Straty ciśnienia w systemie wentylacyjnym

Opór przepływu powietrza w  systemie wentylacyjnym, zależy głównie od prędkości powietrza w tym systemie. Wraz ze wzrostem prędkości wzrasta i opór. To zjawisko nazywa się spadkiem ciśnienia.

Ciśnienie statyczne, wywołane przez pracujący wentylator powoduje ruch powietrza w systemie wentylacyjnym. Czym wyższy opór takiego systemu tym mniejszy realny wydatek powietrza, który zapewnia wentylator. Przewidywanie strat dla transportowanego powietrza w przewodach wentylacyjnych, a także opór pozostałych elementów systemu (filtr, tłumik, nagrzewnica, zawór itd.) może być obliczony z pomocą odpowiednich tablic i diagramów. Ogólny spadek ciśnienia można obliczyć, sumując poszczególne wskaźniki oporu wszystkich elementów systemu wentylacyjnego.

Rekomendowana prędkość przepływu powietrza w przewodach wentylacyjnych:

Określenie prędkości powietrza w przewodach wentylacyjnych:

gdzie:
L - wydatek powietrza, m³/h
F - powierzchnia przekroju kanału m²

Zalecenia 1.

Spadek ciśnienia w systemie przewodów wentylacyjnych może być obniżony w  drodze powiększenia przekroju przewodów wentylacyjnych, (powoduje to zmniejszenie prędkości powietrza w kanale), zapewniających stosunkowo jednakową prędkość powietrza w całym systemie. Na rysunku widzimy jak można zapewnić w miarę jednakową prędkość powietrza w systemie wentylacyjnym przy minimalnym spadku ciśnienia.

Zalecenia 2.

W systemach o dużej długości przewodów wentylacyjnych i dużej ilości kratek lub anemostatów celowo rozmieszczamy wentylator w środku wentylacyjnego systemu. Takie rozwiązanie wiąże się z paroma zaletami. Z jednej strony obniża się stratę ciśnienia, a z drugiej strony można wykorzystać przewody wentylacyjne o znacznie mniejszym przekroju.

Przykład obliczenia straty ciśnień na systemie wentylacyjnym:

Obliczenie należy zacząć od stworzenia szkicu systemu ze wskazaniem miejsc położenia przewodów wentylacyjnych, kratek wentylacyjnych, wentylatorów a także długości odcinków przewodów pomiędzy trójnikami. Następnie określamy wydatek powietrza na każdym odcinku sieci. Określimy stratę ciśnienia dla odcinków: 1-6, korzystając z  grafiku spadku ciśnienia w  okrągłych przewodach wentylacyjnych i  określimy niezbędne średnice tych przewodów oraz stratę ciśnienia jaka temu towarzyszy jeżeli zostanie spełniony warunek, zachowania maksymalnych prędkości powietrza dla poszczególnych przewodów wentylacyjnych.

Odcinek 1:

Wydatek powietrza będzie wynosić 220 m³. Przyjmowana średnica przewodów wentylacyjnych równa 200 mm, prędkość - 1,95 m/s, spadek ciśnienia wynosi 0,2 Pa/m x 15 m = 3 Pa.

Odcinek 2:

Powtórzymy obliczenia pamiętając, że wydatek powietrza na tym odcinku będzie wynosił 220 + 350 = 570 m³/h. Przyjmując średnicę przewodów wentylacyjnych równą 250 mm, prędkość - 3,23 m/s, spadek ciśnienia wyniesie 0,9 Pa/m x 20 m = 18 Pa.

Odcinek 3:

Wydatek powietrza na tym odcinku będzie wynosił 1070 m³/h. Przyjmujemy średnicę przewodów wentylacyjnych równą 315 mm, prędkość - 3,82 m/s, spadek ciśnienia wyniesie 1,1 Pa/m x 20 m = 22 Pa.

Odcinek 4:

Wydatek powietrza na tym odcinku będzie wynosić 1570 m³/h. Przyjmujemy średnicę przewodów wentylacyjnych równą 315 mm, prędkość 5,6 m/s, spadek ciśnienia wyniesie 2,3 Pa x 20 m = 46 Pa.

Odcinek 5:

Wydatek powietrza na tym odcinku będzie wynosić 1570 m³/h. Przyjmujemy średnicę przewodów wentylacyjnych równą 315 mm, prędkość 5,6 m/s, spadek ciśnienia wyniesie 2,3 Pa x 1 m = 2,3 Pa.

Odcinek 6:

Wydatek powietrza na tym odcinku będzie wynosić 1570 m³/h. Przyjmujemy średnicę przewodów wentylacyjnych równa 315 mm, prędkość 5,6 m/s. Spadek ciśnienia wyniesie 2,3 Pa x 1 m = 2,3 Pa. Sumaryczny spadek ciśnienia w przewodach wentylacyjnych będzie wynosić 114,3 Pa.

W momencie przeliczenia wszystkich odcinków przewodów, należy określić spadek ciśnienia w elementach sieciowych: w tłumiku SP315/900 – (16 Pa), na zaworze zwrotnym KOM 315 – (22 Pa) oraz spadek ciśnienia w odgałęzieniach do kratek – (opór 4 odgałęzień w sumie będzie wynosił 8 Pa).

Określenie straty ciśnienia na krzywiznach przewodów wentylacyjnych:

Wykres pozwala określić spadek ciśnienia w odgałęzieniu, wychodząc od wielkości kąta zgięcia, średnicy kanału i wydatku powietrza.

Przykład obliczenia straty ciśnień na elementach systemu:

Określimy spadek ciśnienia dla kolana 90°C o średnicy 250 mm przy wydatku powietrza 500 m3/h. W tym celu musimy znaleźć przecięcie linii pionowej, odpowiadającej naszemu wydatkowi powietrza, z pochyłą linią charakteryzującą średnicę 250 mm i na pionowej linii od lewej strony dla kolana 90°C, znajdujemy wielkość spadku ciśnienia, która w tym przypadku wynosi 2 Pa.

Przyjmujemy do zainstalowania dyfuzory sufitowe serii PF, opór których według wykresu będzie wynosił 26 Pa.

Teraz sumujmy wszystkie wielkości spadków ciśnienia dla prostych odcinków przewodów wentylacyjnych, elementów sieciowych, odgałęzień i kratek. Szukana wielkość wynosi 186,3 Pa.

Wynik:

³Obliczyliśmy system i określiliśmy, że jest nam potrzebny wentylator, usuwający 1570 m3/h powietrza przy oporze sieci 186,3 Pa (V = 1570 m³/h przy sprężu dyspozycyjnym Pa = 186,3). Biorąc pod uwagę wymagane dla pracy systemu charakterystyki optymalnym dla nas będzie wentylator Vents VKMS 315.