Minimierung des Systemeffekts

Jan 30, 2024

Der Konstrukteur berechnet zunächst den Systemwiderstand. Dies ist der Widerstand gegen den Luftstrom (statischer Druck), den das System ausübt, gemessen in Zoll Wassersäule (Zoll WG). Der Systemwiderstand hängt von folgenden Faktoren ab:

Nachdem der Systemwiderstand berechnet wurde, berechnet der Konstrukteur den Systemeffektfaktor. Dies basiert auf der Konfiguration der Lüfterverbindung zum System im Vergleich zur Idealsituation, unter der der Lüfter getestet wurde. Dieser Systemeffektfaktor basiert auf der Verwendung von Diagrammen und Grafiken, wie sie beispielsweise in den Büchern „Fans and Systems“ der Air Movement and Control Association (AMCA) und „HVAC Systems Duct Design“ der Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National enthalten sind Verband (SMACNA).

Basierend auf dem Systemeffektfaktor wird der äquivalente Widerstand aus dem Systemeffekt bestimmt. Der äquivalente Widerstand wird zum Systemwiderstand addiert, um den gesamten Systemwiderstand in Zoll WG zu erhalten. Anschließend wird der Lüfter aus einer Lüftertabelle ausgewählt, basierend auf dem Gesamtsystemwiderstand, cfm, Auslassgeschwindigkeit und Bremsleistung.

Für eine möglichst effiziente Lüfterleistung sollte der Kanal am Lüfterauslass gerade sein und die gleiche Größe wie der Lüfterauslass haben. Sie sollte lang genug sein, damit die Luftgeschwindigkeit über die gesamte Fläche des Kanals gleichmäßig ist. Das Erreichen einer gleichmäßigen Luftgeschwindigkeit im Kanal erfordert einen Prozess, der allgemein als statische Wiederherstellung bezeichnet wird.

SP ist der Druck, der die Luft im Kanal zum Strömen bringt, und VP ist der Druck, der aus der Luftbewegung resultiert. Dies bedeutet, dass ein hoher Wert des statischen Drucks (SP) im Vergleich zum vom Ventilator erzeugten Gesamtdruck (TP) wünschenswert ist.

Abbildung 1 zeigt die Luftgeschwindigkeitsprofile in einem Kanal in verschiedenen Abständen vom Auslass eines Radialventilators. Durch die Bewegung des Lüfterrads wird die Luft im Lüfter gegen die Außenseite der Spirale gedrückt. Daher herrscht am Lüfterauslass eine hohe Geschwindigkeit an der Oberseite des Lüfterauslasses. An der Unterseite des Lüfterauslasses herrscht jedoch eine negative Geschwindigkeit, da die Luft an der Abschaltstelle zurück zum Lüfter wirbelt und versucht, wieder in den Lüfter einzudringen.

Am Punkt A in Abbildung 1 ist der VP hoch und der verfügbare SP niedrig. Während sich die Luft im Kanal nach unten bewegt, wird die Geschwindigkeit der Luft im gesamten Kanal gleichmäßiger und der statische Druck nimmt zu, während der Geschwindigkeitsdruck abnimmt. Am Punkt B in Abbildung 1 ist die Luftgeschwindigkeit im gesamten Kanal gleichmäßig und im Vergleich zur Auslassgeschwindigkeit (Punkt A) niedrig.

Denken Sie daran, dass TP = VP + SP. Da der Gesamtdruck (TP) im Kanal am Punkt B ungefähr derselbe ist wie am Punkt A, ist der SP gestiegen, da der VP abgenommen hat. Mit anderen Worten: Das System hat statischen Druck gewonnen. Dies ist eine statische Wiederherstellung. Das System hat nun mehr Potenzial, den Widerstand im System zu überwinden und somit kann das System mehr Luft liefern.

100 Prozent effektive Kanallänge. An Punkt B in Abbildung 1 ist die Luftgeschwindigkeit über die gesamte Kanalfläche gleichmäßig und hat sich verlangsamt. Dies ist der Punkt mit der höchsten statischen Wiederherstellung. Der Abstand von A nach B wird als 100 Prozent effektive Kanallänge bezeichnet. Wenn möglich, sollte der Ventilatorauslass mit einem geraden Kanal für die 100-prozentige effektive Kanallänge ausgelegt werden, um Systemeffekte am Auslass zu eliminieren. Der Techniker sollte versuchen, einen geraden Kanal am Auslass beizubehalten. Vermeiden Sie nach Möglichkeit die Platzierung einer Armatur in der Nähe des Ventilatorauslasses.

Die Berechnung der 100 Prozent effektiven Kanallänge hängt von der Luftgeschwindigkeit am Ventilatorauslass ab:

100 % effektive Kanallänge = 2,5 x Kanaldurchmesser

100 Prozent effektive Kanallänge = fpm/1000 x Kanaldurchmesser

Abbildung 2 zeigt nur einen Teil einer Tabelle für äquivalente Kanaldurchmesser. Eine vollständige Tabelle für Kanäle bis zu 90 Zoll x 88 Zoll finden Sie in der SMACNA-Publikation HVAC Systems and Duct Design. Um die Tabelle (Abbildung 2) zu verwenden, suchen Sie eine der Kanalabmessungen in der Spalte links und die andere Kanalabmessungen in der Zeile oben. Der Schnittpunkt der vertikalen und horizontalen Spalten zeigt den äquivalenten Durchmesser. Um beispielsweise den äquivalenten Durchmesser eines 14 x 12 Zoll großen Kanals in der Tabelle in Abbildung 2 zu ermitteln:

1. Suchen Sie in der Spalte links nach 14.

2. Suchen Sie in der oberen Zeile nach 12.

3. Der Schnittpunkt der vertikalen Spalte und der horizontalen Reihe zeigt 14,2, sodass der äquivalente runde Kanal für einen Kanal von 14 Zoll x 12 Zoll einen Durchmesser von 14,2 Zoll hat.

