Indblæsning og aftræk ventilationsanlæg: funktionsprincip og særlige forhold ved etablering

I et rum fyldt med frisk luft er det lettere at trække vejret, mere produktivt at arbejde og sove bedre. Men at åbne vinduet for at lufte ud hver 2.-3. time er problematisk, er du enig? Især om natten, når alle familiemedlemmer sover sødt.

En af de automatiserede løsninger til denne opgave er til- og fraventilation (TFV) af rummet. Men hvordan gør man det korrekt? Vi hjælper dig med at studere funktionsprincippet og forstå de særlige forhold ved opsætningen.

I vores artikel gennemgås de sammensatte elementer i til- og fraventilationssystemet, reglerne for deres beregning og normerne for luftskifte i forskellige typer rum.

Der er udvalgt diagrammer for ventilationsopsætning, billeder af enkelte systemelementer, og nyttige videoanbefalinger til opbygning af ventilationssystemet i et privat hus med egne hænder.

Hvad er ventilation?

Hvor ofte lufter vi et rum ud? Svaret skal være helt ærligt: 1–2 gange om dagen, hvis vi ikke har glemt at åbne vinduet. Og om natten, hvor mange gange? Retorisk spørgsmål.

Ifølge sanitære hygiejnenormer skal den totale luftmasse i et rum, hvor der konstant opholder sig mennesker, fornyes fuldstændigt hver 2. time.

Ved almindelig ventilation forstås processen med udveksling af luftmasser mellem et afgrænset rum og omgivelserne. Denne molekylær-kinetiske proces giver mulighed for at fjerne overskydende varme og fugt ved hjælp af et filtreringssystem.

Ventilation sikrer også, at luften i rummet opfylder sanitære hygiejnekrav, hvilket lægger sine egne teknologiske begrænsninger på det udstyr, der skal generere denne proces.

Ventilationsundersystemet – en samling af teknologiske enheder og mekanismer til indtag, bortledning, transport og rensning af luft. Det er en del af et komplekst kommunikationssystem i rum og bygninger.

Vi anbefaler ikke at sammenligne begreberne ventilation og klimatisering – meget ens kategorier, som har en række forskelle.

1. Grundtanken. Klimatisering sikrer opretholdelse af bestemte luftparametre i et lukket rum, nemlig temperatur, fugtighed, grad af partikelionisering og lignende. Ventilation derimod udfører en kontrolleret udskiftning af hele luftvolumenet gennem til- og aftræk.
2. Hovedegenskab. Klimaanlægget arbejder med luften, der er i rummet, og selve tilførslen af frisk luft kan helt mangle. Ventilationssystemet arbejder altid på grænsen mellem det lukkede rum og omgivelserne via udveksling.
3. Midler og metoder. I modsætning til ventilation i forenklet form er klimatisering en modulær opsætning af flere enheder, som behandler en lille del af luften og på den måde opretholder de sanitære og hygiejniske luftparametre inden for det angivne område.

Systemet ventilation i huset kan udvides til enhver nødvendig skala og sikrer, i tilfælde af en nødsituation i rummet, en ret hurtig udskiftning af hele luftmassen. Dette sker ved hjælp af kraftige ventilatorer, varmeapparater, filtre og et forgrenet rørsystem.

Du kan være interesseret i information om etablering af ventilationsrørledning af plastluftkanaler, som er beskrevet i vores anden artikel.

Ud over hovedfunktionen kan ventilationssystemer være en del af indretningen i industriel stil, der bruges til kontor- og butikslokaler samt underholdningssteder.

Der skelnes mellem flere klasser af ventilation, som kan opdeles efter trykgenerering, distribution, arkitektur og formål.

Kunstig tilførsel af luft i systemet foretages med tryksætningsanlæg – ventilatorer, luftblæsere. Ved at øge trykket i rørledningssystemet kan gas-luftblandingen flyttes over lange afstande og i stor mængde.

