Toevoer- en afvoerventilatie: werkingsprincipe en bijzonderheden van de inrichting

In een ruimte gevuld met frisse lucht is het gemakkelijker ademen, productiever werken en beter slapen. Maar elke 2-3 uur het raam openen voor ventilatie is problematisch, vindt u ook niet? Vooral 's nachts, wanneer alle gezinsleden heerlijk slapen.

Een van de geautomatiseerde oplossingen voor deze taak is de toevoer-afvoerventilatie (TAV) van de ruimte. Maar hoe moet u deze correct installeren? Wij helpen u het werkingsprincipe te bestuderen en de bijzonderheden van de inrichting te begrijpen.

In ons artikel worden de samenstellende elementen van het toevoer-afvoersysteem besproken, de rekenregels en de normen voor luchtverversing in verschillende soorten ruimtes.

Er zijn schema's voor ventilatie-inrichting geselecteerd, foto's met afbeeldingen van afzonderlijke systeemonderdelen, en nuttige videoaanbevelingen voor het zelf installeren van een ventilatiesysteem in een woonhuis.

Wat is ventilatie?

Hoe vaak luchten wij een kamer? Het antwoord moet zo eerlijk mogelijk zijn: 1–2 keer per dag, als we niet vergeten het raam te openen. En 's nachts hoe vaak? Retorische vraag.

Volgens de sanitaire en hygiënische normen moet de totale luchtmassa in een kamer waar mensen voortdurend verblijven elke 2 uur volledig worden ververst.

Onder normale ventilatie wordt verstaan het proces van luchtmassawisseling tussen een gesloten ruimte en de omgeving. Dit moleculair-kinetische proces biedt mogelijkheid tot verwijdering van overtollige warmte en vocht met behulp van een filtersysteem.

Ventilatie zorgt er ook voor dat de lucht in de ruimte voldoet aan de sanitaire en hygiënische eisen, wat eigen technologische beperkingen oplegt aan de apparatuur die dit proces genereert.

Een ventilatie-subsysteem is een verzameling technologische apparaten en mechanismen voor het opnemen, afvoeren, verplaatsen en reinigen van lucht. Het maakt deel uit van een geïntegreerd communicatiesysteem van ruimtes en gebouwen.

Wij raden u aan de begrippen ventilatie en airconditioning niet te vergelijken – zeer gelijkaardige categorieën die een aantal verschillen hebben.

1. Hoofdgedachte. Airconditioning zorgt voor het handhaven van specifieke luchtparameters in een afgesloten ruimte, namelijk temperatuur, vochtigheid, ionisatiegraad van deeltjes en dergelijke. Ventilatie daarentegen zorgt voor een gecontroleerde vervanging van het volledige luchtvolume door toevoer en afvoer.
2. Belangrijkste kenmerk. Het airconditioningsysteem werkt met de lucht die zich in de ruimte bevindt en de aanvoer van verse lucht kan volledig ontbreken. Het ventilatiesysteem werkt altijd op de grens van de afgesloten ruimte en de omgeving door middel van uitwisseling.
3. Middelen en methoden. In tegenstelling tot ventilatie is airconditioning in vereenvoudigde vorm een modulair schema van meerdere units, die een klein deel van de lucht behandelt en zo de sanitaire en hygiënische luchtparameters binnen het aangegeven bereik handhaaft.

Het ventilatiesysteem in huis kan worden uitgebreid tot elke gewenste schaal en zorgt, in geval van een noodsituatie in de ruimte, voor een vrij snelle vervanging van het gehele luchtvolume. Dit gebeurt met behulp van krachtige ventilatoren, verwarmer, filters en een vertakt leidingsysteem.

U kunt mogelijk geïnteresseerd zijn in informatie over de inrichting van een ventilatieleiding van plastic luchtkanalen, behandeld in een ander artikel van ons.

Naast de primaire functie kunnen ventilatiesystemen deel uitmaken van een industrieel interieur, dat wordt toegepast in kantoor- en winkelruimtes en uitgaansgelegenheden.

Er worden verschillende klassen ventilatie onderscheiden, die kunnen worden ingedeeld op basis van de wijze van drukgeneratie, verspreiding, architectuur en doel.

Het kunstmatig toevoeren van lucht in het systeem gebeurt met behulp van persinstallaties – ventilatoren en luchtblazers. Door de druk in het buizenstelsel te verhogen, kan het gas-luchtmengsel over grote afstanden en in aanzienlijke hoeveelheden worden verplaatst.

