Přívodně-odvodní ventilace: princip fungování a zvláštnosti uspořádání

V místnosti plné čerstvého vzduchu se lépe dýchá, produktivněji pracuje a tvrději spí. Ale otevírat okno pro větrání každé 2–3 hodiny je problematické, souhlasíte? Zvláště v noci, když všichni členové rodiny sladce spí.

Jedním z automatizovaných řešení pro tento úkol je přívodní a odvodní ventilace (POV) místnosti. Ale jak ji správně provést? Pomůžeme vám studovat princip fungování a pochopit specifika zařízení.

V našem článku jsou popsány součásti přívodní a odvodní soustavy, pravidla jejich výpočtu a normy výměny vzduchu v místnostech různého typu.

Byly vybrány schémata uspořádání ventilace, fotografie jednotlivých prvků systému, uvedeny užitečné videorady k instalaci ventilačního systému v rodinném domě svépomocí.

Co je to ventilace?

Jak často větráme místnost? Odpověď musí být maximálně upřímná: 1–2krát denně, pokud jsme nezapomněli otevřít okno. A v noci kolikrát? Řečnická otázka.

Podle hygienických norem se celková hmotnost vzduchu v místnosti, kde se neustále zdržují lidé, musí zcela obnovovat každé 2 hodiny.

Pod běžným větráním se rozumí proces výměny vzduchových hmot mezi uzavřeným prostorem a okolním prostředím. Tento molekulárně-kinetický proces umožňuje odstraňování přebytečného tepla a vlhkosti pomocí filtračního systému.

Ventilace také zajišťuje, že vzduch v místnosti odpovídá hygienickým požadavkům, což klade vlastní technologická omezení na zařízení, které bude tento proces generovat.

Větrací subsystém – soubor technologických zařízení a mechanismů pro nasávání, odvod, přepravu a čištění vzduchu. Je součástí komplexního systému komunikací v místnostech a budovách.

Doporučujeme nesrovnávat pojmy ventilace a klimatizace – velmi podobné kategorie, které mají řadu rozdílů.

1. Základní myšlenka. Klimatizace zajišťuje udržování určitých parametrů vzduchu v uzavřeném prostoru, konkrétně teplotu, vlhkost, stupeň ionizace částic a podobně. Ventilace naproti tomu provádí řízenou výměnu celého objemu vzduchu pomocí přívodu a odvodu.
2. Hlavní zvláštnost. Klimatizační systém pracuje se vzduchem, který je v místnosti, a samotný přívod čerstvého vzduchu může zcela chybět. Větrací systém vždy pracuje na hranici uzavřeného prostoru a okolního prostředí prostřednictvím výměny.
3. Prostředky a metody. Na rozdíl od ventilace ve zjednodušené podobě představuje klimatizace modulární schéma z několika bloků, které zpracovává malou část vzduchu a tím udržuje sanitačně-hygienické parametry vzduchu v určeném rozsahu.

Systém ventilace v domě může být rozšířen na jakýkoli potřebný rozsah a zajišťuje v případě nouzové situace v místnosti poměrně rychlou výměnu celého objemu vzduchové hmoty. To se děje pomocí výkonných ventilátorů, ohřívačů, filtrů a rozvětveného systému potrubí.

Mohla by Vás zajímat informace o uspořádání ventilačního potrubí z plastových vzduchovodů, popsaná v našem jiném článku.

Kromě hlavní funkce mohou být ventilační systémy součástí interiéru v industriálním stylu, který se používá pro kancelářské a obchodní prostory, zábavní zařízení.

Rozlišuje se několik tříd větrání, které lze rozdělit podle způsobu generování tlaku, šíření, architektury a účelu.

Umělé vhánění vzduchu v systému se provádí pomocí tlakových zařízení – ventilátorů, dmychadel. Zvýšením tlaku v potrubním systému lze přemisťovat směs plynů a vzduchu na velké vzdálenosti a ve velkém objemu.

To je typické pro průmyslové objekty, výrobní prostory a veřejné objekty s centrálním ventilačním systémem.

Generace tlaku vzduchu v systému může být několika typů: umělá, přirozená nebo kombinovaná. Často se používá kombinovaná metoda.

Uvažují se systémy větrání místní (lokální) a centrální. Lokální ventilační systémy jsou “bodová” cílená řešení pro konkrétní prostory, kde je nutné přísné dodržování norem.

Centrální větrání poskytuje možnost vytvořit pravidelnou výměnu vzduchu pro značné množství místností stejného určení.

A poslední třída systémů: přívodní, odtahové a kombinované. Přívodní a odtahové ventilační systémy zajišťují současný přívod a odvod vzduchu v prostoru. Jedná se o nejrozšířenější podskupinu ventilačních systémů.

Takové konstrukce umožňují snadné škálování a údržbu pro nejrůznější prostory průmyslového, kancelářského a obytného typu.

Fyzikální základ ventilačního systému

Přívodní a odtahový ventilační systém představuje multifunkční komplex pro velmi rychlé zpracování směsi plynů a vzduchu. I když se jedná o systém nucené dopravy plynu, jeho základem jsou zcela vysvětlitelné fyzikální procesy.

Pro dosažení účinku přirozené konvekce proudů vzduchu se zdroje tepla umisťují co nejníže a odtahové prvky do stropu nebo pod něj.

Samotné slovo “větrání” úzce souvisí s pojmem konvekce. Ta je jedním z klíčových prvků při pohybu vzdušných hmot.

Konvekce je jev cirkulace tepelné energie mezi studenými a teplými proudy plynu. Existuje přirozená a nucená konvekce.

Trocha školní fyziky pro pochopení podstaty děje. Teplota v místnosti je určena teplotou vzduchu. Nosiči tepelné energie jsou molekuly.

Vzduch je vícemolekulární plynná směs, která se skládá z dusíku (78%), kyslíku (21%) a ostatních příměsí (1%).

V uzavřeném prostoru (místnosti) máme nerovnoměrnost teploty v závislosti na výšce. To souvisí s nerovnoměrností koncentrace molekul.

Vzhledem k rovnoměrnosti tlaku plynu v uzavřeném prostoru (místnosti) podle základní rovnice molekulárně-kinetické teorie: tlak je úměrný součinu koncentrace molekul a jejich průměrné teploty.

Pokud je tlak všude stejný, pak součin koncentrace molekul a teploty v horní části místnosti bude ekvivalentní stejnému součinu koncentrace a teploty:

p=nkT, n_horní*T_horní=n_dolní*T_dolní, n_horní/n_dolní=T_dolní/T_horní

Čím nižší teplota, tím větší koncentrace molekul, a tedy i větší celková hmotnost plynu. Proto se říká, že teplý vzduch je “lehčí” a studený “těžší”.

Správná ventilace spolu s konvekčním efektem je schopna udržovat v místnosti nastavený teplotní režim a vlhkost v obdobích automatického vypnutí hlavního vytápění.

V souvislosti s výše uvedeným je jasný základní princip uspořádání ventilace: přívod (přítok) vzduchu je obvykle zařízen ve spodní části místnosti a odvod (odsávání) — v horní části. Toto je axiom, který je třeba brát v úvahu při navrhování ventilačního systému.

Zvláštnosti přívodní a odvodní ventilace

Přívodně-odvodní ventilace spolupracuje se dvěma různými proudy vzduchu, které se liší složením a účelem, a které jsou následně upravovány.

V systému přívodně-odvodní ventilace (PVV) je veškeré potřebné zařízení a doplňkové systémy umístěny v jednom rámu, který lze instalovat uvnitř lodžie, na půdě, na vnější stěně domu atd.

Speciální konstrukce zařízení poskytuje široké možnosti zajištění větrání prakticky libovolného počtu místností v budově.

Kromě hlavní funkce přesunu vzduchu zahrnuje přívodně-odvodní ventilace následující arzenál pomocných podsystémů a doplňkových funkcí.

Mezi ně patří:

• chlazení a ohřev vzduchu;
• ionizace a zvlhčování částic;
• dezinfekce a filtrace vzduchu.

Podívejme se na typický pracovní cyklus přívodně-odvodního ventilačního systému, který je založen na dvouokruhovém modelu přepravy.

V první fázi dochází k nasávání studeného vzduchu z okolního prostředí a odsávání teplého vzduchu z místnosti. Na obou stranách vzduch prochází systémem čištění.

Poté je studený vzduch předáván do kaloriferu (ohřívače) — typické pro PVV s rekuperací tepla. Kromě toho je teplo studenému plynu předáváno z odsávaného teplého vzduchu — typické pro běžné systémy.

Po zahřátí a výměně tepla je odsávaný odpadní vzduch odváděn vnějším kanálem a ohřátý čerstvý vzduch je přiváděn do místnosti.

Oblíbená sestava ventilačního modulu zahrnuje tepelnou výměnnou komoru (rekuperátor), ve které dochází k výměně tepelné energie mezi protiproudými vzduchovými proudy. Každý proud v každém případě prochází dvojitým filtračním systémem.

Hlavními principy činnosti přívodní a odtahové ventilace jsou efektivita a úspornost.

Klasické schéma přívodní a odtahové ventilace má následující výhody:

• vysoký stupeň čištění vstupního proudu
• dostupný provoz a údržba demontovatelných prvků
• celistvost a modulárnost konstrukce.

Pro rozšíření funkčnosti jsou přívodní a odtahové jednotky vybaveny pomocnými řídicími a kontrolními bloky, filtračními systémy, senzory, automatickými časovači, tlumiči hluku, signalizátory přetížení elektromotorů, rekuperačními bloky, záchytnými vanami na kondenzát atd.

Dynamické parametry ventilace

S navrhováním ventilačního systému je spojeno poměrně mnoho otázek, protože v případě chybného výpočtu vlastností lze z docela hospodárného ventilačního komplexu získat plýtvavého “monstra” energetických zdrojů.

Co přímo ovlivňuje finanční náklady na jeho údržbu. Výsledkem je, že samotná myšlenka hospodárného provozu zařízení není uvažována.

Hlavní zatížení ventilačního systému nese ventilátor. Výkon ventilátoru závisí na tvaru oběžného kola (kola s lopatkami), kvalitě materiálů a montáže zařízení.

Aby bylo možné správně navrhnout přívodní a odtahové větrání, doporučuje se provést algebraické výpočty výkonu jednotky a dynamických parametrů vzduchových proudů.

Existuje několik různých metod a algoritmů výpočtů, ale naší pozornosti bude předložena jedna z nejjednodušších a nejspolehlivějších variant.

Vše, co souvisí s vedlejšími procesy zvlhčování, dodatečné ionizace a sekundárního čištění, lze v této fázi zanedbat.

Normy pro zařízení

Uvádět úplný seznam hygienických norem a pravidel (SNiP), které jsou kladeny na různé ventilační systémy, není racionální, protože materiálu by stačilo na pár knih, ale znát opěrné konstanty pro obytné a kancelářské prostory je nezbytné.

Pokud jde o kancelářské prostory, při budování ventilačního systému se hlavní pozornost věnuje těm místnostem, kde se bude nacházet personál kanceláře.

Dále jsou všechny normy uváděny v přepočtu na jednu osobu. V klasické kancelářské budově se na jednom patře nachází plnohodnotný soubor různorodých místností podle účelu.

Například v kanceláři by mělo dojít za hodinu k výměně 60 kubíků vzduchu, v operačních sálech — 30–40 m³, na toaletě — 70 m³, v kuřárně — více než 100 m³, na chodbách a ve vestibulech — 10 m³.

Podle obecných hygienických norem pro obytné prostory dochází za jednu hodinu k úplné výměně vzduchové hmoty v množství 30 m³ na jednu osobu — výpočet podle počtu obyvatel.

Existuje ještě jeden přístup k výpočtu objemu vzduchu — podle plochy. Na každý metr čtvereční obytného prostoru připadají 3 m³.

