Pitate koja bi trebala biti brzina zraka u kanalu, odgovorit ću - od 0,3 do 30,0 m/sVrijednost ovisi o vrsti ventilacije, komponentama i operativnim čimbenicima.
U ovom članku raspravljat ću o utjecaju presjeka kanala na protok zraka. Istražit ću prirodne i mehaničke ventilacijske sustave za stambene, javne i industrijske zgrade. Također ću odgovoriti na često postavljana pitanja.
- Utjecaj presjeka kanala na brzinu zraka
- Pravokutni zračni kanali
- Okrugli zračni kanali
- Zračni kanali s prirodnom i mehaničkom indukcijom
- Prirodni ventilacijski kanali
- Mehanički ventilacijski kanali
- Zračni kanali za zgrade različitih namjena
- Stambene i javne zgrade
- Skladišta i proizvodnja
- Lokalni sustavi i težnje
- Ventilacija dima
- Kakav je odnos brzine i performansi ventilacije?
- Odgovori na često postavljana pitanja
- Video materijali
Utjecaj presjeka kanala na brzinu zraka
Veličina i oblik kanala utječu na brzinu protoka zraka u ventilacijskim sustavima. Ovi parametri ventilacijskih kanala često se zajednički nazivaju njihovim poprečnim presjekom.
Inženjeri koji razvijaju projekt ventilacije prvo razmisle o rasporedu unutarnjeg ožičenja unutar prostora zgrade i izračunaju duljinu svakog dijela.
Duljina kanala i broj zavoja s razlikama u promjeru utječu na protok zraka u kanalu komunalne mreže. Pomoću dijagrama i specificiranih protoka za svaki dio, inženjeri određuju presjek kanala.
Ventilacijski kanali su okrugli i pravokutni spojni elementi. Pocinčani lim je uobičajeni materijal. Proizvođači također proizvode kanale od nehrđajućeg čelika i plastike.
U starijim visokim zgradama, uobičajeni komunalni kanali izrađeni su od opeke, blokova od šljake, žbuke i golog zida. Gumeni kanali koriste se u specifičnim primjenama.
Korištenje različitih materijala omogućuje prilagođavanje ventilacijskih kanala radnim uvjetima. Plastična cijev koja ide iz kuhinjske nape estetski je ugodna.
Metalni kanali su prikladni za područja s visokim operativnim i vanjskim mehaničkim opterećenjima.
Plastika, pocinčani čelik, nehrđajući čelik i drugi materijali imaju svoju ocjenu hrapavosti površine. Ova ocjena utječe na brzinu kretanja zraka.
Inženjeri uzimaju u obzir hrapavost unutarnjih stijenki ventilacijskog kanala. Tablični podaci za izračune su slobodno dostupni.
| Materijal zračnih kanala | Koeficijent hrapavosti (K, mm) |
| Metal | 0,1 |
| Plastika, vinil | 0,1 |
| Gips od troske | 1 |
| Šljakasti beton | 1,5 |
| Zidanje od cigle bez žbuke | 5-10 |
| Zidanje od opeke s gipsom | 3-6 |
| Gips nanesen na mrežicu | 10 |
| Guma | 0,006-0,01 |
Pravokutni zračni kanali
Pravokutni kanali su dizajnirani za specifične primjene. Njihova ograničena upotreba je zbog dva faktora:
- Pravokutni kanal ima niske aerodinamičke karakteristike.
- U usporedbi s okruglom cijevi, pravokutni kanal je teži i skuplji za proizvodnju.
Pravokutna kutija može podnijeti manji tlak od okrugle cijevi. Prednost je što ravne stijenke omogućuju provođenje kanala ispod stropne obloge ili unutar uskih ventilacijskih otvora.
Standardna veličina oblikovanih dijelova je regulirana GOST R 70349-2022Prilikom projektiranja ventilacijskih sustava korištenjem pravokutnih kanala s nestandardnim presjecima, omjer stranica zračnih kanala ne smije prelaziti 1:4. Za prirodne ventilacijske sustave, omjer stranica pravokutnih kanala ograničen je na 1:2.
Prilikom projektiranja ventilacije, inženjeri određuju dopuštenu brzinu zraka na temelju sljedećih čimbenika:
- dopuštena razina aerodinamičke buke prema SP 51.13330.2011;
- dopušteni pokazatelj gubitka radnog tlaka u ventilacijskoj mreži.
Brzina zraka u pravokutnom kanalu izračunava se pomoću formule: V = D x 1.000.000 / (3600 x Š x V).