Dit is kenmerkend voor industriële objecten, productieruimtes en openbare objecten met een centrale ventilatie.

De luchtdrukopwekking in het systeem kan van verschillende typen zijn: kunstmatig, natuurlijk of gecombineerd. De gecombineerde methode wordt vaak toegepast.

Men onderscheidt lokale (plaatselijke) en centrale ventilatiesystemen. Lokale ventilatiesystemen zijn “punt”gerichte oplossingen voor specifieke ruimtes waar strikte naleving van normen vereist is.

Centrale ventilatie biedt de mogelijkheid om een regelmatige luchtuitwisseling te realiseren voor een aanzienlijk aantal ruimtes met dezelfde bestemming.

En de laatste klasse systemen: toevoer-, afzuig- en gecombineerde. Toevoer- en afzuigventilatiesystemen zorgen voor gelijktijdige toevoer en afvoer van lucht in de ruimte. Dit is de meest voorkomende subgroep van ventilatiesystemen.

Dergelijke constructies bieden eenvoudige schaalbaarheid en onderhoud voor de meest uiteenlopende ruimtes van industriële, kantoor- en woontype.

Fysische basis van het ventilatiesysteem

Een toevoer- en afzuigventilatiesysteem is een multifunctioneel complex voor ultrasnelle verwerking van het gas-luchtmengsel. Hoewel het een systeem is voor geforceerd gastransport, berust het op verklaarbare fysische processen.

Om het effect van natuurlijke convectie van luchtstromen te creëren, worden warmtebronnen zo laag mogelijk geplaatst en afzuigelementen in of onder het plafond.

Het woord “ventilatie” is nauw verbonden met het begrip convectie. Het is een van de sleutelelementen bij de verplaatsing van luchtmassa's.

Convectie is een verschijnsel van circulatie van warmte-energie tussen koude en warme gasstromen. Er bestaan natuurlijke en geforceerde convectie.

Een beetje schoolnatuurkunde om de essentie van het gebeuren te begrijpen. De temperatuur in de kamer wordt bepaald door de luchttemperatuur. Moleculen zijn de dragers van warmte-energie.

Lucht is een meermoleculair gasmengsel dat bestaat uit stikstof (78%), zuurstof (21%) en overige onzuiverheden (1%).

In een afgesloten ruimte (vertrek) is er een temperatuursinhomogeniteit ten opzichte van de hoogte. Dit houdt verband met de inhomogeniteit van de moleculaire concentratie.

Gezien de uniformiteit van de gasdruk in een gesloten ruimte (vertrek), volgens de basisvergelijking van de moleculair-kinetische theorie: de druk is evenredig met het product van de concentratie van moleculen en hun gemiddelde temperatuur.

Als de druk overal gelijk is, dan zal het product van de moleculaire concentratie en de temperatuur in het bovenste deel van de kamer equivalent zijn aan hetzelfde product van concentratie en temperatuur:

p=nkT, n_boven*T_boven=n_beneden*T_beneden, n_boven/n_beneden=T_beneden/T_boven

Hoe lager de temperatuur, hoe hoger de concentratie van moleculen, en dus hoe groter de totale massa van het gas. Daarom zegt men dat warme lucht “lichter” is, en koude lucht “zwaarder”.

Een correcte ventilatie in combinatie met het convectie-effect kan de ingestelde temperatuur en vochtigheid in de ruimte handhaven tijdens perioden van automatische uitschakeling van de hoofdverwarming.

Gezien het bovenstaande wordt het basisprincipe van de ventilatie-inrichting duidelijk: de toevoer (inlaat) van lucht wordt meestal onderin de ruimte geïnstalleerd, en de afvoer (uitlaat) bovenin. Dit is een axioma waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van een ventilatiesysteem.

Kenmerken van toevoer-afvoerventilatie

Toevoer- en afvoerventilatie werkt samen met twee luchtstromen die verschillend zijn in samenstelling en doel, die vervolgens worden verwerkt.

In de TAV (toevoer-afvoerventilatie) is alle benodigde apparatuur en aanvullende systemen in één frame geplaatst, dat kan worden geïnstalleerd in de loggia, op zolder, aan de buitenmuur van het huis, enz.

De speciale constructie van de unit biedt ruime mogelijkheden voor het ventileren van vrijwel elk aantal kamers in het gebouw.

Naast de hoofdfunctie van het verplaatsen van lucht, omvat toevoer-afvoerventilatie het volgende arsenaal aan hulpsubsystemen en extra functies.

