Berechnung von Luftkanälen nach Geschwindigkeit und Durchfluss + Methoden zur Messung des Luftdurchsatzes in Räumen

Ein ausgewogener Luftaustausch ist die Grundlage für das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit der Menschen. Nicht wahr? Aber um komfortable Bedingungen in Wohn- und Arbeitsräumen zu schaffen, ist es wichtig, die Berechnung von Luftkanälen nach Geschwindigkeit und Durchfluss korrekt durchzuführen und eine effiziente Bewegung der Luftströme zu gewährleisten.

Im Folgenden erläutern wir, was für die Berechnung der Luftkanäle erforderlich ist und welche Methoden und Geräte zur Messung der Luftgeschwindigkeit eingesetzt werden.

Was ist ein Luftkanal?

Luftkanal – das Hauptelement des Systems Luftverteilung. Stellt eine Gesamtheit von Metall- oder Kunststoffrohren dar, die zur Sicherstellung des Luftgleichgewichts angeordnet sind. Das Funktionsprinzip des Luftkanals besteht in der Zufuhr und Abfuhr von Luft mithilfe spezieller Ventilatoren.

Grundlegende Eigenschaften des Luftkanals:

• Form (rund oder rechteckig);
• Querschnittsfläche;
• Steifigkeit (flexible, halbflexible und starre).

Von diesen Eigenschaften hängen die Leistung des Lüftungssystems und seine Funktionalität insgesamt ab.

Wählen Sie einen Luftkanal mit rechteckigem Querschnitt, wenn es Ihnen wichtig ist, ihn unauffällig zu gestalten. Ein solcher Luftkanal lässt sich leicht auf der Oberseite von Schränken verstecken.

Die richtige Auswahl der Parameter des Luftkanals unter Berücksichtigung aller Besonderheiten des Raumes gewährleistet seinen langfristigen und effizienten Betrieb.

Algorithmus zur Durchführung der Berechnungen

Bei der Planung, Einstellung oder Modifikation eines bereits bestehenden Lüftungssystems sind Berechnungen des Luftkanals zwingend erforderlich. Dies ist notwendig, um seine Parameter unter Berücksichtigung der optimalen Leistungs- und Geräuscheigenschaften unter den aktuellen Bedingungen korrekt zu bestimmen.

Bei der Durchführung der Berechnungen sind die Ergebnisse der Messungen des Durchflusses und der Geschwindigkeit der Luftbewegung im Luftkanal von großer Bedeutung.

Luftdurchfluss – das Luftvolumen, das pro Zeiteinheit in das Lüftungssystem eintritt. In der Regel wird dieser Wert in m³/h gemessen.

Strömungsgeschwindigkeit – eine Größe, die angibt, wie schnell sich die Luft im Lüftungssystem bewegt. Dieser Wert wird in m/s gemessen.

Wenn diese beiden Werte bekannt sind, können die Fläche von runden und rechteckigen Querschnitten sowie der Druck, der zur Überwindung des lokalen Widerstands oder der Reibung erforderlich ist, berechnet werden.

Beim Erstellen des Plans muss der Blickwinkel von der Fassade des Gebäudes gewählt werden, die sich im unteren Teil des Grundrisses befindet. Luftkanäle werden durch dicke durchgezogene Linien dargestellt.

Am häufigsten wird der folgende Berechnungsalgorithmus verwendet:

1. Erstellung eines axonometrischen Plans, in dem alle Elemente aufgelistet sind.
2. Auf der Grundlage dieses Plans wird die Länge jedes Kanals berechnet.
3. Der Luftdurchsatz wird gemessen.
4. Die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck in jedem Abschnitt des Systems werden ermittelt.
5. Die Berechnung der Reibungsverluste wird durchgeführt.
6. Unter Verwendung des erforderlichen Koeffizienten wird der Druckverlust bei der Überwindung des lokalen Widerstands berechnet.

Bei der Durchführung der Berechnungen an jedem Abschnitt des Netzes Luftverteilung ergeben sich unterschiedliche Ergebnisse. Alle Daten müssen mittels Membranen mit dem Ast des größten Widerstands ausgeglichen werden.

Berechnung der Querschnittsfläche und des Durchmessers

Die korrekte Berechnung der Fläche von runden und rechteckigen Querschnitten ist sehr wichtig. Eine ungeeignete Querschnittsgröße kann nicht den erforderlichen Luftausgleich gewährleisten.

Ein zu großer Luftkanal nimmt viel Platz ein und verringert die Nutzfläche des Raums. Wenn die Kanäle zu klein gewählt werden, entstehen Zuglufterscheinungen, da der Strömungsdruck zunimmt.

Um die erforderliche Querschnittsfläche (S) zu berechnen, müssen die Werte des Luftdurchsatzes und der Strömungsgeschwindigkeit bekannt sein.