Pod značenjem L zamijenite brzinu protoka zraka specificiranu projektom za određeno područje, mjerenu u m3/sat. Vrijednost Z, V – širina i visina stijenki pravokutnog kanala (mm).
Okrugli zračni kanali
Okrugli zračni kanali su veći od pravokutnih, što instalaciju čini izazovnijom. Sustav komunalnih usluga zauzima više prostora, ali nudi poboljšane aerodinamičke performanse.
Razina buke protoka zraka niža je u usporedbi s pravokutnim kanalom. Okrugli kanal može podnijeti veći unutarnji tlak i vanjska mehanička opterećenja od pravokutnog kanala.
Tehnologija cilindričnih kanala je jeftinija za proizvodnju. Cijevi se lakše ugrađuju pričvršćivanjem na građevinske konstrukcije. Ove operativne prednosti učinile su okrugle komponente popularnima za ventilacijske sustave.
Kada se proračuni ventilacije izvode za pravokutne kanale, ali je dopuštena upotreba okruglih cijevi, koristi se izraz ekvivalentnog promjera.
Zamjenjivost zračnih kanala različitih oblika i promjera određena je: D = 2AB/(A + B)Vrijednosti A i B su stranice pravokutnog okvira (širina i visina).
Za pravokutni kanal, ekvivalent se odnosi na nominalni promjer zračnog kanala gdje su gubici radnog tlaka zbog trenja jednaki. Kako bi se izbjegli složeni izračuni zamjenjivosti, u praksi se pri razvoju ventilacijskih projekata preferiraju kružne cijevi.
Aerodinamički parametri komunalnih mreža izračunavaju se pomoću specijaliziranog softvera, koristeći tablične podatke iz referentne literature. Izračuni dinamičkog tlaka temelje se na dijagramima s marginom pogreške od 3-5%.
Matematička formula za brzinu zraka u kružnom kanalu je sljedeća: V = L x 4 x 1.000.000 / (3600 x 3,14 x d2).
Vrijednost L je protok zraka određen projektom za dio cjevovoda, mjeren u m3/sat. Vrijednost d odnosi se na unutarnji promjer cijevi.
Zračni kanali s prirodnom i mehaničkom indukcijom
Ventilacijske mreže imaju brzine strujanja zraka u rasponu od 0,3 do 30,0 m/s. Zrak se prenosi mehanički ili prirodno. Standardi ventilacije razvijeni su na temelju specifičnog prostora, površine i broja stanara.
Regulatorni dokumenti ne daju precizne brojke za održavanje preporučene brzine ventilacijske mreže.
Parametar određuju inženjeri tijekom razvoja projekta i ovisi o:
- kategorije arhitektonskih građevina;
- namjeravana namjena zgrade i zasebnih prostorija;
- presjek i materijal ventilacijskih kanala;
- prisutnost izolacije ventilacijskih kanala;
- broj oblikovanih elemenata;
- prisutnost, količina jedinica za podešavanje i gas.
Uzimaju se u obzir sekundarni čimbenici specifični za objekt ventilacije.
Prirodni ventilacijski kanali
Prirodni ventilacijski sustavi pokreću zračne struje prema zakonima fizike bez upotrebe ventilatora. Cirkulacija se stvara razlikama u temperaturi i tlaku.
Topli zrak unutar prostorije usmjerava se prema gore i ispušta kroz ispušni kanal prema van. Hladni zrak ulazi u prostoriju kroz usisni otvor koji se nalazi na donjem dijelu zida.
Prirodno ventilirani zračni kanali su se prije ugrađivali u starije stambene zgrade. Sada se koriste u privatnim kućama i pomoćnim prostorijama.
Brzina kretanja zraka više ovisi o prirodnim čimbenicima nego o ljudskom utjecaju. U vremenu bez vjetra, propuh može biti odsutan ili obrnut.
Nisu razvijeni nikakvi regulatorni dokumenti. Postoje referentne knjige koje daju preporuke za standarde brzine zraka u kanalima s prirodnim usisavanjem:
- Vjetroelektrane s deflektorom i tlakom od 5-6 Pa imaju raspon brzina od 1-1,5 m/s.
- Gravitacijske mreže pri temperaturnim razlikama 5OC i tlak od 3-4 Pa imaju raspon brzine od 0,5-1,5 m/s.
