ventilator kiezen

De berekening toont drukverliezen per traject en helpt de totale systeemverliezen te schatten. Voor ventilatorselectie worden ook verliezen door apparatuur, filters, geluiddempers en een vervuilingsmarge meegenomen. Het werkpunt wordt vervolgens bepaald door de totale systeemverliezen en het vereiste debiet en vergeleken met de ventilatorcurve volgens ISO 5801.