Waaronder de volgende:

• koeling en verwarming van lucht;
• ionisatie en bevochtiging van deeltjes;
• ontsmetting en filtratie van lucht;

Laten we een typische werkcyclus bekijken van een toevoer-afvoerventilatiesysteem, dat is gebaseerd op een tweecircuit transportmodel.

In de eerste fase wordt koude lucht uit de omgeving opgenomen en warme lucht uit de ruimte afgevoerd. Aan beide zijden passeert de lucht een reinigingssysteem.

Vervolgens wordt de koude lucht overgebracht naar calorifer (verwarmingselement) — kenmerkend voor TAV met warmteterugwinning. Bovendien wordt warmte overgedragen aan het koude gas vanuit de afvoerwarme lucht — kenmerkend voor gewone systemen.

Na verwarming en warmte-uitwisseling wordt de afgevoerde lucht afgevoerd via een extern kanaal, en de verwarmde frisse lucht wordt aan de ruimte toegevoerd.

Een populaire configuratie van de ventilatiemodule omvat een warmtewisselaar (recuperator), waarin warmte-energie wordt uitgewisseld tussen de tegengestelde luchtstromen. In elk geval passeert elke stroom een dubbel filtersysteem.

De belangrijkste werkingsprincipes van toevoer- en afvoerventilatie zijn efficiëntie en besparing.

Het klassieke schema van toevoer- en afvoerventilatie heeft de volgende voordelen:

• hoge mate van zuivering van de inkomende luchtstroom
• toegankelijke bediening en onderhoud van verwijderbare elementen
• integriteit en modulariteit van de constructie.

Om de functionaliteit uit te breiden, worden toevoer- en afvoerunits uitgerust met extra bedienings- en regelmodules, filtersystemen, sensoren, automatische timers, geluiddempers, overbelastingssignaalgevers voor elektromotoren, recuperatieve modules, condensopvangbakken, enz.

Dynamische parameters van ventilatie

Het ontwerpen van een ventilatiesysteem brengt nogal wat vragen met zich mee, omdat bij een foutieve berekening van de kenmerken een anders zuinig ventilatiecomplex kan veranderen in een energieverslindende “monster”.

Dat heeft direct invloed op de financiële kosten van het onderhoud. Hierdoor wordt het idee van een zuinige exploitatie van de apparatuur niet eens overwogen.

De grootste belasting van het ventilatiesysteem valt op de ventilator. De capaciteit van de ventilator hangt af van de vorm van de waaier (schijf met schoepen), de kwaliteit van materialen en de montage van de apparatuur.

Om een correcte toevoer- en afvoerventilatie te ontwerpen, wordt aanbevolen algebraïsche berekeningen uit te voeren van de unitcapaciteit en de dynamische parameters van de luchtstromen.

Er zijn verschillende methoden en algoritmen voor berekeningen, maar wij presenteren een van de eenvoudigste en meest betrouwbare opties.

Alles wat te maken heeft met secundaire processen van bevochtiging, extra ionisatie en secundaire zuivering kan in dit stadium buiten beschouwing worden gelaten.

Normen voor installatie

Het is niet redelijk om een volledige lijst van sanitaire normen en voorschriften (SNiP) te geven die voor verschillende ventilatiesystemen gelden, omdat het materiaal genoeg zou zijn voor een paar boeken, maar het is noodzakelijk om de basisconstanten voor woon- en kantoorruimten te kennen.

Wat betreft kantoorruimten, bij het bouwen van een ventilatiesysteem wordt de belangrijkste aandacht besteed aan die ruimten waar het kantoorpersoneel zich zal bevinden.

Vervolgens worden alle normen vermeld per persoon. In een klassiek kantoorgebouw bevindt zich op één verdieping een compleet scala aan ruimten met verschillende functies.

In een kantoorruimte moet bijvoorbeeld per uur 60 kubieke meter lucht worden vervangen, in vergaderzalen 30-40 m³, in het toilet 70 m³, in de rookruimte meer dan 100 m³, en in gangen en hallen 10 m³.

Volgens de algemene sanitaire normen voor woonruimten vindt er per uur een volledige luchtverversing plaats van 30 m³ per persoon — berekening op basis van het aantal bewoners.

Er is nog een benadering voor het berekenen van het luchtvolume — op basis van oppervlakte. Per vierkante meter woonruimte is er 3 m³.

Afzonderlijk moet de ventilatie van industriële objecten en opslagloodsen worden vermeld — 20 m³ per oppervlakte-eenheid. In zulke enorme ruimten worden ventilatiesystemen gebouwd op basis van een meervoudig systeem van ventilatorparen (4, 8, 16 of meer stuks per frame).