Unutar zajedničkih ispušnih okana zgrada s 4-12 katova, pri tlaku od 6 Pa, prirodna brzina zraka u kanalu doseže 2 m/s. Rasponi brzina za ostale ventilacijske dijelove prikazani su u tablici.
| Ventilacijska jedinica | Preporučena brzina protoka (m/s) |
| Ventilacijske rešetke | 0,3-0,6 |
| Vertikalni zračni kanali | 0,5-1 |
| Horizontalni sabirni kanali | 0,6-0,8 |
| Nape | 1-1,5 |
Priručnici ne sadrže preporuke za protok zraka za visoke zgrade s više od 12 katova i temperaturnom razlikom od 6OC. Inženjeri izračunavaju pokazatelj pojedinačno koristeći proširenu shemu.
Mehanički ventilacijski kanali
Sustav komunalnih usluga u kojem se zrak pomiče silom ventilatora naziva se prisilni ili mehanički. Brzina strujanja zraka ovisi o snazi motora i presjeku zračnih kanala. Okolina ima mali utjecaj na intenzitet mehaničkog kretanja zraka.
Komunalne mreže su tražene za nove stambene zgrade s više stambenih jedinica i privatne kuće. Mehanička ventilacija je namijenjena poduzećima, javnim zgradama i poljoprivrednim gospodarstvima.
- Inženjeri koriste metodu dopuštene brzine tijekom faze projektiranja ventilacije. Optimalna brzina koristi se kao osnova. Za određivanje radnog parametra, presjek kanala i pad tlaka određuju se za svaki dio mreže.
- Metoda dinamičkog tlaka koristi se u fazi projektiranja ili tijekom studije izvedivosti ventilacijske mreže. Temelji se na gubitku tlaka po linearnom metru dijela sustava. Nakon određivanja optimalnog protoka zraka, izračunava se presjek kanala.
Od dvije metode za određivanje brzine zraka, jednostavna metoda dinamičkog tlaka smatra se približnom.
Zračni kanali za zgrade različitih namjena
Namjena arhitektonske građevine nije definirana njezinim općim nazivom. Stambena zgrada smatra se privatnom ili višestambenom zgradom.
Javna zgrada može uključivati ured, trgovinu ili knjižnicu. Inženjeri projektiraju ventilacijske sustave za svaku zgradu na temelju njezine specifične namjene.
Stambene i javne zgrade
Aerodinamička razina buke proporcionalna je brzini zraka u kanalima. Razina zvučne snage izračunava se pomoću formule: Lw = 10 + 50 log (v) + 10 log (A). Vrijednost v je brzina zraka (m/s). Vrijednost A je površina poprečnog presjeka ventilacijskog kanala.
Zadatak projektanta je odrediti brzine protoka unutar kanala tako da ventilacijski sustav osigura potrebnu izmjenu zraka bez prekoračenja dopuštene razine aerodinamičke buke. Uzima se u obzir lokacija ventilacijskog sustava.
Uzmimo za primjer stambeni prostor. Preporučena brzina protoka zraka unutar pravokutnih kutija ispod spuštenog stropa je 5 m/sAko su kanali položeni po cijeloj prostoriji, indikator se smanjuje na 2 m/sZa okrugle zračne kanale preporučuju se druge vrijednosti brzine – 3 i 4 m/s odnosno.
Koristeći javnu zgradu kao primjer, razmotrite trgovinu, školsku učionicu ili konferencijsku dvoranu. Preporučena brzina protoka zraka unutar pravokutnih kanala ispod spuštenog stropa je 8 m/sZa kanale postavljene po cijelom objektu, vrijednost se smanjuje na 7 m/sZa okrugle zračne kanale, preporučene vrijednosti brzine su: 8 i 6 m/s odnosno.
Skladišta i proizvodnja
Ventilacija skladišnih i proizvodnih pogona projektirana je mehanički. Nema ograničenja brzine strujanja zraka.
Aerodinamička razina zvuka koju stvaraju strujanja, u kombinaciji s industrijskom bukom, ne smije prelaziti utvrđene standarde. Preporučeni primjeri su slobodno dostupni i mogu se pronaći u tablici.
| Naziv objekta | Preporučena brzina protoka (m/s) |
| Skladište bez stalne ljudske prisutnosti | 16-20 |
| Skladište u kojem ljudi neprestano rade | 10-14 |
| Radionica s radnim mjestima | 14-22 |
| Sekundarni prostori | 10-12 |
| Svlačionica, soba za odmor osoblja | 8-10 |
Lokalni sustavi i težnje
Kada koncentracije prašine u lokalnim sustavima i aspiracijskim sustavima prelaze 0,01 kg/kg, inženjeri izračunavaju zračne kanale metodom dinamičkog tlaka. U drugim slučajevima koristi se metoda dopuštene brzine zraka, na temelju optimalne brzine zraka.
