Článok bude pojednávať o rekuperáciách v rodinných domoch a zameria sa na maximálny prietok vzduchu potrubiami a návrhom počtu potrubí, aby používanie pre obývajúcich bolo príjemné a nehlučné.
Pri úvahe budeme vychádzať z ideálneho domu o ploche 100m2 a výške stropu 2,5m. Vychádza nám potom objem vzduchu 250m³.
Tento vzduch sa budeme snažiť v kritických situáciách vyvetrať najmenej 1x za 1 hodinu.
Čiže potrebujeme ventilačno-rekuperačnú jednotku s prietokom 250m³/h (tzv. Rekuperačka).
Existuje však aj požiadavka na komfort pri používaní a tou je nehlučnosť systému. Pripadne ak by nejaká hlučnosť mala byť, tak nech je to čo najmenej počas dňa, čiže len pri vysokom prietoku.
Co je to vysoký a normálny prietok?
Normálny prietok je do 50% a vysoký prietok je nad 50% objemu domu.
Pri našom dome je hodnota do 50% 250/2=125m³/h. Čiže do prietoku 125m³/h požadujeme absolútne nehlučnú prevádzku.
Vychádzame z predpokladu, že ak vzduch v potrubí dosahuje laminarne prúdenie, tak je toto prúdenie nehlučné a neobťažuje obyvateľov domu.
Prúdenie tekutiny v potrubí popisuje Reynoldsov zákon, kde platí, že ak je Reynoldsvo číslo menšie ako 2300, tak prúdenie je laminarne a ak je vyššie ako 4000, tak je určite turbulentne.
Medzi 2300 až 4000 je oblasť ktorá nie je ani laminárne ani turbulentné.
Pre nás to bude znamenať to, že tuto oblasť môžeme pripadne využiť v kritickej situácii. Neskôr sa ku nej dostaneme.
Pri hodnote Re nad 4000 je zvuk extrémne nepríjemný. Dochádza k tzv. treskom a tieto treskoty sú až otravné. Niektorí ľudia si môžu myslieť aj to, že ide o nejakú ohromne veľkú vadu na zariadení.
Čiže vychádzame z prekladu, že laminárne prúdenie je tiché, turbulentné je extrémne nepríjemné a za žiadnych okolností nie je prevádzkovateľné a oblasť medzi nimi je v núdzovom stave použiteľná, ale je to už počuť.
Vráťme sa teraz k nášmu ideálnemu domu s plochou 100m², 2,5m výškou stropu a 250m³ objemom vzduchu.
- Na takýto dom použijeme rekuperačnú jednotku s prietokom aspoň 250m³/h, alebo silentiu.
- Potrubia ktoré použijeme budú mať priemer 90mm, čo je 0,09m.
Vypočítajme si teda kriticku rýchlosť pre Re<2300 a pre Re<4000
Re<2300
Kritická rýchlosť =( Re . Dynamická Viskozita vzduchu )/ (hustota vzduchu . Priemer potrubia) = (2300 x 0,0000181 Pa.s) / (1,2m³/kg x 0,09m) = 0,384m/s
Z tejto rýchlosti a priemeru potrubia si vypočítame maximálny prietok v ideálnom stave, teda bez tlakovej straty, ktorá tam ale reálne je. Lenže nejdem výpočet komplikovať a na pochopenie a pre prax stačí aj tento výpočet.
Čiže kriticky nehlučný prietok m³/h jedným potrubím = plocha potrubia . Kritická rýchlosť 3600 sekúnd (aby bol výsledok v m3/h) = π x 0,09² x 0,384 x 3600 / 4 = 8,78m3/h môže pretekať vzduch jedným potrubím aby sme nič nepočuli a zvuk nás nijako neobťažoval.
Ak by sme chceli zabezpečiť prietok 250m³/h, tak potrebujeme 250/8,79= 28,4 zaokrúhlené 29 potrubí.
To je ale nereálne, lebo ak by mal dom 8 miestnosti, tak v každej by museli byť najmenej 3 až 4 vyústenia.
Musíme zvýšiť rýchlosť prúdenia vzduchu, aby sme dosiahli normálny počet potrubí a súčasne prietok 250m³/h. Ale vtedy už budeme prúdenie v potrubiach mierne počuť, lebo sa dostaneme do oblasti Re >2300 <4000.
Ako som ale už vyššie spomenul, tejto oblasti sa nemusíme báť, lebo maximálny prietok v dome používame len pár krát za deň a aj to cez deň, keď varíme alebo sa sprchujeme.
Skúsme teda zistiť, aký bude najvyšší možný prietok pre Re<4000
Kritická rýchlosť v jednom potrubí 90mm = (4000 x 0,0000181) / (1,2 x 0,09) = 0,67m/s.
Vidíme, že rýchlosť sa zvýšila skoro dvojnásobne. Logicky, keďže ide o lineárnu funkciu a ak sa Re zvýšilo skoro dvojnásobne, tak aj rýchlosť sa zvýšila v tom istom pomere.
Teraz vypočítajme prietok v jednom potrubí a použijeme ten istý výpočet ako pred tým: plocha prierezu potrubia x prietok x3600 = 15,34m/s
Opäť sa prietok zvýšil v rovnakom pomere ako Reynoldsovo číslo.
Pri prietoku 15,34m³/h jedným potrubím potrebujeme na prietok 250m³/h: 250/15,34= 16 potrubí. To už je lepšie ako 28.
Čiže 8 s prívodom vzduchu a 8 odťahových. Toto je už možné urobiť, lebo dom 100m2, má väčšinou okolo 8 až 10 miestností aj s WC a chodbou, čiže ak dáme do každej miestnosti v priemere 2 potrubia, tak by sme dosiahli až 20 potrubí, ale nám staci 16.
Čiže sme zistili ze v dome dokážeme vetrať bez extrémneho hluku.
Ale zabudli sme si vypočítať, aký vlastne dosiahneme prietok pri laminárnom prúdení, ak by sme mali v dome 16 potrubí.
Už vyššie sme si vypočítali maximálny kriticky prietok pre laminárne prúdenie v potrubí 90mm, ktorý nám vyšiel 8,78m³/h. Čiže 16-timi potrubiami by sme dosiahli prietok 140m³/h, čo je pre bežnú prevádzku domu dostačujúce tiež, lebo ide v tomto prípade o viac ako 50% objemu vzduchu celého domu.
Pri väčších domoch je nutné teda použiť buď viac potrubí alebo väčší priemer týchto potrubí.
Záverom:
Aj tu sa ukázalo, že amatérske návrhy rekuperácii môžu spôsobiť veľké problémy, ako sa stalo jednému môjmu klientovi, ktorému obsadila firma systém bez výpočtu a skúsenosti a dnes už nie je možné túto chybu napraviť.
V tomto článku však vidíme, že návrh nie je zložitý, len treba poznať princípy a treba sa mu asi 10 minút seriózne venovať.
Robím rád takéto články, lebo pre čitateľov je to zdroj často nových informácií, ktoré im pomôžu lepšie sa zorientovať a to mi dáva zmysel.
Prajem pekný deň/večer.
PS:
Je možné že som sa niekde pomýlil vo výpočte, ale princíp ostáva stále rovnaký
Neváhajte sa podeliť o vaše skúsenosti s rekuperáciou.
