Jaká by měla být rychlost vzduchu v vzduchovodu ventilace podle technických norem

Mikroklima zajištěné ventilačními systémy v obytných nebo výrobních prostorách ovlivňuje pohodu a výkonnost lidí. Pro vytvoření komfortních životních podmínek byly vypracovány normy určující složení vzduchu. Souhlasíte, pravidelná výměna vzduchu je životně nezbytná.

Vysvětlíme Vám, jaká by měla být rychlost vzduchu ve vzduchovodu. Poradíme, co je třeba dělat, aby proudění vzduchu zůstávalo vždy svěží a odpovídalo hygienickým normám. U nás naleznete podrobný popis výpočetních metod a výčet pravidel pro výběr optimálního vzduchovodu.

Informace předložená k nahlédnutí vychází z údajů normativních příruček. Pro praktické osvojení metod výpočtu jsou uvedeny příklady. Textový materiál je doplněn názornými ilustracemi a videi, které usnadňují vnímání nelehké problematiky.

Důležitost výměny vzduchu pro člověka

Podle stavebních a hygienických norem je nutné každý obytný nebo výrobní objekt vybavit ventilačním systémem.

Jejím hlavním účelem je zachování vzdušné rovnováhy, vytvoření příznivého mikroklimatu pro práci a odpočinek. To znamená, že v atmosféře, kterou lidé dýchají, by neměl být nadbytek tepla, vlhkosti nebo různých druhů znečištění.

Poruchy v organizaci ventilačního systému vedou k rozvoji infekčních chorob a onemocnění dýchacího systému, ke snížení imunity, k předčasnému kažení potravin.

V příliš vlhkém a teplém prostředí se rychle vyvíjejí choroboplodné mikroorganismy, na stěnách, stropech a dokonce i na nábytku se objevují ohniska plísní a hub.

Schéma větrání v dvoupatrovém rodinném domě. Ventilační systém je vybaven přívodně-odvodním energeticky úsporným zařízením s rekuperátorem tepla, který umožňuje opětovné využití tepla vzduchu odváděného z budovy.

Jednou z podmínek zachování zdravé vzdušné rovnováhy je správné projektování ventilačního systému. Každá část sítě pro výměnu vzduchu musí být vybrána na základě objemu místnosti a charakteristik vzduchu v ní.

Předpokládejme, že v malém bytě postačí dobře nastavené přívodní a odvodní větrání, zatímco ve výrobních halách je povinná instalace zařízení pro nucenou výměnu vzduchu.

Při výstavbě domů, veřejných institucí a výrobních hal se řídí následujícími zásadami:

• každou místnost je třeba vybavit ventilačním systémem;
• je nutné dodržovat hygienické parametry vzduchu;
• v podnicích je třeba nainstalovat zařízení zvyšující a regulující rychlost výměny vzduchu; v obytných místnostech – klimatizace nebo ventilátory při nedostatečném větrání;
• v místnostech různého účelu (např. v nemocničních pokojích a operačním sále nebo v kanceláři a kuřácké místnosti) je třeba vybavit různé systémy.

Aby větrání odpovídalo uvedeným podmínkám, je třeba provést výpočty a vybrat zařízení – přístroje pro přívod vzduchu a vzduchovody.

Rovněž při zařizování ventilačního systému je nutné správně volit místa nasávání vzduchu, aby se zabránilo vnikání znečištěných proudů zpět do místností.

V procesu sestavování projektu větrání pro rodinný dům, vícepodlažní obytnou budovu nebo výrobní prostor se vypočítává objem vzduchu a plánují se místa montáže ventilačního zařízení: vzduchoobměnných jednotek, klimatizací a vzduchovodů.

Na rozměrech vzduchovodů (včetně domovních šachet) závisí účinnost výměny vzduchu. Zjistíme, jaké jsou normy rychlosti proudění vzduchu ve větrání uvedené v hygienické dokumentaci.

Pravidla pro určení rychlosti vzduchu

Rychlost pohybu vzduchu úzce souvisí s pojmy, jako je hladina hluku a hladina vibrací ve ventilačním systému. Vzduch procházející kanály vytváří určitý hluk a tlak, které se zvyšují s rostoucím počtem ohybů a zatáček.

Čím větší je odpor v trubkách, tím nižší je rychlost vzduchu a tím vyšší je výkon ventilátoru. Podívejme se na normy souvisejících faktorů.