Beispiel: Wie groß ist die 100-prozentig effektive Kanallänge für einen Ventilatorauslass mit den Maßen 20 Zoll x 14 Zoll, wenn die Luftgeschwindigkeit 3.500 Fuß pro Minute beträgt?

1. Die Tabelle in Abbildung 2 zeigt, dass der äquivalente Kanaldurchmesser für einen Kanal mit den Maßen 20 Zoll x 14 Zoll 18,2 Zoll beträgt.

2. Berechnen Sie die 100 Prozent effektive Kanallänge:

100 Prozent effektive Kanallänge = fpm/1000 x Kanaldurchmesser

100 Prozent effektive Kanallänge = 3.500/1.000 x 18,2 Zoll

100 Prozent effektive Kanallänge = 63,7 Zoll

Im Allgemeinen ist der Systemeffekt das Ergebnis nicht idealer Bedingungen am Ventilatoreinlass oder -auslass. Die vier häufigsten Ursachen für Systemauswirkungen auf den Lüfter sind:

Eine ungleichmäßige Verteilung der Luftgeschwindigkeit am Einlass (Abbildung 6) führt zu Turbulenzen im Ventilator und einer geringeren Luftförderung.

Rotierende Luft am Lüftereinlass Zusätzlich dazu, dass die Luft mit gleicher Geschwindigkeit über den gesamten Einlassbereich in den Lüfter eintritt, sollte die Luft auch auf einem geraden Weg in den Einlass eintreten. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Luft auf alle Lüfterblätter. Oft führen unsachgemäße Anschlüsse am Ventilatoreinlass dazu, dass die Luft in einer rotierenden Bewegung eindringt.

Wenn die Drehung entgegengesetzt zur Lüfterdrehung erfolgt (Abbildung 8), können die Luftmenge und der Luftdruck erhöht werden. Allerdings wird es auch zu einer überproportionalen Steigerung der benötigten Bremsleistung kommen. Die Energiekosten aufgrund der höheren PS-Zahl machen es wirtschaftlich unpraktisch. Darüber hinaus kommt es zu unerwünschten Luftgeräuschen.

Hindernisse am Einlass oder Auslass. Alles, was den Luftstrom am Auslass oder Einlass des Ventilators behindert, hat Auswirkungen auf das System. Schalldämmendes Material im Kanal, das zu nah am Ventilatorauslass installiert ist, kann weggeblasen werden und den Luftstrom behindern. Ein Ventilatoreinlass, der zu nah an der Wand des Verteilerkastens liegt, kann zu einer eingeschränkten Luftzirkulation führen.

Material im Ventilatorplenum, das nicht dorthin gehört (z. B. Leitern, Kästen oder Isolierrollen), kann Turbulenzen und einen eingeschränkten Luftstrom verursachen, was zu Systemeffekten führt.

Allmählicher Übergang (Evasé) am AusgangWenn die Leistung eines Lüfters unzureichend ist, kann es möglich sein, einen Evasé (Evasé) zu installieren, der vom Hersteller für den jeweiligen Lüfter entwickelt wurde. Ein Evasé ist ein Kanalübergang mit allmählich geneigten Seiten und Böden, der mit dem Ventilatorauslass verbunden ist und den Kanal auf die Größe des Versorgungskanals vergrößert. Wenn die Kanalfläche des Übergangs zunimmt, verlangsamt sich die Luftgeschwindigkeit (fpm) und wird über den gesamten Übergangsbereich gleichmäßig, wodurch eine statische Wiederherstellung erreicht wird.

Die Auskleidung ist normalerweise oben flach und fällt an den Seiten und am Boden sehr allmählich ab (Abbildung 9). Im Allgemeinen beträgt der eingeschlossene Winkel für die Seiten 15 Grad und die Unterseite ist um 15 Grad nach unten geneigt (Abbildung 9). Wenn Sie kein vollständiges Evasé installieren können, nutzen Sie den verfügbaren Platz so gut wie möglich.

Richtige Einlassanschlüsse Für maximale Leistung sollte die Luft direkt in den Ventilatoreinlass eintreten, mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit über den gesamten Einlassbereich. Der ideale Zulaufanschluss ist ein langer, gerader Kanal mit einer Länge, die dem Vierfachen des Zulaufdurchmessers entspricht. Wenn ein Winkelstück erforderlich ist, sollte zwischen dem Ventilatoreinlass und dem Winkelstück eine Länge eines geraden Kanals vorhanden sein, der mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Ventilatoreinlasses (Abbildung 10).

- Verwenden Sie bei quadratischen Halsbögen Wendeflügel (Abbildung 11).

- Bei Radius-Hals-Ellbogen sollte der Halsradius nach Möglichkeit so groß sein wie die Breite der Ellenbogen-Wangen.

Auszug und Nachdruck aus „Fans and V-Belt Drives“ von Leo A. Meyer, einem der Bücher der Reihe „Indoor Environment Technician's Library“, herausgegeben von LAMA Books. Seit über 30 Jahren schreibt und veröffentlicht Meyer Schulungsmaterialien für die HVAC-Branche. Seine Bücher decken ein breites Themenspektrum ab, darunter Heizung und Kühlung, Raumluftqualität, Blecharbeiten, Grundlagen der Elektrizität, Sicherheit und andere. Weitere Informationen finden Sie unter www.lamabooks.com.

Erscheinungsdatum: 25.07.2005