Dette er typisk for industrielle anlæg, produktionslokaler og offentlige bygninger med centralt ventilationssystem.

Trykgenerering af luft i systemet kan være af flere typer: kunstig, naturlig eller kombineret. Den kombinerede metode anvendes ofte.

Der findes lokale (lokale) og centrale ventilationssystemer. Lokale ventilationssystemer er “punktuelle” målrettede løsninger til specifikke rum, hvor der kræves streng overholdelse af standarder.

Central ventilation giver mulighed for at skabe regelmæssig luftudskiftning for et betydeligt antal rum med samme formål.

Og den sidste klasse af systemer: tilførsel, udsugning og kombineret. Til- og udsugningsventilationssystemer sikrer samtidig tilførsel og udsugning af luft i rummet. Dette er den mest almindelige undergruppe af ventilationssystemer.

Sådanne konstruktioner sikrer nem skalering og vedligeholdelse for de mest forskelligartede rum af industriel, kontor- og boligtype.

Det fysiske grundlag for ventilationssystemet

Et til- og udsugningsventilationssystem er et multifunktionelt kompleks til ekstremt hurtig behandling af gas-luftblandingen. Selvom det er et system til tvungen gastransport, er dets grundlag baseret på fuldt forklarlige fysiske processer.

For at skabe effekten af naturlig konvektion af luftstrømme placeres varmekilder så lavt som muligt, og udsugningselementer i eller under loftet.

Selve ordet “ventilation” er tæt forbundet med begrebet konvektion. Det er et af nøgleelementerne i bevægelsen af luftmasser.

Konvektion er et fænomen med cirkulation af termisk energi mellem kolde og varme gasstrømme. Der findes naturlig og tvungen konvektion.

Lidt skolefysik for at forstå, hvad der foregår. Temperaturen i rummet bestemmes af lufttemperaturen. Molekyler er bærere af termisk energi.

Luft er en multimolekylær gasblanding, der består af kvælstof (78%), ilt (21%) og andre urenheder (1%).

I et lukket rum (indendørs) er der en temperaturvariation i forhold til højden. Dette skyldes en uensartet koncentration af molekyler.

I betragtning af gasens ensartede tryk i et lukket rum (indendørs), ifølge den grundlæggende ligning for molekylær kinetisk teori: trykket er proportionalt med produktet af molekylkoncentrationen og deres gennemsnitstemperatur.

Hvis trykket er det samme overalt, så vil produktet af molekylkoncentration og temperatur i den øverste del af rummet være ækvivalent med det samme produkt af koncentration og temperatur:

p=nkT, n_top*T_top=n_bund*T_bund, n_top/n_bund=T_bund/T_top

Jo lavere temperaturen er, desto større er koncentrationen af molekyler, og dermed også den samlede gasmasse. Derfor siger man, at varm luft er “lettere”, og kold luft er “tungere”.

Korrekt ventilation kombineret med konvektionseffekten kan opretholde den indstillede temperatur og luftfugtighed i rummet under perioder med automatisk afbrydelse af den primære varme.

I lyset af ovenstående bliver grundprincippet for ventilationslayout klart: lufttilførsel (indblæsning) installeres normalt i bunden af rummet, og aftræk (udsugning) i toppen. Dette er en aksiom, som skal tages i betragtning under design af ventilationssystemet.

Særlige forhold ved til- og fraventilation

Til- og udsugningsventilation interagerer med to luftstrømme med forskellig sammensætning og formål, som efterfølgende behandles.

I til- og udsugningsventilationen er alt nødvendigt udstyr og ekstra systemer placeret i en enkelt ramme, som kan installeres inde i en loggia, på loftet, på en væg uden for huset osv.

Den specielle konstruktion af enheden giver brede muligheder for at ventilere praktisk talt ethvert antal rum i bygningen.

Ud over den primære funktion med at flytte luft, inkluderer til- og udsugningsventilation følgende arsenal af hjælpesystemer og ekstra funktioner.