č. 1 – hygienické normy hladiny hluku

Normy uvedené v SNiP se týkají prostor obytných (rodinných a bytových domů), veřejných a výrobního typu.

V tabulce uvedené níže můžete porovnat normy pro prostory různého typu a také pro území přiléhající k budovám.

Část tabulky z č. 1 SNiP-2-77 z odstavce «Ochrana proti hluku». Maximálně přípustné normy vztahující se k noční době jsou nižší než denní hodnoty a normy pro přilehlá území jsou vyšší než pro obytné místnosti.

Jedním z důvodů zvýšení přijatých norem může být právě špatně navržený systém vzduchovodů.

Hladiny akustického tlaku jsou uvedeny v jiné tabulce:

Při uvádění do provozu ventilačního nebo jiného zařízení souvisejícího se zajištěním příznivého, zdravého mikroklimatu v místnosti je povoleno pouze krátkodobé překročení uvedených parametrů hluku.

č. 2 – úroveň vibrací

Výkon ventilátorů přímo souvisí s úrovní vibrací.

Maximální práh vibrací závisí na několika faktorech:

• velikosti vzduchovodu;
• kvality těsnění zajišťujících snížení úrovně vibrací;
• materiálu výroby trubek;
• rychlosti proudění vzduchu procházejícího kanály.

Normy, které je třeba dodržovat při výběru ventilačních zařízení a při výpočtech týkajících se vzduchovodů, jsou uvedeny v následující tabulce:

Nejvyšší přípustné hodnoty lokálních vibrací. Pokud jsou při kontrole skutečné hodnoty vyšší než normy, znamená to, že systém vzduchovodů je navržen s technickými nedostatky, které je třeba napravit, nebo je výkon ventilátoru příliš velký.

Rychlost vzduchu v šachtách a kanálech by neměla ovlivňovat zvýšení hodnot vibrací ani s nimi souvisejících parametrů zvukových kmitů.

č. 3 – násobnost výměny vzduchu

Čištění vzduchu probíhá díky procesu výměny vzduchu, který se dělí na přirozený nebo nucený.

V prvním případě se uskutečňuje otevíráním dveří, nadsvětlíků, větracích okének, oken (nazývá se provzdušňování) nebo prostě infiltrací skrz škvíry ve spojích stěn, dveří a oken, ve druhém případě pomocí klimatizací a ventilačního zařízení.

Výměna vzduchu v místnosti, vedlejší místnosti nebo dílně by měla probíhat několikrát za hodinu, aby byl stupeň znečištění vzdušných hmot přijatelný. Počet výměn je násobek, veličina rovněž potřebná pro určení rychlosti vzduchu ve ventilačních kanálech.

Násobek se vypočítá podle následujícího vzorce:

N=V/W,

kde:

• N – násobek výměny vzduchu, krát za 1 hodinu;
• V – objem čistého vzduchu naplňujícího místnost za 1 h, m³/h;
• W – objem místnosti, m³.

Aby nebylo nutné provádět další výpočty, průměrné hodnoty násobku jsou shrnuty v tabulkách.

Například pro obytné místnosti se hodí následující tabulka násobku výměny vzduchu:

Soudě podle tabulky, častá výměna vzdušných hmot v místnosti je nezbytná, pokud se v ní vyznačuje vysoká vlhkost nebo teplota vzduchu – například v kuchyni nebo koupelně. V souladu s tím, při nedostatečném přirozeném větrání v těchto místnostech se instalují zařízení nucené cirkulace.

Co se stane, pokud nebudou dodržovány normy násobnosti výměny vzduchu nebo budou dodržovány, ale v nedostatečné míře?

Stane se jedna ze dvou věcí:

• Násobnost pod normou. Čerstvý vzduch přestává nahrazovat znečištěný, v důsledku čehož se v místnosti zvyšuje koncentrace škodlivých látek: bakterií, patogenních mikroorganismů, nebezpečných plynů. Množství kyslíku důležitého pro dýchací systém člověka klesá, zatímco oxidu uhličitého naopak roste. Vlhkost stoupá na maximum, což hrozí vznikem plísní.
• Násobnost nad normou. Vzniká, pokud rychlost pohybu vzduchu v kanálech překračuje normu. To negativně ovlivňuje teplotní režim: místnost se prostě nestihne zahřát. Příliš suchý vzduch vyvolává onemocnění kůže a dýchacího ústrojí.

Aby násobnost výměny vzduchu odpovídala hygienickým normám, je třeba nainstalovat, odstranit nebo seřídit ventilační zařízení, a v případě potřeby i vyměnit vzduchovody.

Algoritmus výpočtu rychlosti vzduchu

S přihlédnutím k výše uvedeným podmínkám a technickým parametrům konkrétní místnosti lze určit charakteristiky ventilačního systému a také vypočítat rychlost vzduchu v potrubí.

Opírat se je třeba o násobnost výměny vzduchu, která je pro tyto výpočty určující hodnotou.

Pro upřesnění parametrů průtoku se hodí tabulka:

V tabulce jsou uvedeny rozměry vzduchovodů s obdélníkovým průřezem, to znamená jejich délka a šířka. Například při použití kanálů 200 mm x 200 mm při rychlosti 5 m/s bude průtok vzduchu 720 m³/h

Pro samostatný výpočet je třeba znát objem místnosti a normu násobnosti výměny vzduchu pro místnost nebo sál daného typu.

Například je třeba zjistit parametry pro studio s kuchyní o celkovém objemu 20 m³. Vezměme minimální hodnotu násobnosti pro kuchyni – 6. Vychází, že během 1 hodiny by měly vzduchové kanály přesunout přibližně L = 20 m³ * 6 = 120 m³.

Také je třeba zjistit plochu průřezu vzduchovodů instalovaných do ventilačního systému. Vypočítá se podle následujícího vzorce:

S = πr² = π/4*D²,

kde:

• S — plocha průřezu vzduchovodu;
• π — číslo „pí“, matematická konstanta rovná 3,14;
• r — poloměr průřezu vzduchovodu;
• D — průměr průřezu vzduchovodu.

Předpokládejme, že průměr vzduchovodu kruhového tvaru je 400 mm, dosadíme jej do vzorce a dostaneme:

S = (3,14*0,4²)/4 = 0,1256 m²

Když známe plochu průřezu a průtok, můžeme vypočítat rychlost. Vzorec pro výpočet rychlosti proudění vzduchu:

V = L/3600*S,

kde:

• V — rychlost proudění vzduchu, (m/s);
• L — průtok vzduchu, (m³/h);
• S — plocha průřezu vzduchových kanálů (vzduchovodů), (m²).

Dosadíme známé hodnoty, dostaneme: V = 120/(3600*0,1256) = 0,265 m/s

Abychom zajistili potřebnou výměnu vzduchu (120 m³/h) při použití kruhového vzduchovodu o průměru 400 mm, bude nutné nainstalovat zařízení, které umožní zvýšit rychlost proudění vzduchu na 0,265 m/s.

Je třeba mít na paměti, že dříve popsané faktory – parametry úrovně vibrací a hladiny hluku – přímo závisí na rychlosti pohybu vzduchu.

Pokud bude hluk překračovat normované hodnoty, bude nutné snížit rychlost, a tedy zvětšit průřez vzduchovodů. V některých případech stačí nainstalovat trouby z jiného materiálu nebo nahradit zakřivený úsek kanálu přímým.

Doporučené normy rychlosti výměny vzduchu

Při sestavování projektu budovy se provádí výpočet každého jednotlivého úseku. V průmyslových objektech to jsou dílny, v obytných domech – byty, v rodinném domě – podlažní bloky nebo jednotlivé místnosti.

Před instalací ventilačního systému je známo, jaké jsou trasy a rozměry hlavních rozvodů, jaké geometrie jsou potřebné ventilační kanály, jaká velikost trubek je optimální.

Není divu, že vzduchovody v zařízeních veřejného stravování nebo jiných institucích mají velké rozměry – jsou navrženy na odvod velkého množství použitého vzduchu.

Výpočty související s pohybem vzdušných proudů uvnitř obytných a průmyslových budov patří k nejsložitějším, a proto se jimi musí zabývat zkušení kvalifikovaní specialisté.

Doporučená rychlost vzduchu ve vzduchovodech je uvedena v SNiP – normativní státní dokumentaci, a při projektování nebo předávání objektů se řídí právě jí.

V tabulce jsou uvedeny parametry, kterých je třeba se držet při zařizování ventilačního systému. Čísly je uvedena rychlost pohybu vzduchových hmot v místech instalace kanálů a mřížek v běžných jednotkách – m/s.

