Prvky větracích a klimatizačních zařízení (II) - 2. část

2. ZÁKLADNÍ TYPY VÝUSTÍ

Podle konstrukce lze vyústky rozdělit na:

• obdélníkové výusti (mřížky)
• štěrbiny
• trysky
• pole trysek
• anemostaty
• vířivé anemostaty (drallové výusti)
• velkoplošné vyústky
• podlahové vyústky
• talířové ventily
• textilní vyústky
• speciální vyústky

2.1. OBDÉLNÍKOVÉ VÝUSTI

Klasické výusti jsou nejčastěji obdélníkového tvaru a tvoří je rámeček v němž jsou umístěny nastavitelné lamely, jimiž lze upravovat tvar proudu vzduchu. Přívodní výusti bývají většinou dvouřadé s horizontálními i vertikálními lamelami. Jednořadé vyústky se používají pro odvod vzduchu. K nastavení požadovaného průtoku na výusti slouží regulační ústrojí, které může být tvořeno protiběžnými, nebo náběhovými listy.

Obdélníkové vyústky se vyrábějí v různých velikostech a tudíž jsou vhodné pro široký rozsah průtoků vzduchu (cca do 1100 m³/h). Rychlost proudění na výusti je omezená zejména hlučností, ale záleží na použití v konkrétním prostoru. Přívodní vyústky mohou pracovat s rychlostí w₀ až 4 m/s, zejména v komfortních prostorách však bývá rychlost výrazně omezená cca do 1,5 m/s (odvodní pak do 2,5 m/s). Pracovní rozdíl teplot Δt_p se u obdélníkových výustí volí do 6 K.

Vyústky se používají jak v průmyslových aplikacích, tak i pro komfortní zařízení. Lze je umístit přímo do potrubí (vyrábějí se vyústky i do kruhového potrubí), do podhledů, nebo do stavebních příček. K uchycení vyústky slouží upevňovací rámeček.

Obrázek 3 - Obdélníkové vyústky a) standardní, b) do kruhového potrubí [4],[3]

2.2. ŠTĚRBINOVÉ VYÚSTKY

Štěrbinové vyústky jsou charakteristické tím, že jejich délka je mnohem větší než šířka, která bývá v rozmezí 15 - 50 mm. Používají se zejména pro komfortní větrání a klimatizaci (kanceláře, konferenční sály, atp.) a jsou vhodné zejména pro přívod vzduchu v místnostech s výškou 2,6 až 4 m. Směr výstupu vzduchu může být přizpůsoben požadavkům v daném prostoru. Štěrbinami lze vytvořit plošné proudění, tzn. že mohou sloužit jako vzduchové clony. Štěrbinovými vyústkami lze přivádět od 50 do 500 m³/h vzduchu na 1 m délky štěrbiny s pracovním rozdílem teplot do 6 K. Omezujícím parametrem je zejména hlučnost zařízení.

Nejčastěji se používají štěrbiny jednořadé a dvouřadé, ale mohou být až čtyřřadé. Díky svým rozměrům jsou vhodné především pro mezistropní prostory s omezenou výškou. Kromě vlastní štěrbiny tvoří štěrbinovou výusť připojovací komora s hrdlem, v němž je zpravidla umístěna regulační klapka (obr. 4). V komfortním provedení je možné se s nimi setkat zejména v administrativních budovách, nebo hotelích. Mohou být použity i jako dveřní clony, nebo v průmyslu při odsávání průmyslových van, či lakovacích boxů.

Obrázek 4 - Příklad štěrbiny s připojovacím hrdlem [3]

2.3. TRYSKY (DÝZY)

Možnost přívodu vzduchu vysokou rychlostí (až 5 m/s v hrdle výusti) umožňující zároveň velký dosah proudu, bez větších problému s hlukem, je největší předností trysek. Proud vyfukovaného vzduchu indukuje okolní vzduchu, čímž se několikanásobně zvyšuje celkový průtok vzduchu v místě dosahu proudu. Směr výstupu vzduchu je možné měnit buď ručně, nebo servohonem, což se jeví jako účelné z hlediska zajištění optimální distribuce vzduchu při různých režimech větrání (vytápění / chlazení). Trysky se vyrábějí v různých velikostech s průtokem vzduchu až do 2000 m³/h. Pracovní rozdíl teplot Δt_p bývá u trysek do 6 K.

Trysky jsou vhodné především pro rozlehlé prostory jako jsou např. sportovní haly, tělocvičny, terminály, odbavovací haly atp. Používají se buď samostatně (obr 5a), nebo je možné je sdružovat do pole trysek (obr 5b). Zpravidla bývají vybaveny regulací.