Samostatně stojí za zmínku ventilace průmyslových objektů a skladových hangárů — 20 m³ na jednotku plochy. V takových obrovských prostorech jsou ventilační systémy stavěny na základě vícekomponentního systému párových ventilátorů (4, 8, 16 a více ks v rámu).

Pro ostatní pomocné místnosti existují hotové normativní parametry. Tak, kuchyně s elektrickým sporákem — více než 60 m³, s plynovým sporákem — více než 80 m³, koupelna — nejméně 25 m³ a tak dále.

Kromě toho je třeba pamatovat, že pro obytné místnosti činí rychlost vzduchových proudů nejvýše 2 m/s, a pro kuchyni a toaletu by rychlost měla být 4–6 m/s.

Vzorce a vysvětlení k nim

Přecházíme přímo k charakteristikám a vzorcům. Výpočty probíhají v několika fázích, na každé z nich počítáme jednu z charakteristik ventilačního systému.

Pracovní objem vzduchu

Uvažujme výpočet pracovního objemu vzduchu (m³/h).

Pro kancelář doporučujeme provést výpočet podle počtu osob:

V=35*N,

Kde N — počet osob současně se nacházejících v místnosti.

Pro byty a rodinné domy je nutné provést výpočet vzhledem k objemu obytného prostoru:

V=2*S*H,

Kde: 2 — koeficient násobnosti výměny vzduchu za jednotku času (za 1 hodinu); S — obytná plocha; H — výška místností.

Výpočet průřezu vzduchovodu

Průřez vzduchovodu pro ventilaci se vypočítává v cm². Hlavní vzduchovody bývají dvou typů v průřezu: kruhové a obdélníkové.

Plocha průřezu trubky se vypočítá podle poměru:

S_sečen=V*2,8/ω,

Kde: S_průřez — plocha průřezu; V — objem vzduchu (m³/h); 2,8 — koeficient souladu rozměrů; ω — rychlost proudění v hlavním potrubí (m/s).

Rychlost proudění vzduchu procházejícího hlavním potrubím je obvykle 2-3 m/s.

Po výpočtu plochy průřezu vzduchovodu lze určit průměr pro kruhový nebo šířku/výšku pro obdélníkový vzduchovod. Se znalostí šířky můžeme najít výšku průřezu a naopak. Průměr kruhového průřezu bude roven √4*S_průřez/π

Počet a velikost difuzorů

Dále se podívejme, jak vypočítat počet a velikost difuzorů. Rozměry difuzoru se obvykle volí 1,5–2krát větší než plocha průřezu hlavního potrubí.

S počtem difuzorů je to trochu složitější, počítají se podle vzorce:

N=V/(2820*ω*d²),

Kde: N – hledaný počet difuzorů; V – průtok vzdušné hmoty (m³/h); ω – rychlost proudění vzduchu (m/s); d – průměr difuzoru (m), je-li kruhový.

Pokud je difuzor obdélníkového průřezu, pak:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Kde: π – číslo pí, a a b – rozměry průřezu.

Parametry výkonu jednotky

Jsou známy dvě nejdůležitější charakteristiky ventilační jednotky – výkon a úroveň generovaného tlaku. Výkon ventilační stanice se vypočítá takto:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Kde: ΔT – delta teplot vzduchu na vstupu/výstupu (°C); V – průtok vzdušné hmoty (m³/h); Cv – tepelná kapacita vzduchu (0,336 Wh/m³·°C).

Generovaný tlak se určuje podle charakteristické křivky výkonu hlavního ventilátoru.

Tento parametr musí být ekvivalentní aerodynamickému odporu vzduchové sítě. Výrobci ventilátorů poskytují graf křivky v technickém listu výrobku.

Kromě toho je důležité mít základní přehled o ohřívači vstupního proudu vzduchu – kaloriferu. Jedná se o samostatnou část ventilačního systému, kde dochází k ohřevu vzduchu. Při průchodu například tepelným radiátorem se vzduch tímto způsobem ohřívá.

Kalorifer, ve kterém dochází k ohřevu přes radiátor a výměně tepelné energie s odtahovým proudem, se nazývá rekuperátor. Existují jedno- a více sekční rekuperátory, které umožňují míchání vzduchových proudů s velkým rozdílem jejich vstupních teplot.

