Jak určit tlak ventilátoru: způsoby měření a výpočtu tlaku ve ventilačním systému

Pokud věnujete pohodlí ve svém domě dostatečnou pozornost, pravděpodobně souhlasíte, že kvalita vzduchu by měla stát na jednom z prvních míst. Čerstvý vzduch je prospěšný pro zdraví a myšlení. Do místnosti, která dobře voní, se nestydíte pozvat hosty. Větrat každou místnost desetkrát denně není snadný úkol, že?

Hodně závisí na výběru ventilátoru, a především na jeho tlaku. Ale než určíte tlak ventilátoru, musíte se seznámit s některými fyzikálními parametry. Přečtěte si o nich v našem článku.

Díky našemu materiálu se naučíte vzorce, poznáte druhy tlaku ve ventilačním systému. Uvedli jsme pro vás informace o celkovém tlaku ventilátoru a dvou způsobech, jak jej lze měřit. Nakonec budete schopni sami změřit všechny parametry.

Tlak ve ventilačním systému

Aby byla ventilace účinná, je třeba správně zvolit tlak ventilátoru. Existují dvě možnosti pro samostatné měření tlaku. První způsob je přímý, při kterém se měří tlak na různých místech. Druhou možností je vypočítat 2 druhy tlaku ze 3 a získat podle nich neznámou veličinu.

Tlak (také nazývaný spád) může být statický, dynamický (rychlostní) a celkový. Podle posledního ukazatele se rozlišují tři kategorie ventilátorů.

K první kategorii patří zařízení s tlakem < 1 kPa, druhé — 1–3 kPa a více, třetí — více než 3–12 kPa a výše. V obytných budovách se používají zařízení první a druhé kategorie.

Aerodynamická charakteristika axiálních ventilátorů v grafu: Pv — celkový tlak, N — výkon, Q — průtok vzduchu, ƞ — účinnost, u — rychlost, n — frekvence otáčení

V technické dokumentaci k ventilátoru obvykle uvádějí aerodynamické ukazatele, včetně celkového a statického tlaku při určitém výkonu. V praxi se „tovární“ a skutečné parametry často neshodují, a to souvisí s konstrukčními zvláštnostmi ventilačních systémů.

Existují mezinárodní a státní normy zaměřené na zvýšení přesnosti měření v laboratorních podmínkách.

V Rusku se obvykle používají metody A a C, při kterých se tlak vzduchu za ventilátorem určuje nepřímo na základě stanoveného výkonu. V různých metodikách se do výstupní plochy zahrnuje nebo nezahrnuje náboj oběžného kola.

Vzorce pro výpočet tlaku ventilátoru

Tlak představuje poměr působících sil a plochy, na kterou jsou směrovány. V případě vzduchotechnického potrubí se jedná o vzduch a průřez.

Průtok v potrubí je rozložen nerovnoměrně a neprochází v pravém úhlu k příčnému řezu. Přesný tlak z jednoho měření nezjistíte, budete muset hledat průměrnou hodnotu z několika bodů. To je třeba provést jak pro vstup, tak pro výstup z ventilačního zařízení.

Axiální ventilátory se používají samostatně i ve vzduchovodech, efektivně pracují tam, kde je třeba přenášet velké objemy vzduchu při relativně nízkém tlaku

Celkový tlak ventilátoru se určuje podle vzorce Pp = Pp (výst.) – Pp (vst.), kde:

• Pp (výst.) — celkový tlak na výstupu ze zařízení;
• Pp (vst.) — celkový tlak na vstupu do zařízení.

Pro statický tlak ventilátoru se vzorec liší jen mírně.

Zapisuje se jako Rst = Rst (výst.) – Pp (vst.), kde:

• Rst (výst.) — statický tlak na výstupu ze zařízení;
• Pp (vst.) — celkový tlak na vstupu do zařízení.

Statický tlak nezobrazuje potřebné množství energie pro její přenos do systému, ale slouží jako doplňkový parametr, podle kterého lze zjistit celkový tlak. Poslední uvedený ukazatel je hlavním kritériem při výběru ventilátoru: jak domácího, tak průmyslového. Snížení celkového tlaku zobrazuje ztrátu energie v systému.

