Till- och frånluftsventilation: arbetsprincip och särdrag för installation

I ett rum fyllt med frisk luft är det lättare att andas, man arbetar mer produktivt och sover bättre. Men att öppna fönstret för vädring var 2-3:e timme är problematiskt, håller du med? Särskilt på natten när alla familjemedlemmar sover sött.

En av de automatiserade lösningarna för detta är till- och frånluftsventilation (TFV) i rummet. Men hur gör man det rätt? Vi hjälper dig att studera funktionsprincipen och förstå detaljerna kring installationen.

I vår artikel går vi igenom komponenterna i ett till- och frånluftssystem, regler för beräkning och luftväxlingsnormer för olika rumstyper.

Vi har valt ut ventilationslayouter, bilder på enskilda systemkomponenter, och användbara videorekommendationer för att bygga ett ventilationssystem i ett privat hus själv.

Vad är ventilation?

Hur ofta vädrar vi rummet? Svaret måste vara ärligt: 1–2 gånger om dagen, om vi inte glömmer att öppna fönstret. Och på natten hur många gånger? Retorisk fråga.

Enligt sanitära och hygieniska normer ska den totala luftmassan i ett rum där människor vistas permanent bytas ut helt varannan timme.

Med vanlig ventilation avses processen för luftmassutbyte mellan ett slutet utrymme och omgivningen. Denna molekylärkinetiska process ger möjlighet att avlägsna överskottsvärme och fukt med hjälp av ett filtreringssystem.

Ventilation säkerställer också att inomhusluften uppfyller sanitära och hygieniska krav, vilket lägger egna tekniska begränsningar på den utrustning som ska generera denna process.

Ett ventilationsdelsystem är en samling tekniska anordningar och mekanismer för intag, bortförsel, förflyttning och rening av luft. Det är en del av ett komplext kommunikationssystem i lokaler och byggnader.

Vi rekommenderar att inte likställa begreppen ventilation och luftkonditionering – mycket liknande kategorier som har flera skillnader.

1. Grundidé. Luftkonditionering upprätthåller specifika luftparametrar i ett slutet utrymme, såsom temperatur, luftfuktighet, joniseringsgrad och liknande. Ventilation utför en kontrollerad byte av hela luftvolymen genom till- och frånluft.
2. Huvuddrag. Luftkonditioneringssystemet arbetar med luften som finns i rummet och tillförsel av frisk luft kan helt saknas. Ventilationssystemet arbetar alltid vid gränsen mellan det slutna utrymmet och omgivningen genom utbyte.
3. Medel och metoder. Till skillnad från ventilation är luftkonditionering i förenklad form en modulär uppbyggnad av flera enheter som behandlar en liten del av luften och på så sätt upprätthåller sanitär-hygieniska luftparametrar inom ett specificerat intervall.

Systemet ventilation i hemmet kan utökas till alla nödvändiga skalor och säkerställer, vid en nödsituation i rummet, en ganska snabb byte av hela luftmassan. Detta sker med hjälp av kraftfulla fläktar, värmare, filter och ett grenat rörsystem.

Du kan vara intresserad av information om installation av ventilationsrörledningar i plast, som behandlas i vår andra artikel.

Förutom sin grundfunktion kan ventilationssystem vara en del av en industriell inredning som används för kontor, butiker och nöjeslokaler.

Det finns flera klasser av ventilation som kan delas in efter sättet att generera tryck, spridning, arkitektur och användningsområde.

Konstgjord tillförsel av luft i systemet sker med hjälp av fläktar och luftblåsare. Genom att öka trycket i rörsystemet kan man transportera gas-luftblandningen över långa avstånd och i stor volym.

Detta är typiskt för industriella anläggningar, produktionslokaler och offentliga byggnader med centralt ventilationssystem.

Tryckgenerering i systemet kan vara av flera typer: mekanisk, naturlig eller kombinerad. Ofta används en kombinerad metod.

Ventilationssystem kan vara lokala eller centrala. Lokala system är “punktinsatser” för specifika rum där strikta standarder krävs.

Central ventilation möjliggör regelbundet luftutbyte för ett stort antal liknande rum.

Och den sista klassen: tilluft, frånluft och kombinerade. Till- och frånluftssystem ger samtidig tillförsel och utsugning av luft. Det är den vanligaste undergruppen av ventilationssystem.

Sådana konstruktioner möjliggör enkel skalning och underhåll för en mängd olika lokaler av industriell, kontors- och bostadstyp.

Fysikalisk grund för ventilationssystem

Ett till- och frånluftssystem är en multifunktionell enhet för snabb bearbetning av gas-luftblandning. Även om det är ett mekaniskt transportsystem för gas, bygger det på förklarliga fysikaliska processer.