Na závěr stojí za zmínku napětí napájecí sítě pro ventilační jednotku. Doporučuje se použít síť o napětí 380 V, která zajistí spolehlivý provoz zařízení libovolného výkonu.

Specifika instalace mechanické ventilace

S montáží větrací jednotky přívodního typu by si domácí mistr, bezpochyby, poradil bez přizvání pracovníků.

Je však třeba mít na paměti, že práce jsou prováděny ve výšce, která je nebezpečná pro nezkušeného pracovníka. Proto je lepší přizvat ty, kteří mají zkušenosti, nástroje a bezpečnostní vybavení pro provedení následujících kroků:

Po dokončení vcelku nelehkých manipulací při montáži samotné přívodní jednotky zbývá už jen ji připojit k rozvodům.

Podívejme se blíže na tento proces pomocí následující fotogalerie.

Informace o pořadí montáže nucených ventilačních jednotek pomohou předejít mnoha závažným chybám, kterých se nezkušení montéři dopouštějí.

Zvláštnosti výstavby přirozené POV

Při vývoji kvalitní přirozené přívodní a odvodní ventilace většina odborníků dodržuje jakýsi “řád” projekčních a montážních prací.

Tato pravidla pomáhají vytvářet skutečně účinná a ekonomická řešení i pro ty nejnestandardnější dispozice místností a vedlejších místností v rodinném domě a vícepokojovém bytě v bytovém domě.

Během navrhování ventilace je třeba se snažit vytvořit přirozené proudění vzduchu z obytných místností přes chodby do koupelny a toalety.

Chodby v tomto případě slouží jako průtokové prostory. Proto je třeba hlavní ventilační blok systému umístit do středu domu, v horní části chodeb nebo vedlejších místností.

Například ventilační modul pro dvoupodlažní rodinný dům lze umístit v prvním patře nahoře ve vedlejší místnosti nebo hlavní chodbě. Pro jednopodlažní dům, jako varianta, ve spodní části půdy.

Při pokládání hlavního potrubí je třeba pamatovat na to, že přívodní vzduch by měl jít do obytných místností a odvodní vzduch odcházet přes kuchyně a vedlejší místnosti.

Proto jsou přívodní difuzory umístěny na pomyslné hranici “místnost-prostředí” a odsávací otvory v kuchyni, koupelně, vedlejší místnosti, WC.

Difuzor spojuje dvě funkce: rovnoměrné rozvádění čerstvého vzduchu a odvod již použitého vzduchu. Bývají nejrůznějších tvarů. Vyrábějí se z tenkého plechu a plastu.

Existují poznámky týkající se výšky umístění vstupních a výstupních vzduchových otvorů. Výstup ventilačního systému se umisťuje vždy nad úroveň střechy budovy.

Tím se POV ochrání před sekundárním nasáváním právě odvedeného vzduchu přes odsávací otvory.

Nasávání čerstvého vzduchu je třeba provádět ve výšce nejméně 2 metry od povrchu země.

Protože jemné abrazivní částice a prach mohou být větrnými proudy zvednuty do výšky více než 1 metr a vletět do přívodních difuzorů, čímž rychle zanášejí filtry primárního čištění.

Závěry a užitečné video k tématu

Videoukázka popisuje a demonstruje zvláštnosti návrhu a montáže POV v rodinném domě:

Další názorný příklad hotového řešení ventilace rodinného jednopodlažního dřevěného domu:

Shrneme-li výše uvedené informace, je třeba poznamenat, že přívodní a odvodní ventilace je systém nenáročný na návrh, cenově dostupný a snadno montovatelný.

Ventilace v kombinaci s otopným systémem umožňuje vytvořit rovnováhu čerstvého a teplého vzduchu v místnosti.

Zabývali jste se uspořádáním ventilace na chatě? Nebo znáte tajemství projektování a montáže ventilačního systému v bytě? Podělte se prosím o své zkušenosti – zanechte své komentáře k tomuto článku.