Калькулятор скорости воздушного потока — воздухообмены в час (ACH) и CFM

Калькулятор расхода воздуха

Калькулятор расхода воздуха определяет кратность воздухообмена в час (ACH): сколько раз воздух в помещении полностью заменяется за один час. Он также работает в обратном направлении, определяя расход воздуха, который должен обеспечивать вентилятор или вентиляционное отверстие для достижения заданной кратности воздухообмена.

Что такое кратность воздухообмена в час?

Вентилятор или вентиляционное отверстие подают воздух в помещение и вытесняют из него застоявшийся воздух. Если этот расход равен объёму воздуха в помещении за час, кратность воздухообмена составляет 1 воздухообмен в час. Если за час перемещается объём воздуха, равный двум объёмам помещения, кратность составляет 2 ACH. Более высокая кратность обычно означает более свежий воздух, меньшее накопление влаги и меньшее количество взвешенных в воздухе частиц. Очень высокая кратность также обходится дороже: вентилятор, работающий с большей нагрузкой, потребляет больше энергии и подаёт больше воздуха, который нужно нагревать или охлаждать.

Формула расчёта расхода воздуха

ACH равна отношению расхода воздуха к объёму помещения. Объём равен произведению длины, ширины и высоты, выраженных в одних и тех же единицах.

$\text{Объём} = L \times W \times H$

В метрической системе расход воздуха измеряется в кубических метрах в час (куб. м/ч), что уже соответствует «в час» в показателе ACH:

$\text{ACH} = \frac{\text{Расход воздуха (куб. м/ч)}}{\text{Объём (куб. м)}}$

В британской системе единиц расход воздуха обычно указывается в CFM — кубических футах в минуту. Умножение на 60 переводит его в кубические футы в час перед делением на объём помещения:

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{Расход воздуха (CFM)}}{\text{Объём (фут}^3\text{)}}$

Расход воздуха, необходимый для заданной ACH

Для подбора вентилятора или очистителя воздуха формулу преобразуют так, чтобы определить расход воздуха, а не ACH.

$\text{Требуемый расход воздуха (м}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{Объём (м}^3\text{)}$

$\text{Требуемый расход воздуха (CFM)} = \frac{\text{ACH} \times \text{Объём (фут}^3\text{)}}{60}$

Пример расчёта

Размеры комнаты для совещаний составляют 5 м × 4 м × 3 м. Её объём равен:

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

Вентиляционное отверстие подаёт 360 m³/ч воздуха. Его ACH равна:

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

Кратность воздухообмена в помещении составляет 6 раз в час.

Те же числа можно использовать в обратном порядке. Для помещения объёмом 6 000 ft³ (170 m³), которому необходима кратность 6 ACH, требуется:

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

Рекомендуемая кратность воздухообмена для разных типов помещений

Подходящая ACH зависит от назначения помещения. На кухне или в ванной требуется более высокая кратность воздухообмена, чем в спальне, поскольку приготовление пищи и купание повышают влажность и создают запахи. Ниже приведены распространённые диапазоны, рекомендуемые инженерными руководствами. На объектах, подпадающих под регулирование, приоритет имеют местные строительные нормы и стандарты, такие как ASHRAE 62,1.

Для снижения риска заболеваний, передающихся воздушно-капельным путём, Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) рекомендуют обеспечивать в занятых людьми помещениях не менее 5 воздухообменов в час чистым воздухом.

Часто задаваемые вопросы

В чём разница между расходом воздуха и ACH? Расход воздуха — это объём воздуха в единицу времени, измеряемый в куб. м/ч или CFM. ACH сопоставляет этот расход с размером конкретного помещения. Один и тот же вентилятор создаёт высокую ACH в маленькой кладовой и низкую ACH в большом зале.

Что означает CFM? CFM означает «кубические футы в минуту» — стандартную единицу измерения расхода воздуха для вентиляторов, очистителей воздуха и оборудования HVAC. Умножение CFM на 60 переводит значение в кубические футы в час, которые требуются для формулы ACH.

Всегда ли более высокая ACH лучше? Не всегда. Воздухообмен сверх необходимого для помещения расходует энергию вентилятора, а также энергию на нагрев или охлаждение поступающего воздуха. Обычно стремятся обеспечить диапазон, рекомендуемый для данного типа помещения.

Рассчитывает ли этот калькулятор параметры всей системы HVAC? Нет. Он рассчитывает расход вентиляционного воздуха для одного помещения. Полный проект HVAC также учитывает тепловые нагрузки на отопление и охлаждение, потери в воздуховодах и минимальный расход наружного воздуха с учётом количества людей.

Почему в формуле британской системы единиц используется умножение на 60? CFM измеряет расход воздуха в минуту, тогда как ACH измеряет количество воздухообменов в час. Умножение CFM на 60 переводит минуты в часы перед делением на объём помещения.

Источники

• CDC — Вентиляция в зданиях: обеспечивайте 5 воздухообменов в час
• Кратность воздухообмена в час — Википедия
• EngineeringToolBox — Кратность воздухообмена для помещений
• Стандарт ASHRAE 62.1 — Вентиляция для обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении