Hoe bepaalt u de ventilatordruk: methoden om de druk in het ventilatiesysteem te meten en te berekenen

Als u voldoende aandacht besteedt aan het comfort in huis, zult u het waarschijnlijk eens zijn dat de luchtkwaliteit een van de topprioriteiten moet zijn. Frisse lucht is goed voor uw gezondheid en denkvermogen. Het is geen schande om gasten uit te nodigen in een kamer die lekker ruikt. Het is geen gemakkelijke taak om elke kamer tien keer per dag te luchten, nietwaar?

Veel hangt af van de keuze van de ventilator en vooral van de druk ervan. Maar voordat u de druk van de ventilator bepaalt, moet u zich vertrouwd maken met enkele fysische parameters. Lees erover in ons artikel.

Dankzij ons materiaal leert u de formules kennen en de soorten druk in een ventilatiesysteem. We hebben voor u informatie gegeven over de totale opvoerhoogte van de ventilator en twee manieren om deze te meten. Uiteindelijk kunt u alle parameters zelf meten.

Druk in een ventilatiesysteem

Om de ventilatie effectief te laten zijn, moet u de druk van de ventilator correct kiezen. Er zijn twee mogelijkheden om de opvoerhoogte zelf te meten. De eerste methode is direct, waarbij de druk op verschillende plaatsen wordt gemeten. De tweede optie is om 2 van de 3 druktypen te berekenen en daarmee de onbekende grootheid te verkrijgen.

Druk (ook wel opvoerhoogte genoemd) kan statisch, dynamisch (snelheidsdruk) en totaal zijn. Op basis van de laatste parameter worden ventilatoren in drie categorieën ingedeeld.

Tot de eerste categorie behoren apparaten met een opvoerhoogte < 1 kPa, tot de tweede 1-3 kPa en meer, tot de derde meer dan 3-12 kPa en hoger. In woongebouwen worden apparaten van de eerste en tweede categorie gebruikt.

Aerodynamische karakteristiek van axiale ventilatoren in een grafiek: Pv — totale druk, N — vermogen, Q — luchtdebiet, ƞ — rendement, u — snelheid, n — rotatiefrequentie

In de technische documentatie van een ventilator worden meestal de aerodynamische parameters vermeld, inclusief de totale en statische druk bij een bepaalde capaciteit. In de praktijk komen de 'fabrieks-' en werkelijke parameters vaak niet overeen, en dit houdt verband met de constructieve kenmerken van ventilatiesystemen.

Er bestaan internationale en nationale normen die gericht zijn op het verbeteren van de nauwkeurigheid van metingen in laboratoriumomstandigheden.

In Rusland worden gewoonlijk methoden A en C toegepast, waarbij de luchtdruk na de ventilator indirect wordt bepaald op basis van de ingestelde capaciteit. Bij verschillende methoden wordt in het uitlaatoppervlak de naaf van het waaierwiel wel of niet meegerekend.

Formules voor het berekenen van de ventilatordruk

Druk is de verhouding tussen de uitgeoefende krachten en het oppervlak waarop ze zijn gericht. In het geval van een ventilatiekanaal gaat het om lucht en doorsnede.

De stroming in het kanaal is ongelijkmatig verdeeld en gaat niet loodrecht op de dwarsdoorsnede. Het is niet mogelik om de exacte druk met een meting te bepalen; u moet het gemiddelde over meerdere punten berekenen. Dit moet zowel voor de inlaat als voor de uitlaat van het ventilatieapparaat worden gedaan.

Axiale ventilatoren worden afzonderlijk en in luchtkanalen gebruikt; ze werken efficiënt waar grote luchtmassas moeten worden verplaatst bij relativ lae druk.

De totale druk van de ventilator wordt bepaald met de formule Pp = Pp (uit.) – Pp (in.), waarbij:

• Pp (uit.) — totale druk aan de uitgang van het apparaat;
• Pp (in.) — totale druk aan de ingang van het apparaat.

Voor de statische druk van de ventilator verschilt de formule gering.

Deze wordt geschreven als Pst = Pst (uit.) – Pp (in.), waarbij:

• Pst (uit.) — statische druk aan de uitgang van het apparaat;
• Pp (in.) — totale druk aan de ingang van het apparaat.

De statische druk geeft niet de benodigde energie weer voor de overdracht ervan aan het systeem, maar dient als een extra parameter waarmee de totale druk kan worden bepaald. De laatste indicator is het belangrijkste criterium bij de keuze van een ventilator: zowel voor huishoudelijk als industrieel gebruik. Een daling van de totale druk geeft energieverlies in het systeem weer.