Heriblandt:

• afkøling og opvarmning af luft;
• ionisering og befugtning af partikler;
• desinficering og filtrering af luft.

Lad os se på en typisk arbejdscyklus for et til- og udsugningsventilationssystem, som er baseret på en to-kreds transportmodel.

I første fase sker indtag af kold luft fra omgivelserne og udsugning af varm luft fra rummet. På begge sider passerer luften gennem et rensesystem.

Derefter overføres den kolde luft til en kalorifer (varmer) — typisk for til- og udsugningsventilation med varmegenvinding. Derudover overføres varme til den kolde gas fra den varme udsugningsluft — typisk for almindelige systemer.

Efter opvarmning og varmeveksling ledes den udsugede brugte luft ud gennem en ekstern kanal, og den opvarmede friske luft tilføres rummet.

En populær opbygning af ventilationsmodulet inkluderer et varmevekslingskammer (rekuparator), hvor der sker en udveksling af termisk energi mellem modstrømmende luftstrømme. Under alle omstændigheder passerer hver strøm gennem et dobbelt filtersystem.

De vigtigste principper for indblæsnings- og udsugningsventilation er effektivitet og besparelse.

Det klassiske skema for indblæsnings- og udsugningsventilation har følgende fordele:

• høj grad af rensning af indblæsningsluften
• overkommelig drift og vedligeholdelse af aftagelige elementer
• integritet og modularitet af konstruktionen.

For at udvide funktionaliteten er indblæsnings- og udsugningsanlæg udstyret med ekstra styrings- og kontrolblokke, filtersystemer, sensorer, autotimere, lyddempere, alarmsignaler for overbelastning af elektromotorer, rekuparative blokke, kondensbeholdere osv.

Dynamiske parametre for ventilation

Der er mange spørgsmål forbundet med design af ventilationssystemer, da man i tilfælde af fejlagtig beregning af egenskaberne kan få en ødsel “monster” af energiressourcer fra en ellers økonomisk ventilationsløsning.

Hvilket direkte påvirker de finansielle omkostninger til dets vedligeholdelse. Som et resultat overvejes selve ideen om økonomisk drift af udstyret ikke.

Hovedbelastningen af ventilationssystemet ligger på ventilatoren. Ventilatorens ydeevne afhænger af formen på impelleren (hjul med blade), kvaliteten af materialer og samling af udstyret.

For at designe indblæsnings- og udsugningsventilation korrekt anbefales det at udføre algebraiske beregninger af anlæggets ydeevne og dynamiske parametre for luftstrømmene.

Der er flere forskellige metoder og algoritmer til beregning, men vi vil præsentere en af de enkleste og mest pålidelige muligheder.

Alt, hvad der er relateret til sekundære processer som befugtning, yderligere ionisering og sekundær rensning, kan ignoreres på dette tidspunkt.

Normer for opsætning

Det er urealistisk at opstille en komplet liste over sundhedsnormer og -regler (SNiP), der gælder for forskellige ventilationssystemer, da materialet ville fylde et par bøger, men det er nødvendigt at kende grundlæggende konstanter for bolig- og kontorlokaler.

Hvad angår kontorlokaler, fokuseres der ved opbygning af ventilationssystemet primært på de rum, hvor kontorets personale vil opholde sig.

Herefter angives alle standarder pr. person. I en klassisk kontorbygning er der på én etage et komplet sæt rum med forskellige formål.

For eksempel skal der på et kontor udskiftes 60 kubikmeter luft i timen, i operationssale 30-40 m³, på toiletter 70 m³, i rygerum over 100 m³, og i gange og forhaller 10 m³.

Ifølge de generelle sundhedsnormer for boliger sker der en fuldstændig udskiftning af luftmassen på 30 m³ pr. person i timen – beregnet ud fra antal beboere.

Der er også en anden tilgang til beregning af luftvolumen – efter areal. Der er 3 m³ pr. kvadratmeter boligareal.