Für die Berechnung wird folgende Formel verwendet:

S = L/3600*V,

wobei L der Luftdurchsatz (m³/h) und V seine Geschwindigkeit (m/s) ist;

Mit der folgenden Formel kann der Durchmesser des Luftkanals (D) berechnet werden:

D = 1000*√(4*S/π), wobei

S – die Querschnittsfläche (m²);

π – 3,14.

Wenn die Installation von rechteckigen statt runden Luftkanälen geplant ist, wird anstelle des Durchmessers die erforderliche Länge/Breite des Luftkanals ermittelt.

Alle erhaltenen Werte werden mit den GOST-Normen verglichen und es werden die Produkte ausgewählt, die dem Durchmesser oder der Querschnittsfläche am nächsten kommen.

Bei der Auswahl eines solchen Luftkanals wird der ungefähre Querschnitt berücksichtigt. Es wird das Prinzip a*b ≈ S angewendet, wobei a die Länge, b die Breite und S die Querschnittsfläche ist.

Gemäß den Normen darf das Verhältnis von Breite zu Länge nicht höher als 1:3 sein. Außerdem sollte die Tabelle der Standardmaße verwendet werden, die vom Herstellerwerk bereitgestellt wird.

Am häufigsten kommen diese Abmessungen von Rechteckkanälen vor: Mindestabmessungen – 0,1 m x 0,15 m, Maximalabmessungen – 2 m x 2 m. Der Vorteil von runden Luftkanälen ist, dass sie einen geringeren Widerstand aufweisen und somit weniger Lärm bei der Arbeit verursachen.

Berechnung des Druckverlusts durch Widerstand

Während der Luftbewegung im Kanal entsteht ein Widerstand. Um diesen zu überwinden, erzeugt der Ventilator der Zuluftanlage einen Druck, der in Pascal (Pa) gemessen wird.

Der Druckverlust kann durch Vergrößerung des Kanalquerschnitts verringert werden. Dabei kann annähernd die gleiche Strömungsgeschwindigkeit im Netz gewährleistet werden.

Um eine geeignete Zuluftanlage mit einem Ventilator der erforderlichen Leistung auszuwählen, muss der Druckverlust zur Überwindung des lokalen Widerstands berechnet werden.

Diese Formel wird angewendet:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, wobei

R – spezifischer Druckverlust durch Reibung auf einem bestimmten Luftkanalabschnitt;

L – Länge des Abschnitts (m);

Ei – Gesamtkoeffizient des lokalen Verlusts;

V – Luftgeschwindigkeit (m/s);

Y – Luftdichte (kg/m3).

Die Werte von R werden nach Normen bestimmt. Dieser Wert kann auch berechnet werden.

Wenn der Kanalquerschnitt rund ist, wird der Druckverlust durch Reibung (R) wie folgt berechnet:

R = (X*D/B) * (V*V*Y)/2g, wobei

X – Reibungswiderstandskoeffizient;

L – Länge (m);

D – Durchmesser (m);

V – Luftgeschwindigkeit (m/s), und Y ist seine Dichte (kg/m³);

g – 9,8 m/s².

Wenn der Querschnitt nicht rund, sondern rechteckig ist, muss in die Formel ein Ersatzdurchmesser eingesetzt werden, der gleich D = 2AB/(A + B) ist, wobei A und B die Seiten sind.

Software zur Durchführung der Berechnungen

Alle Berechnungen können manuell durchgeführt werden, aber es ist bequemer und schneller, spezialisierte Programme zu verwenden.

Mit solchen Programmen können nicht nur die erforderlichen Berechnungen genau durchgeführt, sondern auch Zeichnungen erstellt werden.

Bei Bedarf kann zur Durchführung der Berechnungen eine spezielle Software verwendet werden. Dadurch werden mögliche Fehler vermieden, die im Betrieb fatale Folgen haben könnten. In das Programm werden die Ausgangswerte eingegeben, und bereits nach wenigen Sekunden erhält man genaue Berechnungsergebnisse.

Vent–Calc – eine funktionale Anwendung zur Berechnung von Luftkanälen. Für die Berechnungen werden die Werte des Luftdurchsatzes und der Luftgeschwindigkeit sowie der Temperatur verwendet.

MagiCAD – führt alle Arten von Berechnungen für technische Netze durch, die Darstellungen liegen in 2D- und 3D-Formaten vor.

GIDRV – ein Programm zur Berechnung aller Parameter von Luftkanälen. Es besteht die Möglichkeit, beliebige Parameterkombinationen auszuwählen, um bessere Arbeitsergebnisse zu erzielen.

Ducter 2.5 – ein Dienstprogramm, das die Querschnittsdurchmesser von Luftkanälen genau berechnet. Es eignet sich ideal zur Auswahl ihrer Typen.