De statische druk in het ventilatiekanaal zelf wordt verkregen uit het verschil tussen de statische druk aan de inlaat en uitlaat van de ventilatie: Pst = Pst 0 – Pst 1. Dit is een secundaire parameter.

Ontwerpers presenteren parameters met of zonder lichte vervuiling: de afbeelding toont het verschil in statische druk van dezelfde ventilator in verschillende ventilatienetwerken.

Juiste keuze van het ventilatieapparaat omvat de volgende nuances:

• berekening van het luchtdebiet in het systeem (m³/s);
• selectie van het apparaat op basis van deze berekening;
• bepaling van de snelheid aan de uitlaat volgens de gekozen ventilator (m/s);
• berekening van Pp van het apparaat;
• meting van statische en dynamische druk ter vergelijking met de totale druk.

Voor het berekenen van de meetlocatie voor de druk wordt uitgegaan van de hydraulische diameter van het luchtkanaal. Deze wordt bepaald met de formule: D = 4F / P. F is de doorsnede van de buis en P is de omtrek. De afstand voor het bepalen van de meetlocatie aan de inlaat en uitlaat wordt gemeten in aantal D.

Hoe berekent u de druk in de ventilatie?

De totale druk aan de inlaat wordt gemeten in de dwarsdoorsnede van het ventilatiekanaal, die zich op een afstand van twee hydraulische diameters van het luchtkanaal (2D) bevindt. Voor de meetplaats moet idealiter een recht stuk luchtkanaal met een lengte van minstens 4D en een ongestoorde stroming aanwezig zijn.

In de praktijk komen de bovengenoemde omstandigheden zelden voor, en u plaatst dan een honingraat voor de gewenste locatie, die de luchtstroom rechtricht.

Daarna brengt u de totale-drukopnemer in het ventilatiesysteem in: op opeenvolgende punten in de doorsnede – minimaal 3. Aan de hand van de verkregen waarden berekent u het gemiddelde resultaat. Bij ventilatoren met een vrije inlaat komt de totale inlaatdruk overeen met de omgevingsdruk, en de overdruk is in dat geval gelijk aan nul.

Schema van de totale-drukopnemer: 1 — opneembuis, 2 — drukomzetter, 3 — remkamer, 4 — houder, 5 — ringkanaal, 6 — voorrand, 7 — inlaatrooster, 8 — normalisator, 9 — uitgangssignaalregistrator, α — hoek bij de toppen, h — diepte van de dalen

Als u een sterke luchtstroom meet, moet u aan de hand van de druk de snelheid bepalen en deze vervolgens vergelijken met de afmeting van de doorsnede. Hoe hoger de snelheid per oppervlakte-eenheid en hoe groter het oppervlak zelf, hoe productiever de ventilator.

De totale druk aan de uitlaat is een complex begrip. De uitgaande stroom heeft een niet-homogene structuur, die ook afhankelijk is van de werkingsmodus en het type apparaat. De lucht aan de uitlaat heeft zones van terugstroming, wat de berekening van druk en snelheid bemoeilijkt.

Een patroon voor het tijdstip van optreden van een dergelijke beweging zal niet kunnen worden vastgesteld. De inhomogeniteit van de stroming bereikt 7—10 D, maar de waarde kan worden verminderd met richtroosters.

De Prandtl-buis is een verbeterde versie van de Pitotbuis: de opnemers worden in 2 varianten geproduceerd — voor snelheden kleiner en groter dan 5 m/s

Soms bevindt zich aan de uitlaat van het ventilatieapparaat een bochtstuk of een loslaatdiffusor. In dat geval zal de stroming nog inhomogener zijn.

De druk wordt dan volgens de volgende methode gemeten:

1. Achter de ventilator wordt de eerste doorsnede gekozen en met een sonde gescand. Op meerdere punten meet u de gemiddelde totale druk en het debiet. Het debiet wordt vervolgens vergeleken met het debiet aan de inlaat.
2. Vervolgens kiest u een extra doorsnede – op het dichtstbijzijnde rechte stuk na de uitlaat van het ventilatieapparaat. Vanaf het begin van dat stuk meet u 4—6 D af, en als de lengte van het stuk kleiner is, kiest u de doorsnede op het verste punt. Daarna neemt u een sonde en bepaalt u het debiet en de gemiddelde totale druk.

Van de gemiddelde totale druk op de extra doorsnede worden de berekende verliezen over het traject na de ventilator afgetrokken. Zo verkrijgt u de totale druk aan de uitlaat.

Daarna vergelijkt u het debiet aan de inlaat en ook dat op de eerste en extra doorsnede aan de uitlaat. Als correct moeten de inlaatwaarde en een van de uitlaatwaarden – die qua waarde het dichtstbij ligt – worden beschouwd.