Voor de overige bijkeukens zijn er kant-en-klare normatieve parameters. Zo is voor een keuken met een elektrisch fornuis meer dan 60 m³, met een gasfornuis meer dan 80 m³, een badkamer niet minder dan 25 m³, enzovoort.

Bovendien moet er rekening mee worden gehouden dat voor woonkamers de luchtstroomsnelheid niet meer dan 2 m/s bedraagt, en voor keuken en toilet moet de snelheid 4-6 m/s zijn.

Formules en toelichtingen

We gaan direct over naar de kenmerken en formules. De berekeningen vinden in verschillende stappen plaats, waarbij we in elke stap een van de kenmerken van het ventilatiesysteem berekenen.

Werkvolume lucht

Laten we de berekening van het werkvolume lucht (m³/h) bekijken.

Voor kantoren raden we aan om te rekenen op basis van het aantal personen:

V=35*N,

Waarbij N het aantal personen is dat zich tegelijkertijd in de ruimte bevindt.

Voor appartementen en particuliere huizen moet de berekening worden uitgevoerd op basis van het volume van de woonruimte:

V=2*S*H,

Waarbij: 2 de luchtwisselingscoëfficiënt per tijdseenheid (per 1 uur) is; S de woonoppervlakte; H de hoogte van de ruimten.

Berekening van de doorsnede van het luchtkanaal

De doorsnede van het ventilatiekanaal wordt berekend in cm². Hoofdluchtkanalen zijn er in twee doorsnedetypen: rond en rechthoekig.

De oppervlakte van de doorsnede van de buis wordt berekend volgens de verhouding:

S_sechen=V*2,8/ω,

Waar: S_sechen — doorsnede oppervlakte; V — luchtvolume (m³/h); 2,8 — dimensiecoëfficiënt; ω — stroomsnelheid in de hoofdleiding (m/s).

De stroomsnelheid van de lucht in de hoofdleiding is doorgaans equivalent aan 2-3 m/s.

Na het berekenen van de doorsnede van het luchtkanaal kan men de diameter voor een rond kanaal of de breedte/hoogte voor een rechthoekig kanaal bepalen. Als men de breedte kent, kan men de hoogte van de doorsnede vinden en vice versa. De diameter van een ronde doorsnede is √(4*S_sechen/π).

Aantal en afmetingen van diffusors

Bekijk vervolgens hoe het aantal en de afmetingen van diffusors te berekenen. De afmetingen van de diffusor worden gewoonlijk 1,5-2 keer groter gekozen dan de doorsnede van de hoofdleiding.

Het aantal diffusors is iets ingewikkelder; u berekent ze met de formule:

N=V/(2820*ω*d²),

Waar: N – het gewenste aantal diffusors; V – het luchtdebiet (m³/h); ω – de luchtsnelheid (m/s); d – de diameter van de diffusor (m), indien deze rond is.

Indien de diffusor een rechthoekige doorsnede heeft, dan:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Waar: π – het getal Pi, a en b – de afmetingen van de doorsnede.

Prestatieparameters van de installatie

De twee belangrijkste kenmerken van de ventilatie-eenheid zijn bekend: het vermogen en de gegenereerde druk. Het vermogen van het ventilatiestation wordt als volgt berekend:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Waar: ΔT – het temperatuurverschil van de lucht inlaat/uitlaat (°C); V – het luchtdebiet (m³/h); Cv – de warmtecapaciteit van lucht (0,336 W*h/m³*°C).

De gegenereerde druk wordt bepaald door de karakteristieke prestatiecurve van de hoofventilator.

Deze parameter moet equivalent zijn aan de aerodynamische weerstand van het luchtnetwerk. Ventilatiefabrikanten verstrekken de curvegrafiek in het technische gegevensblad van het product.

Daarnaast is het van groot belang een algemeen begrip te hebben van de verwarmer van de inkomende luchtstroom – de calorifer. Dit is een apart onderdeel van het ventilatiesysteem waar de lucht wordt verwarmd. Door bijvoorbeeld een warmteradiator te passeren, wordt de lucht daardoor verwarmd.

Een calorifer waarin de verwarming plaatsvindt via een radiator en warmte-uitwisseling met de afvoerluchtstroom wordt een recuperator genoemd. Er bestaan enkelvoudige en meersectie recuperatoren, die het mogelijk maken luchtstromen met een groot verschil in hun inlaattemperaturen te mengen.