2.4. POLE TRYSEK

Jednotlivé trysky mohou být sdruženy do pole trysek, které bývá tvořeno jako:

• obdélníkové
• řadové
• všesměrové

Obdélníkové pole trysek se chová obdobně jako obdélníková vyústka, s tím, že má možnost lepšího usměrnění proudu vzduchu, což je výhodné zejména při neizotermním proudění. Řadové pole trysek pak kopíruje štěrbinu. Všesměrové pole trysek je speciální případem používaným např. v televizních studiích, kdy vyústku tvoří kulová plocha v níž jsou umístěny trysky s možností nastavení dle požadavku. Výhodou je možnost distribuovat velké množství vzduchu a tichý chod i při relativně vysokých výtokových rychlostech.

Obrázek 5 - Příklady uspořádání trysek [4] a) samostatná tryska, b) pole trysek

2.5. ANEMOSTATY

Anemostaty jsou stropní vyústky, které se instalují většinou do podhledů místností (administrativní prostory), ale mohou být umístěny i volně pod stropem (např. obchodní plochy). Používají se pro místnosti s výškou 2,6 až 4 m a jsou vhodné jak pro přívod, tak pro odvod vzduchu. Čelní výtokové plochy běžných anemostatů jsou tvořeny soustavou pevných profilovaných lamel, což zaručuje rovnoměrný přívod vzduchu do všech směrů. Anemostaty jsou konstruovány pro průtoky vzduchu až do 2000 m³/h. Pracovní rozdíl teplot Δt_p může být až 8 K.

Anemostaty bývají buď kruhového, nebo čtvercového tvaru s připojovacím boxem (není podmínkou) s vodorovným nebo svislým napojením na potrubní síť. V hrdle připojovacího boxu bývá umístěna regulační klapka, která je z akustických důvodů vyrobena z perforovaného plechu. Různá uspořádání anemostatů jsou zobrazena na obr. 6 a,b.

Obrázek 6a - Různá uspořádání anemostatů [3]

Obrázek 6b - Různá uspořádání čelních desek anemostatů [4]

2.6. VÍŘIVÉ ANEMOSTATY

Speciálním případem anemostatů jsou anemostaty vířivé (drallové výusti). Výstupní lamely vířivých anemostatů jsou buď nastavitelné (obr 7a), nebo pevné (obr. 7b) a jsou konstruovány tak, aby docházelo k intenzivnímu směšování přiváděného vzduchu se vzduchem v místnosti. Nastavení výstupních lamel je důležité zejména při přechodu ze zimního na letní provoz (vytápění / chlazení) a opačně, kdy je potřebné velmi pečlivě řešit dosahy proudu při rozdílných teplotách přiváděného vzduchu. Stále častěji se používají vířivé anemostaty s pevnými lamelami, nastavenými tak, aby vyhovovali požadavkům pro obě roční období (obr. 7b).

Používají se pro místnosti s výškou od 2,6 do 6 m a jsou vhodné zejména pro přívod vzduchu. Lze je sice využít i pro odvod, ale je to, vzhledem k ceně výusti, poněkud nepraktické. Vzduch se někdy odsává přímo z prostoru mezi podhledem a stropem, v takovém případě se pro odvod vzduchu používá pouze čelní deska anemostatu.

Vířivé anemostaty slouží pro průtoky vzduchu od 200 do 1500 m³/h a mohou pracovat s vysokými pracovními rozdíly teplot, až 10 (12) K, což je jejich největší předností. Provedení vířivých anemostatů vč. napojení je obdobné jako v předchozím případě. Mohou být opět s kruhovou, nebo čtvercovou čelní deskou (obr. 7). Vířivé anemostaty se používají zejména pro prostory s vysokou tepelnou zátěží, jako jsou obchodní, či administrativní plochy s výrazným podílem prosklených ploch.

Obrázek 7 - Různá uspořádání čelních desek vířivých anemostatů [4]
a) s nastavitelnými lamelami; b) s pevnými lamelami; c) kruhová s nastavitelnými lamelami

2.7. VELKOPLOŠNÉ VYÚSTKY

Velkoplošné vyústky se používají výhradně pro přívod vzduchu, který je distribuován bezprostředně do zóny pobytu osob (zaplavovací větrání). Vyústka bývá umístěna u podlahy, nebo přímo na podlaze, tzn. že výtokové rychlosti jsou poměrně nízké. Jak již bylo popsáno v úvodu, zaplavovací větrání nelze používat pro vytápění. Výhodou tohoto typu větrání je zejména lepší kvalita vzduchu v pásmu pobytu osob (nižší koncentrace škodlivin).

Velkoplošnými vyústkami je možné přivádět poměrně velká množství vzduchu (až 10 000 m³/h). Rychlosti proudění na výusti jsou poměrně nízké, zpravidla 0,3 - 0,6 m/s. Pracovní rozdíl teplot se volí od 1 do 3 K.