Separat bør nævnes ventilation af industrielle faciliteter og lagerhaller – 20 m³ pr. arealenhed. I sådanne enorme rum bygges ventilationssystemer på basis af et multi-komponent system med parrede ventilatorer (4, 8, 16 eller flere stk. i en ramme).

For andre hjælperum findes der færdige normative parametre. For eksempel køkken med elkomfur – over 60 m³, med gaskomfur – over 80 m³, badeværelse – mindst 25 m³ osv.

Derudover skal man huske, at for stuer er lufthastigheden højst 2 m/s, og for køkken og toilet skal hastigheden være 4-6 m/s.

Formler og forklaringer til dem

Vi går direkte til egenskaber og formler. Beregningerne foregår i flere trin, hvor vi på hvert trin beregner en af ventilationssystemets egenskaber.

Arbejdsluftvolumen

Lad os se på beregningen af arbejdsluftvolumen (m³/h).

Til kontor anbefaler vi at beregne ud fra antal personer:

V=35*N,

Hvor N er antallet af personer, der opholder sig samtidigt i rummet.

For lejligheder og private huse skal beregningen foretages i forhold til boligarealets volumen:

V=2*S*H,

Hvor: 2 er luftskiftefaktoren pr. tidsenhed (pr. 1 time); S er boligarealet; H er rumhøjden.

Beregning af luftkanalens tværsnit

Tværsnittet af ventilationskanalen beregnes i cm². Hovedkanaler findes i to tværsnitstyper: runde og rektangulære.

Rørets tværsnitsareal beregnes efter forholdet:

S_tvær=V*2,8/ω,

Hvor: S_snit — tværsnitsareal; V — luftvolumen (m³/h); 2,8 — dimensionskoordinationskoefficient; ω — strømningshastighed i hovedledningen (m/s).

Luftstrømningshastigheden i hovedledningen svarer normalt til 2-3 m/s.

Når man har beregnet tværsnitsarealet af luftkanalen, kan man bestemme diameteren for en rund kanal eller bredden/højden for en rektangulær kanal. Ved at kende bredden kan vi finde tværsnitshøjden og omvendt. Diameteren for rundt tværsnit er lig √4*S_snit/pi

Antal og størrelse af diffusorer

Lad os nu se på, hvordan man beregner antal og størrelse af diffusorer. Diffusorens dimensioner vælges typisk 1,5-2 gange større end tværsnitsarealet af hovedledningen.

Med antallet af diffusorer er det lidt mere kompliceret; de beregnes efter formlen:

N=V/(2820*ω*d²),

Hvor: N – det ønskede antal diffusorer; V – luftmassestrøm (m³/h); ω – luftstrømningshastighed (m/s); d – diffusorens diameter (m), hvis den er rund.

Hvis diffusoren har rektangulært tværsnit, så:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Hvor: π – pi-tallet, a og b – tværsnitsdimensioner.

Installationens ydelsesparametre

De to vigtigste egenskaber ved ventilationsenheden er kendt – effekt og genereret trykniveau. Ventilationsstationens effekt beregnes således:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Hvor: ΔT – delta af lufttemperaturer ved ind-/udløb (°C); V – luftmassestrøm (m³/h); Cv – luftens varmekapacitet (0,336 Wh/m³*°C).

Det genererede tryk bestemmes ud fra hovedblæserens ydelseskurve.

Denne parameter skal svare til luftnettets aerodynamiske modstand. Blæserproducenterne leverer en kurvegraf i produktets tekniske datablad.

Derudover er det vigtigt at have en generel forståelse af varmelegemet for indgangsluftstrømmen – kaloriferen. Dette er en separat del af ventilationssystemet, hvor luften opvarmes. Når luften passerer gennem f.eks. en varmeradiator, opvarmes den derved.

En kalorifer, hvor opvarmning sker via en radiator og varmeveksling med aftræksstrømmen, kaldes en rekuperator. Der findes enkelt- og flersektionsrekuperatorer, som tillader blanding af luftstrømme med stor forskel i indløbstemperatur.

