Kalkulator przepływu powietrza — Wymiana powietrza na godzinę (ACH) i CFM

Kalkulator natężenia przepływu powietrza

Kalkulator natężenia przepływu powietrza oblicza liczbę wymian powietrza na godzinę (ACH): liczbę przypadków, gdy powietrze w pomieszczeniu zostaje całkowicie wymienione w ciągu godziny. Działa także odwrotnie, obliczając przepływ powietrza, który wentylator lub otwór wentylacyjny musi zapewnić, aby osiągnąć docelową wartość ACH.

Czym są wymiany powietrza na godzinę?

Wentylator lub otwór wentylacyjny wtłacza powietrze do pomieszczenia i wypycha z niego zużyte powietrze. Jeśli ten przepływ odpowiada jednej objętości pomieszczenia na godzinę, pomieszczenie ma 1 wymianę powietrza na godzinę. Jeśli w ciągu godziny przepływ obejmuje dwie objętości pomieszczenia, wartość wynosi 2 ACH. Wyższa wartość ACH zwykle oznacza świeższe powietrze, mniej uwięzionej wilgoci i mniej cząstek unoszących się w powietrzu. Bardzo wysoka wartość ACH zwiększa także koszty, ponieważ mocniej pracujący wentylator zużywa więcej energii i zasysa więcej powietrza, które trzeba ogrzać lub schłodzić.

Wzór na natężenie przepływu powietrza

ACH jest równe natężeniu przepływu powietrza podzielonemu przez objętość pomieszczenia. Objętość to długość pomnożona przez szerokość i wysokość, przy czym wszystkie wymiary muszą być podane w tych samych jednostkach.

$\text{Objętość} = L \times W \times H$

W układzie metrycznym natężenie przepływu powietrza mierzy się w metrach sześciennych na godzinę (m³/h), co odpowiada już określeniu „na godzinę” w ACH:

$\text{ACH} = \frac{\text{Natężenie przepływu powietrza (m³/h)}}{\text{Objętość (m³)}}$

W jednostkach imperialnych natężenie przepływu powietrza zwykle podaje się w CFM, czyli stopach sześciennych na minutę. Pomnożenie przez 60 przelicza tę wartość na stopy sześcienne na godzinę przed podzieleniem jej przez objętość pomieszczenia:

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{Natężenie przepływu powietrza (CFM)}}{\text{Objętość (ft}^3\text{)}}$

Natężenie przepływu powietrza potrzebne do osiągnięcia docelowej wartości ACH

Aby dobrać wentylator lub oczyszczacz powietrza, przekształca się wzór tak, by obliczać natężenie przepływu powietrza zamiast ACH.

$\text{Wymagane natężenie przepływu powietrza (m}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{Objętość (m}^3\text{)}$

$\text{Wymagane natężenie przepływu powietrza (CFM)} = \frac{\text{ACH} \times \text{Objętość (ft}^3\text{)}}{60}$

Przykład obliczeń

Sala konferencyjna ma wymiary 5 m × 4 m × 3 m. Jej objętość wynosi:

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

Otwór wentylacyjny dostarcza 360 m³/h powietrza. Wartość ACH wynosi:

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

W pomieszczeniu zachodzi 6 wymian powietrza na godzinę.

Te same liczby można wykorzystać w odwrotnym kierunku. Pomieszczenie o objętości 6 000 ft³ (170 m³), dla którego wymagana jest wartość 6 ACH, potrzebuje:

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

Zalecana liczba wymian powietrza w zależności od rodzaju pomieszczenia

Odpowiednia wartość ACH zależy od sposobu użytkowania przestrzeni. Kuchnia lub łazienka wymaga większej liczby wymian powietrza niż sypialnia, ponieważ gotowanie i kąpiel zwiększają wilgotność oraz ilość zapachów. Są to typowe zakresy zalecane w wytycznych inżynierskich. W przypadku projektów objętych przepisami pierwszeństwo mają lokalne przepisy i normy budowlane, takie jak ASHRAE 62,1.

Aby zmniejszyć ryzyko chorób przenoszonych drogą powietrzną, amerykańskie Centra Kontroli i Prewencji Chorób (CDC) zalecają dążenie do 5 lub większej liczby wymian czystego powietrza na godzinę w zajmowanych pomieszczeniach zamkniętych.

Najczęściej zadawane pytania

Jaka jest różnica między natężeniem przepływu powietrza a ACH? Natężenie przepływu powietrza to objętość powietrza przepływającego w jednostce czasu, mierzona w m³/h lub CFM. ACH porównuje ten przepływ z wielkością konkretnego pomieszczenia. Ten sam wentylator zapewnia wysoką wartość ACH w małej szafie i niską wartość ACH w dużej hali.

Co oznacza CFM? CFM oznacza stopy sześcienne na minutę i jest standardową jednostką natężenia przepływu powietrza dla wentylatorów, oczyszczaczy powietrza oraz urządzeń HVAC. Pomnożenie CFM przez 60 przelicza tę wartość na stopy sześcienne na godzinę, czego wymaga wzór na ACH.

Czy wyższa wartość ACH zawsze jest lepsza? Nie zawsze. Wymiany powietrza wykraczające poza potrzeby pomieszczenia powodują niepotrzebne zużycie energii przez wentylator oraz energii potrzebnej do ogrzania lub schłodzenia doprowadzanego powietrza. Zwykle dąży się do wartości mieszczącej się w zakresie zalecanym dla danego rodzaju pomieszczenia.

Czy ten kalkulator dobiera parametry całego systemu HVAC? Nie. Oblicza natężenie wentylacji dla jednego pomieszczenia. Kompletny projekt HVAC uwzględnia także obciążenia związane z ogrzewaniem i chłodzeniem, straty w przewodach oraz minimalne ilości powietrza zewnętrznego zależne od liczby użytkowników.

Dlaczego wzór imperialny zawiera mnożenie przez 60? CFM mierzy przepływ powietrza na minutę, natomiast ACH mierzy wymiany powietrza na godzinę. Pomnożenie CFM przez 60 przelicza minuty na godziny przed podzieleniem przez objętość pomieszczenia.

Źródła

• CDC — Wentylacja w budynkach: dążenie do 5 wymian powietrza na godzinę
• Wymiany powietrza na godzinę — Wikipedia
• EngineeringToolBox — Wskaźniki wymiany powietrza w pomieszczeniach
• Norma ASHRAE 62.1 — Wentylacja zapewniająca akceptowalną jakość powietrza wewnętrznego