Die in diesen Programmen erstellten Zeichnungen ermöglichen es, den Lageplan aller Systemkomponenten genauer zu sehen und deren effizientesten Betrieb zu gewährleisten.

Messung der Luftgeschwindigkeit und des Luftdurchflusses

Bei der Durchführung von Messungen ist es wichtig, die richtigen Geräte und Methoden auszuwählen sowie die Verfahren zur Durchführung der Messungen einzuhalten.

Für die Messungen verwendete Geräte

Am häufigsten werden die folgenden Arten von Kontroll- und Messgeräten verwendet:

• Ultraschall-3D-Anemometer – führt Messungen auf Grundlage der Änderung der Schallfrequenz zwischen vorgegebenen Punkten durch;
• Pitot-Rohr – erfasst die Differenz zwischen statischem und Gesamtdruck;
• Thermoanemometer – bestimmt die Strömungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Geschwindigkeit der Temperaturabnahme des Sensors.
• Flügelrad-Anemometer – führt Messungen auf der Grundlage der Änderung der Drehgeschwindigkeit des Flügelrads durch.
• Bolometer – bestimmt den Luftdurchsatz durch Konzentration der Strömung am Messpunkt, wobei der Querschnitt vorher festgelegt wird.

Viele Geräte in dieser Liste sind recht teuer und selten. Man kann sie mieten und die Messungen selbst durchführen, aber es ist besser, einen erfahrenen Inbetriebnahme-Ingenieur zu rufen, der alle Nuancen der Messarbeiten kennt.

Das Pitot-Rohr wird im Set mit Sensoren verwendet. Es ist ein einfach zu bedienendes Gerät. Das Rohr wird mit dem offenen Ende dem Luftstrom entgegengeführt, und das andere Ende wird an ein Manometer angeschlossen.

Die Geschwindigkeitsmessung ist nicht nur zur Durchführung der Berechnungen erforderlich, sondern auch zur Überwachung der hygienischen Luftparameter im Raum. Im Laufe einer gewissen Zeitspanne kommt es unvermeidlich zu einer Verschmutzung der Lüftungskanäle und Luftkanäle.

In solchen Fällen können die Verbindungen undicht werden, die Leistung der Geräte sinkt. Darüber hinaus sind Messungen bei planmäßiger Wartung, Reinigung und Reparatur der Lüftungsanlage erforderlich.

Bei der Durchführung von Messungen sind eine Reihe von Regeln zu beachten. Erstens ist die Luftgeschwindigkeit durch baurechtliche Normen und Standards geregelt. Man muss sich an diesen Werten orientieren.

Kleine Abweichungen von diesen Parametern sind bei besonderen technischen Gegebenheiten zulässig. Z. B. bei der Installation von Geräten, bei Reparaturarbeiten usw.

Zweitens müssen bei der Durchführung von Messungen auch die Normen der Begleitfaktoren berücksichtigt werden – Geräusch- und Vibrationspegel, die in den maßgeblichen Dokumenten angegeben sind.

Eine Überschreitung dieser Normen deutet auf Mängel des Lüftungssystems hin. Die Luftgeschwindigkeit sollte keinen Einfluss auf diese Werte haben.

Methoden zur Durchführung von Messungen des Luftdurchflusses

In der Phase der Inbetriebnahme müssen unbedingt Messungen des Volumenstroms der Luft im Lüftungs- und Klimatisierungssystem durchgeführt werden. Dies gewährleistet die Möglichkeit einer qualitativ hochwertigen Einstellung des Systems und seines störungsfreien Betriebs.

Solche Messungen werden direkt im Luftkanal oder am Einlassgitter durchgeführt. Es gibt mehrere einfache Methoden.

Messungen an Deckenauslässen

Am häufigsten wird für Messungen nach dieser Methode ein Bolometer verwendet. Es ist erforderlich, den Diffusor zu schließen und den oberen Konfusor an die Decke anzulegen. Es muss sowohl das gesamte Luftabzugsvolumen aus dem Raum, als auch der Zuluftstrom gemessen werden.

Das Bolometer zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit aus, da der eingebaute Strömungsgleichrichter die Wahrscheinlichkeit von Messfehlern verringert. Obwohl das Gerät sperrig aussieht, ist es recht leicht – sein Gewicht beträgt nicht mehr als 3 kg

In manchen Quellen wird empfohlen, für Messungen eine Sonde zu verwenden, indem Sie diese in den Zwischenraum zwischen den Lamellen des Diffusors einführen, um ein gemitteltes Ergebnis zu erhalten.

Dieser Ansatz ist aus zwei Gründen ineffektiv:

1. Die Turbulenz der Strömungen ist sehr hoch, daher ist der tatsächliche Durchfluss nicht erkennbar.
2. Es ist unmöglich, die Sonde direkt entsprechend der Strömung auszurichten. Die Messergebnisse werden in jedem Fall verfälscht.