För att skapa effekt av naturlig konvektion placeras värmekällorna så lågt som möjligt och frånluftsdonen i taket eller under taket.

Själva ordet “ventilation” är nära kopplat till konvektion. Det är en nyckelfaktor vid förflyttning av luftmassor.

Konvektion är cirkulation av termisk energi mellan kalla och varma gasströmmar. Det finns naturlig och mekanisk konvektion.

Lite grundläggande fysik för att förstå vad som händer. Temperaturen i rummet bestäms av lufttemperaturen. Molekylerna är bärare av termisk energi.

Luft är en multimolekylär gasblandning som består av kväve (78%), syre (21%) och andra föroreningar (1%).

I ett slutet utrymme (rum) har vi en temperaturinhomogenitet med avseende på höjden. Detta beror på inhomogeniteten i molekylkoncentrationen.

Med hänsyn till gasens trycklikformighet i ett slutet utrymme (rum), enligt den molekylärkinetiska teorins grundekvation: trycket är proportionellt mot produkten av molekylkoncentrationen och deras medeltemperatur.

Om trycket är detsamma överallt, då kommer produkten av molekylkoncentrationen och temperaturen i rummets övre del att vara ekvivalent med samma produkt av koncentration och temperatur:

p=nkT, n_övre*T_övre=n_nedre*T_nedre, n_övre/n_nedre=T_nedre/T_övre

Ju lägre temperatur, desto högre molekylkoncentration, och därmed desto större total gasmassa. Därför säger man att varm luft är “lättare” och kall luft “tyngre”.

Korrekt ventilation i kombination med konvektionseffekten kan upprätthålla inställd temperatur och luftfuktighet i rummet under perioder när huvudvärmen är automatiskt avstängd.

Mot bakgrund av ovanstående blir den grundläggande principen för ventilationens utformning tydlig: tillförsel (insugning) av luft anordnas vanligtvis i den nedre delen av rummet, medan avledning (utsug) sker upptill. Detta är ett axiom som måste beaktas vid projektering av ventilationssystemet.

Egenskaper hos till- och frånluftsventilation

Till- och frånluftsventilation arbetar med två luftflöden som har olika sammansättning och syfte, och som därefter behandlas.

I en till- och frånluftsanordning placeras all nödvändig utrustning och extra system i en enda ram, som kan installeras på en loggia, på vinden, på en yttervägg etc.

Anordningens speciella konstruktion ger stora möjligheter att ventilera praktiskt taget valfritt antal rum i byggnaden.

Förutom den grundläggande funktionen att flytta luft omfattar till- och frånluftsventilation följande arsenal av hjälpsystem och tilläggsfunktioner.

Bland dem finns följande:

• kylning och uppvärmning av luften;
• jonisering och befuktning av partiklar;
• desinficering och filtrering av luften.

Låt oss granska en typisk arbetscykel för ett till- och frånluftssystem som bygger på en tvåkretsmodell för transport.

I det första steget tas kall luft in från omgivningen och varm luft sugs ut ur rummet. Luften från båda sidor passerar ett reningssystem.

Därefter leds den kalla luften till en värmare (kalorifer) — kännetecknande för aggregat med värmeåtervinning. Dessutom överförs värme från den frånluftsvarma luften till den kalla gasen — kännetecknande för vanliga system.

Efter uppvärmning och värmeväxling avleds den använda frånluften genom den yttre kanalen, medan den uppvärmda friska luften tillförs rummet.

En populär layout för ventilationsmodulen inkluderar en värmeväxlarkammare (återvinnare) där värmeenergi utbyts mellan motströmmande luftflöden. I alla fall passerar varje flöde genom ett dubbelt filtersystem

Huvudprinciperna för till- och frånluftsventilation är effektivitet och besparing.

Det klassiska schemat för till- och frånluftsventilation har följande fördelar:

• hög reningsgrad av inloppsflödet
• enkel drift och underhåll av avtagbara delar
• helhet och modularitet i konstruktionen.

För att utöka funktionaliteten utrustas till- och frånluftsaggregat med extra styr- och reglerenheter, filtersystem, sensorer, automatiska timers, ljuddämpare, överbelastningsvarningar för elmotorer, återvinningsblock, kondensbehållare och liknande.

Dynamiska parametrar för ventilation

Med projekteringen av ventilationssystemet är många frågor förknippade, eftersom man vid felaktig beräkning av egenskaperna från en fullt ekonomisk ventilationsanläggning kan få en slösaktig “monster” av energiresurser.

Vilket direkt påverkar de ekonomiska kostnaderna för dess underhåll. Som ett resultat övervägs inte själva idén om ekonomisk drift av utrustningen.