Tot slot dient de netspanning van de ventilatie-eenheid te worden vermeld. Het wordt aanbevolen een netspanning van 380 V te gebruiken; deze zorgt voor een betrouwbare werking van de installatie, ongeacht het vermogen.

Specificatie van mechanische ventilatie-installatie

Een thuisklusser zou zonder twijfel de montage van een ventilatie-installatie van het toevoertype kunnen uitvoeren zonder arbeiders in te schakelen.

U moet er echter rekening mee houden dat de werkzaamheden op een hoogte worden uitgevoerd die gevaarlijk is voor een onervaren uitvoerder. Daarom is het beter om personen in te schakelen die ervaring, gereedschap en veiligheidsuitrusting hebben voor het uitvoeren van de volgende stappen:

Nadat u de allerminst eenvoudige handelingen voor de montage van de toevoerinstallatie hebt voltooid, hoeft u deze alleen nog maar op de communicatievoorzieningen aan te sluiten.

Laten we dit proces nader bekijken aan de hand van de volgende fotoserie.

Informatie over de volgorde van montage van mechanische ventilatiesystemen helpt veel grove fouten te voorkomen die door onervaren monteurs worden gemaakt.

Kenmerken van natuurlijke toevoer-afvoerventilatie

Bij het ontwikkelen van een kwalitatieve natuurlijke toe- en afvoerventilatie houden de meeste specialisten zich aan een zekere “gedragscode” voor ontwerp- en montagewerkzaamheden.

Deze regels helpen om echt effectieve en economische oplossingen te creëren, zelfs voor de meest ongebruikelijke indelingen van kamers en bijkeukens in een eengezinswoning en een meerkamerappartement in een flatgebouw.

Tijdens het ontwerpen van de ventilatie moet men proberen een natuurlijke luchtstroom te creëren van de woonkamers via de gangen naar de badkamer en keuken

Gangen fungeren in dit geval als doorstroomruimtes. Daarom moet het hoofdventilatieblok van het systeem in het midden van het huis worden geplaatst, in het bovenste gedeelte van de gangen of bijkeukens.

Bijvoorbeeld, het ventilatiemodule voor een 2-verdiepingen eengezinswoning kan op de begane grond boven in de bijkeuken of de hoofdingang worden geplaatst. Voor een 1-verdieping huis, als alternatief, in het onderste deel van de zolder.

Bij het aanleggen van de hoofdleiding moet men onthouden dat de toevoerlucht naar de woonkamers moet gaan, en de afvoerlucht via de keukens en bijkeukens moet worden afgevoerd.

Daarom worden toevoerdiffusoren geplaatst op de denkbeeldige grens van “kamer-omgeving”, en afvoeropeningen in de keuken, badkamer, bijkeuken, toilet.

Een diffusor combineert twee functies: gelijkmatige verdeling van verse lucht en afvoer van reeds gebruikte lucht. Ze zijn er in allerlei vormen. Ze worden gemaakt van dun plaatmetaal en kunststof.

Er zijn opmerkingen met betrekking tot de hoogte van de plaatsing van inlaat- en uitlaatopeningen. De uitlaat van het ventilatiesysteem moet altijd boven het dakniveau van het gebouw worden geplaatst.

Dit beschermt de toe- en afvoerventilatie tegen secundaire inname van pas afgevoerde lucht via de afvoeropeningen.

De inname van verse lucht moet plaatsvinden op een hoogte van minimaal 2 meter boven het maaiveld.

Omdat kleine schurende deeltjes en stof door windstromen tot een hoogte van meer dan 1 meter kunnen worden opgeblazen en in de toevoerdiffusoren terechtkomen, waardoor de primaire filters snel verstopt raken.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

In de video worden de kenmerken van het ontwerp en de montage van toe- en afvoerventilatie in een eengezinswoning getoond en uitgelegd:

Nog een duidelijk voorbeeld van een kant-en-klare oplossing voor ventilatie van een 1-verdieping houten eengezinswoning:

Samenvattend de bovenstaande informatie, merken we op dat toe- en afvoerventilatie een systeem is dat eenvoudig te ontwerpen, betaalbaar om aan te schaffen en te monteren is.

Ventilatie in combinatie met het verwarmingssysteem zorgt voor een balans tussen frisse en warme lucht in de ruimte.

Heeft u zich beziggehouden met het installeren van ventilatie in uw buitenhuis? Of kent u geheimen van het ontwerpen en monteren van ventilatiesystemen in een appartement? Deel alstublieft uw ervaring – laat uw reacties achter bij dit artikel.