Lokalni sustavi i aspiracijski sustavi obično održavaju kretanje zraka velikom brzinom. Kratke mreže imaju ograničen broj čvorova koji stvaraju otpor.
Brzina zraka održava se iznad brzine čestica transportiranog materijala, sprječavajući nakupljanje sedimenta na stijenkama kanala. Prosječni raspon brzine zraka je 15-30 m/s.
Za dobivanje točnih izračuna, inženjeri koriste odjelne priručnike i tablice.
| Svrha sustava i težnja | Brzina protoka (m/s) |
| Za rasute materijale | 12-20 |
| Za vlagu i topli zrak | 12-16 |
| Za prašinu i plinovite tvari | 14-16 |
| Za stanicu za zavarivanje | 8-14 |
| Za opremu za obradu drveta | 16-20 |
| Za opremu za brušenje | 18-22 |
| Za kemijske kupke | 6-8 |
Ventilacija dima
Prosječna brzina protoka zraka za ventilaciju dima je 15-20 m/s. Ova se brojka izračunava za smjesu zraka i dima.
Uzima se u obzir temperatura dimnih plinova na svakom dijelu mreže. Inženjeri koriste referentne knjige i gotove tablice za izračun masenih protoka.
| Dio mreže s temperaturom dimnih plinova od 300OS | Indeks masene brzine (kg/(s*m2)) |
| Tijelo ventila | 8-10 |
| Vertikalni kanal | 14-15 |
| Horizontalni kanal | 10-14 |
| Kanal nakon ventilatora | 15-16 |
Kakav je odnos brzine i performansi ventilacije?
Ventilacijska mreža mora osigurati odgovarajuću izmjenu zraka unutar zgrade bez stvaranja nelagode za stanare zbog prekomjerne razine buke. Razvijeni su sanitarni standardi kako bi se osigurala visoka učinkovitost komunalne mreže.
Preporučena brzina zraka u zatvorenom prostoru je 0,3 m/s. Tijekom renovacija dopušteno je prekoračenje ovog standarda do 30%. Velika skladišta, proizvodni pogoni i garaže obično imaju dva ventilacijska sustava, koji ravnomjerno raspoređuju opterećenje.
Primjer minimalne i maksimalne razine buke za bolnice: tijekom dana – 35-50 dB, a noću – 25-40 dB. Za stambene prostore postavljeni su drugi pragovi: tijekom dana – 40-55 dB, noću – 30-45 dB.
Osim zvučnih valova, vibracije iz ventilacijskih kanala također mogu uzrokovati nelagodu. To se može dogoditi zbog labavih spojeva, suženih kanala i drugih čimbenika.
Kako se brzina kretanja zraka povećava, vibracije sustava se povećavaju ako je konstrukcija nepravilno projektirana ili instalirana.
Norme za dopuštene vrijednosti lokalnih vibracija sadržane su u referentnim knjigama za stručnjake koji projektiraju i puštaju u pogon gotove ventilacijske mreže.
Brzina protoka zraka utječe na brzinu izmjene zraka unutar prostorije po jedinici vremena. Ovaj parametar se izračunava pomoću formule: N=V/ZVrijednost V je volumen čistog zraka koji ulazi u prostoriju u 1 satu. Vrijednost W je volumen same prostorije.
Gotovi standardi multipliciteta za različite vrste objekata lako su dostupni u tablicama. Uzmimo za primjer kombiniranu kupaonicu. Zamjenjuje se 50 m na sat.3 zrak, a protok u zračnim kanalima osigurava postizanje standardnog parametra.
Odgovori na često postavljana pitanja
Preporučeni parametar za stambene prostore je 0,3 m/s.
Preporučena vrijednost: vjetroelektrane s deflektorom i tlakom od 5-6 Pa – 1-1,5 m/s. Gravitacijske mreže s temperaturnom razlikom od 5 °C i tlakom od 3-4 Pa – 0,5-1,5 m/s.
Za mjerenje koristite anemometar.
Postavite senzor anemometra blizu ventilacijskog otvora na udaljenosti koju preporučuje proizvođač. Zaslon će prikazati rezultat.
Poznavajući brzinu protoka zraka (L) i površinu presjeka (S) ventilacijskog kanala, izračunajte brzinu protoka (V) pomoću formule: V = L / 3600× S. Za mjerenje bez matematičkih izračuna koristite anemometar.