Afslutningsvis bør nævnes forsyningsspændingen til ventilationsenheden. Det anbefales at bruge et 380 V spændingsnet, da det sikrer pålidelig drift af installationen ved enhver effekt.

Specifikationer for installation af mekanisk ventilation

Med montering af en indblæsningsventilationsenhed ville en gør-det-selv-mand uden tvivl kunne klare sig uden at hyre arbejdere.

Det er dog vigtigt at huske, at arbejdet udføres i en farlig højde for en uerfaren person. Derfor er det bedre at hyre nogen med erfaring, værktøj og sikkerhedsudstyr til at udføre følgende trin:

Når de ganske komplicerede monteringsmanipulationer af selve indblæsningsenheden er afsluttet, er det kun tilbage at tilslutte den til kommunikationen.

Lad os se nærmere på denne proces ved hjælp af følgende billedserie.

Information om rækkefølgen af montering af mekaniske ventilationsanlæg kan hjælpe med at undgå mange grove fejl, som uerfarne montører begår.

Særlige forhold ved opbygning af naturlig til- og fraventilation

Ved udvikling af kvalitets naturlig indblæsning- og udsugningsventilation følger de fleste specialister et slags “regelsæt” for projekterings- og monteringsarbejde.

Disse regler hjælper med at skabe virkelig effektive og økonomiske løsninger selv for de mest utraditionelle placeringer af rum og bryggerser i et privat hus og i en flerrumslejlighed i en etageejendom.

Under projektering af ventilation skal man forsøge at skabe en naturlig luftstrøm fra beboelsesrum gennem gange til badeværelse og køkken.

Gange fungerer i dette tilfælde som gennemstrømningsrum. Derfor bør systemets hovedventilationsblok placeres i midten af huset, øverst i gange eller bryggerser.

For eksempel kan en ventilationsmodul til et 2-etagers privat hus placeres på første sal øverst i et bryggers eller hovedgang. For et 1-etagers hus, som alternativ, i den nederste del af loftet.

Når man lægger hovedrørledningen, skal man huske, at indblæsningsluften skal gå til beboelsesrum, og udsugningsluften skal forlade gennem køkkener og bryggerser.

Derfor placeres indblæsningsdiffusorer på den betingede grænse “rum-miljø”, og udsugningsventiler i køkken, badeværelse, bryggers, toilet.

Diffusoren kombinerer to funktioner: jævn fordeling af frisk luft og bortledning af brugt luft. De findes i mange forskellige former. De er fremstillet af tyndplademetal og plast.

Der er bemærkninger vedrørende højden af placeringen af ind- og udluftningsåbninger. Ventilationssystemets udtag skal absolut placeres over bygningens taghøjde.

Dette vil sikre ventilationssystemet mod sekundær indsugning af netop udledt luft gennem udsugningsåbninger.

Indtag af frisk luft skal ske i en højde på mindst 2 meter over jordoverfladen.

Fordi små slibende partikler og støv kan løftes med vindstrømme til en højde på mere end 1 meter og komme ind i indblæsningsdiffusorerne, og dermed hurtigt tilstoppe primærfiltrerne.

Konklusioner og nyttig video om emnet

I videoen fortælles og demonstreres særlige kendetegn ved projektering og montering af ventilationssystemet i et privat hus:

Endnu et tydeligt eksempel på en færdig løsning til ventilation af et privat 1-etagers træhus:

Sammenfattende ovenstående information kan vi bemærke, at indblæsning- og udsugningsventilation er et system, der er let at projektere, tilgængeligt at købe og montere.

Ventilation i kombination med varmesystemet gør det muligt at opnå en balance mellem frisk og varm luft i rummet.

Har du arbejdet med ventilation i sommerhuset? Eller kender du hemmelighederne bag design og installation af ventilationssystemer i lejligheden? Del venligst din erfaring – efterlad dine kommentarer til denne artikel.