Předpokládá se, že uvnitř místností by rychlost vzduchu neměla překročit hodnotu 0,3 m/s.

Výjimku tvoří dočasné technické okolnosti (např. opravárenské práce, instalace stavební techniky apod.), během kterých mohou parametry překračovat normy maximálně o 30 %.

V objemově velkých místnostech (garáže, výrobní haly, sklady, hangáry) často namísto jednoho ventilačního systému fungují dva.

Zatížení se dělí na polovinu, a proto se rychlost vzduchu volí tak, aby zajišťovala 50 % celkového vypočteného objemu přemísťování vzduchu (odvodu znečištěného nebo přívodu čistého).

Při vzniku okolností vyšší moci vzniká potřeba prudké změny rychlosti vzduchu nebo úplného zastavení činnosti ventilačního systému.

Například podle požadavků požární bezpečnosti se rychlost vzduchu snižuje na minimum, aby se zabránilo šíření ohně a kouře do sousedních místností během požáru.

Za tímto účelem se do vzduchovodů a na přechodové úseky montují odřezávače a klapky.

Jemnosti výběru vzduchovodu

Se znalostí výsledků aerodynamických výpočtů lze správně zvolit parametry vzduchovodů, přesněji průměr kruhových a rozměry obdélníkových průřezů. Kromě toho lze současně vybrat zařízení nuceného přívodu vzduchu (ventilátor) a určit tlakové ztráty při pohybu vzduchu kanálem.

Se znalostí hodnoty průtoku vzduchu a rychlosti jeho pohybu lze určit, jaký průřez vzduchovodů bude zapotřebí.

K tomu se použije vzorec, který je inverzní k vzorci pro výpočet průtoku vzduchu:

S = L/3600*V.

Pomocí výsledku lze vypočítat průměr:

D = 1000*√(4*S/π),

kde:

• D — průměr průřezu vzduchovodu;
• S  — plocha průřezu vzduchových kanálů (vzduchovodů), (m²);
• π — číslo „pí“, matematická konstanta, rovna 3,14;.

Získané číslo se porovná s továrními normami, schválenými podle GOST, a vyberou se výrobky s nejbližším průměrem.

Pokud je třeba vybrat obdélníkové, nikoli kruhové vzduchovody, pak je nutné místo průměru určit délku/šířku výrobků.

Při výběru se orientujeme podle přibližného průřezu s využitím principu a*b ≈ S a tabulek typových rozměrů poskytnutých výrobci. Připomínáme, že podle norem poměr šířky (b) a délky (a) nesmí překročit 1 ku 3.

Vzduchovody s obdélníkovým nebo čtvercovým průřezem mají ergonomický tvar, což umožňuje instalovat je těsně ke stěnám. Využívá se to při zařizování domácích digestoří a maskování trub nad stropními závěsnými konstrukcemi nebo nad kuchyňskými skříňkami (antresolami).

Obecně uznávané standardy obdélníkových kanálů: minimální rozměry – 100 mm x 150 mm, maximální – 2000 mm x 2000 mm. Kruhové vzduchovody jsou výhodné tím, že mají menší odpor, a tedy minimální úroveň hluku.

V poslední době se speciálně pro vnitřní použití vyrábějí pohodlné, bezpečné a lehké plastové krabice.

Závěry a užitečné video k tématu

Užitečná videa vás naučí pracovat s fyzikálními veličinami a pomohou vám lépe si představit, jak funguje ventilační systém.

Video #1. Výpočet parametrů přirozeného větrání pomocí počítačového programu:

Video #2. Užitečné informace o zařízení ventilačního systému v rozestavěném soukromém domě:

Informace z článku lze použít pro informační účely a pro lepší představu o fungování ventilačního systému.

Pro přesnější výpočty rychlosti proudění vzduchu při navrhování domácích komunikací doporučujeme obrátit se na inženýry, kteří znají nuance zařízení ventilace a pomohou správně zvolit rozměry vzduchovodů.

Ti, kteří se chtějí podělit o osobní zkušenosti získané při instalaci vzduchovodů, zajímavá fakta a specifické informace, prosím, pište komentáře do níže uvedeného bloku. Pokládejte dotazy ke sporným bodům. My nebo návštěvníci stránek se rádi zapojíme do diskuse.