Een rechtlijnig segment van de gewenste lengte kan ontbreken. Dan kiest men een doorsnede die het meetgebied verdeelt in delen met een verhouding van 3 op 1. Het grootste deel moet zich dichter bij de ventilator bevinden. Metingen mogen niet worden uitgevoerd in diafragma's, schuiven, bochten en andere verbindingen met luchtverstoring.

Drukverschillen kunnen worden geregistreerd met drukmeters, trekmeters volgens GOST 2405-88 en drukverschilmeters volgens GOST 18140-84 met een nauwkeurigheidsklasse van 0,5 tot 1,0

In het geval van dakventilatoren wordt Pp alleen aan de inlaat gemeten en aan de uitlaat wordt de statische druk bepaald. De snelheidsstroom na het ventilatieapparaat gaat bijna volledig verloren.

Ook raden wij u aan ons artikel over de keuze van ventilatiebuizen te lezen.

Kenmerken van de drukberekening

Het meten van druk in luchtomgeving wordt gecompliceerd door de snel veranderende parameters. Manometers moeten elektronisch worden gekocht met een functie om de per tijdseenheid verkregen resultaten te middelen. Als de druk plotseling schommelt (pulseert), zijn dempers nuttig die de schommelingen afvlakken.

U dient de volgende wetmatigheden te onthouden:

• totale druk is de som van statische en dynamische druk;
• de totale druk van de ventilator moet gelijk zijn aan de drukverliezen in het ventilatienetwerk.

Het meten van de statische druk aan de uitlaat is eenvoudig. Hiervoor wordt een buis voor statische druk gebruikt: het ene uiteinde wordt in de drukverschilmeter gestoken en het andere wordt gericht op de doorsnede aan de uitlaat van de ventilator. Aan de hand van de statische druk wordt de stroomsnelheid aan de uitlaat van het ventilatieapparaat berekend.

Dynamische druk wordt ook gemeten met een drukverschilmeter. Aan de aansluitingen worden Pitot-Prandtlbuizen aangesloten. Aan de ene aansluiting een buis voor totale druk, aan de andere een voor statische druk. Het verkregen resultaat is gelijk aan de dynamische druk.

Om het drukverlies in het luchtkanaal te bepalen, kan men de dynamiek van de stroom controleren: zodra de luchtsnelheid toeneemt, stijgt de weerstand van het ventilatienetwerk. Druk gaat verloren door deze weerstand.

Anemometers en thermo-anemometers meten de stroomsnelheid in het luchtkanaal bij waarden tot 5 m/s of meer; de anemometer moet worden gekozen volgens GOST 6376-74

Bij toename van de ventilatorsnelheid daalt de statische druk, en de dynamische druk stijgt evenredig met het kwadraat van de toename van het luchtdebiet. De totale druk verandert niet.

Met een goed gekozen apparaat verandert de dynamische druk recht evenredig met het kwadraat van het debiet, en de statische druk omgekeerd evenredig. In dat geval zullen de hoeveelheid gebruikte lucht en de belasting van de elektromotor, als ze al toenemen, slechts gering zijn.

Enkele vereisten voor de elektromotor:

• laag startkoppel — vanwege het feit dat het vermogensverbruik verandert in overeenstemming met de verandering van het toerental dat aan de kube wordt geleverd;
• grote marge;
• Werken op maximaal vermogen voor een grotere besparing.

Het vermogen van de ventilator is afhankelijk van de totale druk, evenals van het rendement en de luchtstroom. De laatste twee parameters correleren met de doorvoercapaciteit van het ventilatiesysteem.

In de ontwerpfase zult u prioriteiten moeten stellen. Houd rekening met de kosten, het verlies aan nuttige ruimte en het geluidsniveau.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Een overzicht van de fysische grootheden die nodig zijn voor metingen:

De rol van de druk in het ventilatienetwerk:

Een ventilator is een eenvoudige constructie in de vorm van een wiel met bladen. Tevens is het het belangrijkste onderdeel van het ventilatiesysteem. Dit mechanische apparaat beïnvloedt de druk in het luchtkanaal en bepaalt de ventilatie-efficiëntie.

Indien u de druk van de ventilator wilt berekenen, dient u vertrouwd te raken met grootheden zoals snelheid, luchtdebiet en vermogen. U zult de essentie van de metingen beter begrijpen. De voornaamste indicator, de totale druk, meet u volgens de door ons beschreven schema's.

Indien u vragen heeft, stel ze dan in het formulier onder het artikel. Plaats reacties en wissel waardevolle kennis uit met andere lezers. Mogelijk heeft u ervaring met het ontwerpen van ventilatiesystemen – die kan nuttig zijn in iemands specifieke situatie.