Den största belastningen på ventilationssystemet ligger på fläkten. Fläktens prestanda beror på impellerns form (hjul med blad), materialkvalitet och utrustningens montering

För att korrekt projektera till- och frånluftsventilation rekommenderas att utföra algebraiska beräkningar av aggregatets prestanda och dynamiska parametrar för luftflöden.

Det finns flera olika metoder och beräkningsalgoritmer, men vi kommer att presentera en av de enklaste och mest pålitliga alternativen.

Allt som har med sekundära processer som befuktning, extrajonisering och sekundärrening att göra kan i detta skede ignoreras.

Normer för installation

Att ta upp en fullständig lista över sanitära normer och regler (SNiP) som ställs på olika ventilationssystem är inte rationellt, eftersom materialet skulle räcka till ett par böcker, men det är nödvändigt att känna till grundläggande konstanter för bostads- och kontorslokaler.

När det gäller kontorslokaler läggs huvudvikten vid att bygga ventilationssystemet i de rum där kontorspersonalen kommer att vistas.

Vidare anges alla normer per person. I en klassisk kontorsbyggnad finns på en våning en fullständig uppsättning rum med olika funktioner.

Till exempel bör luftbytet i ett kontorsrum vara 60 kubikmeter per timme, i operationssalar 30-40 m³, i toaletten 70 m³, i rökrummet mer än 100 m³, i korridorer och hallar 10 m³.

Enligt allmänna sanitära normer för bostäder sker en fullständig luftväxling på 30 m³ per timme och person – beräkning baserad på antalet boende.

Det finns ett annat sätt att beräkna luftvolym – efter area. Varje kvadratmeter bostadsyta motsvarar 3 m³.

Separat bör nämnas ventilation av industrianläggningar och lagerhangarer – 20 m³ per ytenhet. I sådana enorma lokaler byggs ventilationssystem på basis av ett flerkomponentssystem med parvisa fläktar (4, 8, 16 eller fler stycken i en ram).

För övriga utrymmen finns färdiga normativa parametrar. Till exempel kök med elektrisk spis – mer än 60 m³, med gasspis – mer än 80 m³, badrum – minst 25 m³ och så vidare.

Dessutom måste man komma ihåg att för bostadsrum är lufthastigheten högst 2 m/s, medan för kök och toalett bör hastigheten vara 4-6 m/s.

Formler och förklaringar

Vi går direkt över till egenskaper och formler. Beräkningarna sker i flera steg, där vi i varje steg beräknar en av ventilationssystemets egenskaper.

Arbetsluftvolym

Låt oss betrakta beräkningen av arbetsluftvolymen (m³/h).

För kontor rekommenderar vi att beräkna baserat på antalet personer:

V=35*N,

Där N är antalet personer som samtidigt vistas i rummet.

För lägenheter och privata hus måste beräkningen göras med avseende på bostadsytans volym:

V=2*S*H,

Där: 2 är luftväxlingskoefficienten per tidsenhet (per 1 timme); S är bostadsarean; H är rumshöjden.

Beräkning av kanaltvärsnitt

Tvärsnittet för ventilationskanalen beräknas i cm². Huvudkanaler finns i två typer av tvärsnitt: runda och rektangulära.

Rörets tvärsnittsarea beräknas enligt förhållandet:

S_tvärsnitt=V*2,8/ω,

Var: S_sektion — tvärsnittsarea; V — luftvolym (m³/h); 2,8 — dimensionskoefficient; ω — flödeshastighet i huvudkanal (m/s).

Luftflödets hastighet i huvudkanalen är vanligtvis 2-3 m/s.

När du har beräknat tvärsnittsarean för luftkanalen kan du bestämma diametern för en rund kanal eller bredden/höjden för en rektangulär kanal. Om du känner till bredden kan du hitta höjden på tvärsnittet och vice versa. Diametern för ett runt tvärsnitt är √4*S_sektion/π.

Antal och storlek på diffusorer

Vi ska nu titta på hur du beräknar antalet och storleken på diffusorer. Diffusorns dimensioner väljs vanligtvis 1,5-2 gånger större än huvudkanalens tvärsnittsarea.

Antalet diffusorer är lite mer komplicerat; du beräknar dem med formeln:

N=V/(2820*ω*d²),

Var: N – det sökta antalet diffusorer; V – luftmassflöde (m³/h); ω – lufthastighet (m/s); d – diffusorns diameter (m), om den är rund.

Om diffusorn har rektangulärt tvärsnitt, använd då:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Var: π — pi, a och b — tvärsnittets dimensioner.

Installationens prestandaparametrar

De två viktigaste egenskaperna hos ventilationsaggregatet är effekt och genererat tryck. Ventilationsstationens effekt beräknas så här:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Var: ΔT — lufttemperaturskillnad in/ut (°C); V — luftmassflöde (m³/h); Cv — luftens värmekapacitet (0,336 Wh/m³·°C).