Geometrické uspořádání velkoplošných výustí může být různé a záleží na konkrétním výrobci. Na trhu se vyskytují např. vyústky kruhové, půlkruhové, rohové, ploché obdélníkové a další (obr. 8). Velkoplošné výusti jsou vhodné pro větrání laboratoří, výrobních hal, ale i občanských staveb, obchodů atp. Speciálním typem velkoplošných výustí jsou děrované stropy pro vytěsňovací větrání. Při větrání čistých prostor jsou osazeny koncovými filtry a plní tak i filtrační funkci.

Obrázek 8 - Různá uspořádání velkoplošných výustí [4] a) půlkruhová, b) plochá

2.8. PODLAHOVÉ VYÚSTKY

Podlahové vyústky se většinou umisťují do falešných dvojitých podlah, kde je rovněž vedeno potrubí. Používají se tam, kde má být podpořeno konvekční proudění vznikající od lidí, či elektronického vybavení. Jelikož v těsné blízkosti vyústky hrozí riziko vzniku průvanu, umisťují se především tam, kde se neuvažuje s dlouhodobým pobytem osob. Některé podklady uvádějí, že mohou být umístěny přibližně 0,5 m od míst k sezení. Pracovní rozdíl teplot bývá do 4 K pro vytápění i chlazení. Rychlosti proudění na výusti jsou opět poměrně nízké (kolem 0,3 m/s) a jsou určeny pro průtoky vzduchu do 500 m³/h.

Podlahová výusť je tvořena vlastní mřížkou pro vytvoření vířivého účinku, která je umístěna na otočném kotouči umožňující nastavení vertikálního či horizontálního výstupu vzduchu. Standardně bývá vyústka vybavena vyjmutelným košem pro zachycení nečistot.

Obrázek 9 - Uspořádání podlahových výustí [4], [3]

2.9. TALÍŘOVÉ VENTILY

Talířové ventily se používají nejčastěji pro odvod vzduchu, ale mohou být použity i pro přívod, jsou-li k tomu uzpůsobeny. Jsou vhodné především pro malé průtoky vzduchu. Ventil je tvořen vstupním kuželem a nastavitelným středovým diskem, který umožňuje regulaci průtoku vzduchu. Talířové ventily pracují s poměrně malými průtoky vzduchu od 30 do 200 m³/h, vyrábějí se v průměrech 80 až 200 mm a bývají zhotoveny buď z plastu, nebo z ocelového plechu. Používají se nejvíce pro odvod vzduchu z hygienických zázemí, nebo např. pro distribuci vzduchu při teplovzdušném vytápění RD.

Obrázek 10 - Příklady konstrukce talířových ventilů [5] a) odvodní, b) přívodní

2.10. TEXTILNÍ VYÚSTKY

Textilní vyústky bývají nejčastěji kruhového průřezu, lze se však setkat i s tvarem půlkruhovým, čtvrtkruhovým i dalších provedení. Textilní vyústky tvoří vzduchovod, který je opatřen perforací, nebo prodyšnou tkaninou. Otvory pro výstup vzduchu mohou mít rozměr od 0,4 (mikroperforace) do 4 mm a více (perforace). Rozptýlení vzduchu v prostotu probíhá buď směšováním (perforace v řadě – obr.11a), nebo částečně vytěsňováním (mikroperforace po obvodu vyústky – obr. 11b). Vzhledem k použitému materiálu slouží textilní vyústky většinou pro přívod vzduchu (přetlak), ovšem existují i speciální provedení s výztuhou, které je možné použít pro přívod i odvod vzduchu.

a) b)
Obrázek 11 - Rozptýlení vzduchu v prostoru s textilní vyústkou [11]

2.11. SPECIÁLNÍ VYÚSTKY

Mimo běžné, sériově vyráběné výusti, existuje ještě celá řada výustí konstruovaných pro použití v konkrétních aplikacích. Většinou jsou založeny na uplatnění štěrbin, trysek či velkoplošných výustí. Často se jedná o interiérové prvky integrované do konstrukcí svítidel, nábytku atp. Některé prvky jsou navrženy pro konkrétní technologie či funkce. Mezi takové patří např. přepínací průmyslové výusti sloužící pro větrání průmyslových objektů s možností přepínání režimu vytápění a chlazení.

Osobní větrání
Při osobním větrání je přívod vzduchu uskutečňován pouze minimální dávkou čerstvého vzduchu, který je přiváděn přímo do dýchací zóny člověka. Distribuční element bývá umístěn např. ve stolní lampičce, nebo je součástí vybavení (část monitoru, reproduktory aj. - obr. 12).