Statický tlak v samotném ventilačním kanálu se získá z rozdílu statického tlaku na vstupu a výstupu z ventilace: Rst = Rst 0 – Rst 1. Jedná se o vedlejší parametr.

Projektanti uvádějí parametry s ohledem na mírné zanesení nebo bez něj: na obrázku je znázorněn nesoulad statického tlaku stejného ventilátoru v různých ventilačních sítích

Správný výběr ventilačního zařízení zahrnuje tyto nuance:

• výpočet průtoku vzduchu v systému (m³/s);
• výběr zařízení na základě takového výpočtu;
• určení rychlosti na výstupu podle zvoleného ventilátoru (m/s);
• výpočet Pp zařízení;
• měření statického a dynamického tlaku pro porovnání s celkovým.

Pro výpočet místa pro měření tlaku se orientuje na hydraulický průměr vzduchovodu. Ten se určuje vzorcem: D = 4F / P. F je plocha průřezu trubky, P je její obvod. Vzdálenost pro určení místa měření na vstupu a výstupu se měří počtem D.

Jak vypočítat tlak ve ventilaci?

Celkový tlak na vstupu se měří v příčném řezu větracího kanálu, který se nachází ve vzdálenosti dvou hydraulických průměrů vzduchovodu (2D). Před místem měření by v ideálním případě měl být přímý úsek vzduchovodu o délce alespoň 4D s nerušeným prouděním.

V praxi jsou výše popsané podmínky vzácné, a proto se před požadované místo instaluje honeycomb, který narovnává proudění vzduchu.

Poté se do ventilačního systému zavádí snímač celkového tlaku: postupně do několika bodů v průřezu – minimálně do 3. Ze získaných hodnot se vypočítá průměrný výsledek. U ventilátorů s volným vstupem odpovídá vstupní Pp tlaku okolního prostředí a přetlak je v takovém případě nulový.

Schéma snímače celkového tlaku: 1 — přijímací trubka, 2 — převodník tlaku, 3 — brzdná komora, 4 — držák, 5 — prstencový kanál, 6 — přední hrana, 7 — vstupní mřížka, 8 — normalizátor, 9 — registrační zařízení výstupního signálu, α — úhel vrcholů, h — hloubka proláklin

Pokud se měří silný proud vzduchu, je třeba z tlaku určit rychlost a poté ji porovnat s velikostí průřezu. Čím vyšší je rychlost na jednotku plochy a čím větší je tato plocha, tím výkonnější je ventilátor.

Celkový tlak na výstupu je složitý pojem. Výstupní proudění má nehomogenní strukturu, která také závisí na provozním režimu a typu zařízení. Vzduch na výstupu má zóny zpětného pohybu, což komplikuje výpočet tlaku a rychlosti.

Zákonitost pro dobu výskytu takového pohybu nelze stanovit. Nehomogenita proudění dosahuje 7–10 D, ale tuto hodnotu lze snížit pomocí usměrňovacích mřížek.

Prandtlova trubice je vylepšenou verzí Pitotovy trubice: snímače se vyrábějí ve 2 variantách – pro rychlosti menší a větší než 5 m/s

Někdy je na výstupu z ventilačního zařízení otočné koleno nebo odtrhový difuzor. V takovém případě bude proudění ještě více nehomogenní.

Tlak se pak měří podle následující metody:

1. Za ventilátorem se vybere první průřez a ten se skenuje sondou. Z několika bodů se měří průměrný celkový tlak a průtok. Ten se pak porovná s průtokem na vstupu.
2. Dále se vybere dodatečný průřez – na nejbližším přímém úseku za výstupem z ventilačního zařízení. Od začátku takového úseku se odměří 4–6 D, a pokud je délka úseku menší, vybere se průřez v nejvzdálenějším bodě. Poté se vezme sonda a určí se průtok a průměrný celkový tlak.

Od průměrného celkového tlaku v dodatečném průřezu se odečtou vypočtené ztráty na úseku za ventilátorem. Získá se celkový tlak na výstupu.

Poté se porovná průtok na vstupu a také v prvním a dodatečném průřezu na výstupu. Za správné je třeba považovat vstupní hodnotu a jednu z výstupních – tu, která je hodnotově bližší.