Det genererade trycket bestäms av huvudfläktens prestandakurva.

Denna parameter måste motsvara luftnätets aerodynamiska motstånd. Fläkttillverkarna tillhandahåller en kurvgraf i produktens tekniska datablad.

Dessutom är det viktigt att ha en allmän uppfattning om luftvärmaren (kaloriferen). Detta är en separat del av ventilationssystemet där luften värms upp. Genom att passera till exempel genom en värmeradiator värms luften upp.

En luftvärmare där uppvärmning sker via en radiator och värmeväxling med frånluftsflödet kallas rekuperator. Det finns en- och flersektionsrekuperatorer som gör det möjligt att blanda luftflöden med stor skillnad i inloppstemperatur.

Avslutningsvis bör nätspänningen för ventilationsaggregatet nämnas. Det rekommenderas att använda ett 380 V-nät, vilket säkerställer tillförlitlig drift av enheter med valfri effekt.

Specifikationer för installation av mekanisk ventilation

Med montering av en tilluftsventilationsanläggning skulle en hemmahantverkare utan tvekan kunna klara sig utan att anlita arbetare.

Det är dock viktigt att komma ihåg att arbetet utförs på en höjd som är farlig för en oerfaren utförare. Därför är det bättre att anlita de som har erfarenhet, verktyg och säkerhetsutrustning för att utföra följande steg:

Efter de ganska komplicerade monteringsmomenten av själva tilluftsaggregatet återstår bara att ansluta det till kommunikationerna.

Låt oss titta närmare på denna process med hjälp av följande fotoserie.

Information om monteringssekvensen för forcerade ventilationsaggregat hjälper dig att undvika många grova misstag som oerfarna montörer gör.

Egenskaper vid konstruktion av naturlig TFV

Vid utveckling av en högkvalitativ naturlig från- och tilluftsventilation följer de flesta specialister en sorts “stadga” för projekterings- och monteringsarbeten.

Dessa regler hjälper till att skapa verkligt effektiva och ekonomiska lösningar även för de mest ovanliga placeringarna av rum och förrådsutrymmen i ett småhus och i en flerrummare i ett flerfamiljshus.

Vid projektering av ventilationen bör man försöka skapa ett naturligt luftflöde från bostadsrummen genom korridorerna till toalett och kök.

Korridorerna fungerar i detta fall som genomströmningsutrymmen. Därför bör systemets huvudventilationsblock placeras i mitten av huset, i den övre delen av korridorerna eller förrådsutrymmena.

Till exempel kan ett ventilationsmodul för ett 2-vånings småhus placeras på bottenvåningen ovanför ett förråd eller huvudkorridor. För ett 1-våningshus, som ett alternativ, i den nedre delen av vinden.

Vid dragning av huvudledningen måste man komma ihåg att tilluften ska gå till bostadsrummen och frånluften ska lämna via kök och förrådsutrymmen.

Därför placeras tilluftsdiffusorer på den villkorliga gränsen “rum-miljö” och frånluftsdon i köket, badrummet, förrådet, toaletten.

Diffusorn kombinerar två funktioner: jämn fördelning av frisk luft och bortföring av redan använd luft. De finns i många olika former. Tillverkas av tunnplåt och plast.

Det finns anmärkningar gällande höjden på placeringen av in- och utloppsöppningar. Ventilationssystemets utlopp placeras alltid ovanför byggnadens taknivå.

Detta skyddar från- och tilluftsventilationssystemet från att återigen ta in den nyss frånluftade luften genom frånluftsöppningarna.

Intag av frisk luft måste ske på en höjd av minst 2 meter över markytan.

Eftersom små slipande partiklar och damm kan lyftas av vindflöden till en höjd över 1 meter och flyga in i tilluftsdiffusorer, vilket snabbt täpper till primärfiltren.

Slutsatser och användbar video om ämnet

I videon berättas och visas egenskaperna för projektering och montering av från- och tilluftsventilation i ett småhus:

Ytterligare ett tydligt exempel på en färdig ventilationslösning för ett 1-vånings trähus:

Sammanfattningsvis kan vi konstatera att från- och tilluftsventilation är ett system som är enkelt att projektera, prisvärt att köpa och montera.

Ventilation tillsammans med värmesystemet gör det möjligt att skapa en balans av frisk och varm luft i rummet.

Har du arbetat med installation av ventilation på sommarstugan? Eller känner du till hemligheterna med att designa och installera ventilationssystem i lägenheten? Dela gärna med dig av dina erfarenheter – lämna dina kommentarer till den här artikeln.