Obrázek 12 - Příklad osobního větrání (DTU Lyngby)

Integrace vyústky do interiéru a spojení funkcí
Na obrázku 13 jsou znázorněny vyústky integrované do sedadel (kina, posluchárny, divadla), na obrázku 14 je pak vyústka jako součást kancelářského nábytku. Protože jsou vyústky umístěny v blízkosti člověka, slouží většinou pro přívod malé dávky větracího vzduchu (do 40 m³/h).

Obrázek 13 - Vyústky integrované do sedadel [6]

Obrázek 14 - Vyústka jako součást kancelářského nábytku [6]

3. ODVOD VZDUCHU

Hlavním úkolem odvodního elementu je odsávat znečištěný vzduch s co možná největší koncentrací škodlivin. V průmyslu se k tomuto účelu využívají různé zákryty, či digestoře. Někdy jsou při odvodu škodlivin odsávány i hrubé nečistoty (piliny, hobliny, kapičky olejů, mlha atp.).

Odvod vzduchu musí být volen tak, aby nedocházelo ke zkratu s přiváděným vzduchem. K tomu může docházet zejména v létě při přívodu chladného vzduchu stropním anemostatem a odvodu vzduchu výustí umístěnou rovněž ve stropě. Chladný přiváděný vzduch přilne ke stropu a jeho část (primární proud) je přímo odváděna a tím zmařena.

Obecně lze v odvodním otvoru udržovat vyšší rychlosti, než v přívodní výusti (odvodní vyústka se chová jako propad). Při použití jednořadých obdélníkových výustí pro odvod vzduchu v komfortních prostorách může být rychlost ve výusti až 2,5 m/s. Z toho vyplývá, že při stejném průtoku vzduchu bude odvodní vyústka rozměrově menší, než vyústka přívodní.

4. VOLBA VHODNÉ VYÚSTKY

Bohužel nelze stanovit univerzální pravidla pro návrh výusti. Jinak budou navrženy např. vyústky pro komfortní prostory a jinak pro průmyslové aplikace. Obecným problémem je rovněž návrh přívodních výustí používaných zároveň pro chlazení i vytápění (možnost nastavitelnosti). Jedním ze základních omezujících parametrů při návrhu distribučního elementu je hluk, na němž závisí maximální průtok výustí (u odvodních výustí je to v podstatě jediné omezení).

Hlavní zásady při volbě výusti lze shrnout do následujících tří bodů:

• zajistit přívod vzduchu do pásma pobytu lidí bez vzniku průvanu
• zajistit odvod vzduchu s maximální koncentrací škodlivin
• dodržet přípustnou hladinu akustického tlaku

Správná funkce závisí na okrajových parametrech prostoru. Mezi základní vstupující parametry při návrhu výusti patří:

• tvar místnosti a její uspořádání (překážky)
• množství a teplota přiváděného vzduchu
• typ výusti, její nastavení a umístění
• počet výustí a vzdálenost mezi nimi

Většina výrobců udává ve svých katalogových listech údaje o dosahu proudu konkrétních typů výustí v závislosti na průtoku vzduchu a dalších okrajových parametrech. Uvedené závislosti, obdržené většinou na základě měření, slouží projektantovi ke správnému návrhu konkrétní výusti.

Příspěvek byl napsán s podporou výzkumného záměru MSM 6840770011 Technika životního prostředí.

5. LITERATURA

[1] CHYSKÝ, J., HEMZAL, K. a kol. Větrání a klimatizace. 1993, Brno: Bolit B-press. 560 s. ISBN 80-901574-0-8
[2] FERSTL K., SZEKYOVÁ M., NOVÝ R. Větrání a klimatizace. 2006, Bratislava: Jaga group. 360 s. ISBN 80-8076-037-3
[3] TROX Technik. Domovské stránky výrobce distribučních elementů . Dostupné z www.trox.cz.
[4] Schako. Domovské stránky výrobce distribučních elementů. Dostupné z www.schako.cz.
[5] Elektrodesign ventilátory. Domovské stránky velkoobchodu se vzduchotechnikou. Dostupné z www.elektrodesign.cz.
[6] Krantz Komponenten. Domovské stránky výrobce distribučních elementů. Dostupné z www.krantz.de.
[7] Lindab, Comfort 2007 - Airborne indoor climate systems. 2007. Projekční podklady výrobce potrubí a distribučních elementů.
[8] Nařízení vlády č. 523/2002 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci, Sbírka zákonů ČR, Ročník 2002
[9] Nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci, Sbírka zákonů ČR, Ročník 2001
[10] DRKAL, F.; LAIN, M.; SCHWARZER, J.; ZMRHAL, V. Klimatizace a průmyslová vzduchotechnika. Praha: Evropský sociální fond, 2010
[11] Příhoda s.r.o. Domovské stránky výrobce dostupné z www.prihoda.eu