מחשבון קצב זרימת האוויר — שינויי אוויר לשעה (ACH) ו-CFM

מחשבון ספיקת אוויר

מחשבון ספיקת אוויר מוצא את מספר חילופי האוויר בשעה (ACH): מספר הפעמים שבהן האוויר בחדר מוחלף במלואו בתוך שעה אחת. הוא פועל גם בכיוון ההפוך, ומחשב את ספיקת האוויר שעל מאוורר או פתח אוורור לספק כדי להגיע ל־ACH יעד.

מהו מספר חילופי האוויר בשעה?

מאוורר או פתח אוורור מזרים אוויר לחדר ומסלק ממנו אוויר מעופש. אם ספיקת האוויר שווה לנפח האוויר של חדר אחד בשעה, בחדר מתרחש חילוף אוויר אחד בשעה 1. אם היא מעבירה שני נפחי חדר בתוך שעה, מתקבלים 2 חילופי אוויר בשעה (ACH). ACH גבוה יותר פירושו בדרך כלל אוויר רענן יותר, פחות לחות כלואה ופחות חלקיקים הנישאים באוויר. ACH גבוה מאוד גם עולה יותר, משום שמאוורר שפועל בעוצמה גבוהה יותר צורך יותר אנרגיה ומכניס יותר אוויר שיש לחמם או לקרר.

נוסחת ספיקת האוויר

ACH הוא היחס בין ספיקת האוויר לנפח החדר. הנפח הוא אורך כפול רוחב כפול גובה, כולם באותה יחידת מידה.

$\text{נפח} = L \times W \times H$

ביחידות מטריות, ספיקת האוויר נמדדת במטרים מעוקבים לשעה (m³/h), יחידה שכבר תואמת ל״לשעה״ שב־ACH:

$\text{ACH} = \frac{\text{ספיקת אוויר (m³/h)}}{\text{נפח (m³)}}$

ביחידות אימפריאליות, ספיקת האוויר נתונה בדרך כלל ב־CFM, כלומר רגל מעוקבת ל־דקה. הכפלה ב־60 ממירה אותה לרגל מעוקבת לשעה לפני החלוקה בנפח החדר:

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{ספיקת אוויר (CFM)}}{\text{נפח (רגל}^3\text{)}}$

ספיקת האוויר הנדרשת ל־ACH יעד

כדי לקבוע את גודלם המתאים של מאוורר או מטהר אוויר, מסדרים מחדש את הנוסחה כדי לחשב את ספיקת האוויר במקום את ACH.

$\text{ספיקת אוויר נדרשת (m}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{נפח (m}^3\text{)}$

$\text{ספיקת אוויר נדרשת (CFM)} = \frac{\text{ACH} \times \text{נפח (רגל}^3\text{)}}{60}$

דוגמה פתורה

חדר ישיבות מידותיו 5 m על 4 m על 3 m. נפחו הוא:

$5 \times 4 \times 3 = 60 \text{ m}^3$

פתח אוורור מספק 360 m³/h אוויר. ה־ACH שלו הוא:

$\text{ACH} = \frac{360}{60} = 6$

בחדר מתקבלים 6 חילופי אוויר בשעה.

אותם מספרים פועלים גם בכיוון ההפוך. חדר בנפח 6,000 רגל מעוקבת (170 m³), הזקוק ל־6 ACH, דורש:

$\frac{6 \times 6{,}000}{60} = 600 \text{ CFM}$

חילופי אוויר מומלצים לפי סוג החדר

ה־ACH המתאים תלוי באופן השימוש בחלל. מטבח או חדר רחצה זקוקים ליותר חילופי אוויר מחדר שינה, משום שבישול ורחצה מוסיפים לחות וריחות. אלה טווחים מקובלים בהנחיות הנדסיות. חוקי הבנייה והתקנים המקומיים, כגון ASHRAE 62.1, קודמים להם בפרויקטים הכפופים לרגולציה.

כדי להפחית את הסיכון למחלות הנישאות באוויר, המרכזים האמריקאיים לבקרת מחלות ולמניעתן (CDC) ממליצים לשאוף ל־5 חילופי אוויר או יותר בשעה, באמצעות אוויר נקי, בחללים פנימיים מאוכלסים.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין ספיקת אוויר ל־ACH? ספיקת אוויר היא נפח אוויר ליחידת זמן, הנמדד ב־m³/h או ב־CFM. ACH משווה את הספיקה הזו לגודלו של חדר מסוים. אותו מאוורר מספק ACH גבוה בארון קטן ו־ACH נמוך באולם גדול.

מה פירוש CFM? CFM הוא קיצור של רגל מעוקבת לדקה, יחידת המידה הסטנדרטית לספיקת אוויר במאווררים, במטהרי אוויר ובציוד HVAC. הכפלת CFM ב־60 ממירה את הערך לרגל מעוקבת לשעה, היחידה הנדרשת לנוסחת ACH.

האם ACH גבוה יותר תמיד עדיף? לא תמיד. חילופי אוויר מעבר לנדרש בחדר מבזבזים את אנרגיית המאוורר ואת האנרגיה המשמשת לחימום או לקירור האוויר הנכנס. בדרך כלל המטרה היא להתאים לטווח המומלץ עבור סוג החדר.

האם מחשבון זה מיועד לתכנון מערכת HVAC שלמה? לא. הוא מתאים את קצב האוורור לחדר אחד. תכנון HVAC מלא מביא בחשבון גם עומסי חימום וקירור, הפסדים בתעלות ודרישות מינימום לאוויר חוץ בהתאם לתפוסה.

מדוע הנוסחה האימפריאלית מכפילה ב־60? CFM מודד ספיקת אוויר לדקה, אך ACH מודד חילופי אוויר בשעה. הכפלת CFM ב־60 ממירה דקות לשעות לפני החלוקה בנפח החדר.

מקורות

• CDC — אוורור במבנים: שאיפה ל־5 חילופי אוויר בשעה
• חילופי אוויר בשעה — ויקיפדיה
• EngineeringToolBox — קצבי חילופי אוויר בחדרים
• תקן ASHRAE 62.1 — אוורור לאיכות אוויר פנימית מקובלת