Přímý úsek požadované délky nemusí existovat. Poté se zvolí průřez, který rozděluje měřený úsek na části v poměru 3:1. Blíže k ventilátoru by měla být větší z těchto částí. Měření nelze provádět v membránách, klapkách, odbočkách a dalších spojích s narušením proudění vzduchu.

Tlakové rozdíly lze registrovat tlakoměry, tahoměry podle GOST 2405-88 a diferenčními manometry podle GOST 18140-84 s třídou přesnosti 0,5–1,0

V případě střešních ventilátorů se celkový tlak měří pouze na vstupu, na výstupu se určuje statický tlak. Rychlostní proudění za větracím zařízením se ztrácí téměř úplně.

Rovněž doporučujeme přečíst náš materiál o výběru trubek pro větrání.

Zvláštnosti výpočtu tlaku

Měření tlaku ve vzdušném prostředí je komplikováno kvůli jeho rychle se měnícím parametrům. Manometry byste měli kupovat elektronické s funkcí průměrování výsledků získaných za jednotku času. Pokud tlak prudce kolísá (pulzuje), budou užitečné tlumiče, které vyhlazují výkyvy.

Je třeba pamatovat si tyto zákonitosti:

• celkový tlak je součtem statického a dynamického;
• celkový tlak ventilátoru se musí rovnat tlakovým ztrátám ve ventilační síti.

Měření statického tlaku na výstupu není obtížné. K tomu se používá trubice pro statický tlak: jeden konec se vloží do diferenčního manometru a druhý se nasměruje do průřezu na výstupu z ventilátoru. Podle statického tlaku se vypočítá rychlost proudění na výstupu z větracího zařízení.

Dynamický tlak se také měří diferenčním manometrem. K jeho spojům se připojí Pitotovy-Prandtlovy trubice. K jednomu kontaktu trubice pro celkový tlak, k druhému pro statický. Získaný výsledek se bude rovnat dynamickému tlaku.

Abychom zjistili tlakové ztráty ve vzduchovodu, můžeme sledovat dynamiku proudění: jakmile vzroste rychlost pohybu vzduchu, zvýší se odpor ventilační sítě. Tlak se ztrácí kvůli tomuto odporu.

Anemometry a termoanemometry měří rychlost proudění ve vzduchovodu při hodnotách do 5 m/s nebo více, anemometr byste měli vybírat podle GOST 6376–74

Při zvýšení rychlosti ventilátoru klesá statický tlak a dynamický roste úměrně druhé mocnině zvýšení průtoku vzduchu. Celkový tlak se nezmění.

U správně zvoleného zařízení se dynamický tlak mění přímo úměrně druhé mocnině průtoku, statický naopak nepřímo úměrně. V takovém případě množství použitého vzduchu a zatížení elektromotoru pokud porostou, tak jen nepatrně.

Některé požadavky na elektromotor:

• malý rozběhový moment – protože se příkon mění v souladu se změnou počtu otáček na třetí mocninu;
• velká rezerva;
• Práce na maximálním výkonu pro větší úsporu.

Výkon ventilátoru závisí na celkovém tlaku a také na účinnosti a průtoku vzduchu. Poslední dva ukazatele korelují s propustností ventilačního systému.

Při jeho projektování je třeba stanovit priority. Zohlednit náklady, ztráty užitného objemu místností a hladinu hluku.

Závěry a užitečné video k tématu

Přehled fyzikálních veličin, které jsou potřebné pro měření:

Role tlaku ve ventilační síti:

Ventilátor je jednoduchá konstrukce v podobě kola s lopatkami. Zároveň je to hlavní část ventilačního systému. Mechanické zařízení ovlivňuje tlak v potrubí a určuje účinnost ventilace.

Pokud chcete vypočítat tlak ventilátoru, seznamte se s veličinami, jako je rychlost, průtok vzduchu, výkon. Budete lépe rozumět podstatě měření. Hlavní ukazatel, celkový tlak, měřte podle námi popsaných schémat.

Pokud máte otázky, pokládejte je ve formuláři pod článkem. Pište komentáře a sdílejte cenné znalosti s ostatními čtenáři. Možná máte zkušenosti s projektováním ventilačních systémů – ty budou užitečné v něčí konkrétní situaci.