Daher sollte man keine Zeit mit unnötigen Manipulationen an der Sonde verschwenden. Es gibt viel einfachere und genauere Methoden der Messung.

Es gibt noch eine weitere Methode zur Durchführung von Messungen nach diesem Verfahren. Sie setzt das Vorhandensein eines geraden Abschnitts und einer gleichmäßigen Strömung voraus. Die Messungen werden durch zuvor gebohrte Löcher durchgeführt.

Diese Methode zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit aus, aber für ihre Umsetzung gibt es nicht immer die Bedingungen. Nicht überall gibt es gerade Abschnitte, manchmal ist es unmöglich, zwei Löcher für die Messungen vorzubereiten. Außerdem werden für die Umsetzung dieser Methode mehrere Personen benötigt: eine Person muss die Messungen durchführen, eine zweite die Leiter halten und so weiter.

Angesichts aller oben genannten Punkte, wenn Sie ein schnelles und genaues Ergebnis erzielen möchten, ohne übermäßigen Aufwand zu betreiben, verwenden Sie das Bolometer.

Messungen am Lüftungsgitter

Zur Durchführung von Kontroll- und Messoperationen nach dieser Methode wird ein Thermoanemometer mit einem Flügelrad von 60 bis 100 mm Durchmesser verwendet. Das Flügelrad sollte mit den Abmessungen des Gitters vergleichbar sein.

Thermoanemometer – ein multifunktionales Gerät, das nicht nur zur Messung der Luftgeschwindigkeit, sondern auch zur Messung anderer Parameter eingesetzt werden kann. Ein solches Gerät ist im Haushalt sehr nützlich. Beim Kauf eines Thermoanemometers entscheiden Sie sich am besten für ein Gerät, das über eine Funktion zur Analyse und Dokumentation der Daten verfügt.

Diese Methode gewährleistet eine hohe Genauigkeit der Ergebnisse, wobei die Anzahl der durchgeführten Messungen minimal ist. Um den Zugang zu schwer zugänglichen Stellen zu ermöglichen, kann ein spezieller Verlängerungsschaft oder ein Teleskopsensor verwendet werden.

Messungen im Luftkanal

Für die Durchführung der Messungen wird eine speziell gebohrte Arbeitsöffnung in der Kanalwand des Luftkanals verwendet.

Es ist wichtig, die folgenden Bedingungen einzuhalten:

• Der Querschnitt dieser Öffnung muss exakt dem Durchmesser der Sonde entsprechen;
• Die Messstelle ist sorgfältig auszuwählen. Die Öffnung wird nur in einem geraden Abschnitt gebohrt, dessen Länge mindestens 5 Kanaldurchmesser betragen muss. Die Öffnung ist so zu platzieren, dass der Abstand vor ihr 3 Durchmesser und nach ihr 2 Rohrdurchmesser beträgt.

Bei Messungen im Inneren des Luftkanals ist ein Gerät mit einem Flügelraddurchmesser von 16 bis 25 mm zu verwenden. Wenn der Luftkanal hoch liegt, hilft ein Teleskopsensor oder eine Verlängerung.

Regeln für die Verwendung von Messgeräten

Bei der Messung der Luftgeschwindigkeit und des Luftvolumenstroms in einem Lüftungs- und Klimatisierungssystem ist die richtige Auswahl der Geräte und die Einhaltung der folgenden Betriebsregeln erforderlich.

Dies ermöglicht es, genaue Ergebnisse der Luftkanalberechnung zu erhalten sowie ein objektives Bild des Lüftungssystems zu erstellen.

Um die Durchschnittswerte des Volumenstroms zu erfassen, müssen mehrere Messungen durchgeführt werden. Deren Anzahl hängt vom Rohrdurchmesser oder von den Seitenabmessungen ab, wenn der Kanal rechteckig ist.

Halten Sie den im Gerätepass angegebenen Temperaturbereich ein. Achten Sie auch auf die Position des Sensors der Sonde. Dieser muss stets exakt gegen die Luftströmung ausgerichtet sein.

Wenn diese Regel nicht eingehalten wird, werden die Messergebnisse verfälscht. Je größer die Abweichung des Sensors von der idealen Position ist, desto größer ist der Messfehler.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Einrichtung der Hauslüftung:

Daher ist es sehr wichtig, die Messregeln einzuhalten, denn selbst die kleinste Abweichung kann die Berechnungsergebnisse beeinflussen.

Eine korrekte Berechnung des Luftkanals ermöglicht die Auswahl der optimalen Konfiguration und der erforderlichen Komponenten, wodurch ein unterbrechungsfreier und effizienter Betrieb der Lüftung gewährleistet wird.

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