Prečo sa vzduch drží stropu
Väčšina moderných tanierových ventilov a stropných anemostatov neposiela vzduch priamo dole. Vyfúkne ho do strán tesne pod strop. Prúd pri rovnej ploche vytvorí podtlak a k ploche sa „prilepí“. Tento jav sa volá Coandov efekt.
Výhoda je jednoduchá: rýchly a mierne chladnejší vzduch ide nad hlavami. Cestou spomalí, nasaje vzduch z miestnosti a vyrovná sa s jej teplotou. K ľuďom príde pomalý a temperovaný. Prúd sa však stropu drží len dovtedy, kým mu niečo nezastaví cestu. Najčastejšie je to stena.
Čo sa stane, keď prúd narazí na stenu
Pri stene sa prúd otočí smerom dole a stečie po nej k podlahe. Potom pokračuje po podlahe tam, kam ho ťahá podtlak, teda k dverám a ku škáre pod nimi. Odvod vzduchu je totiž v kúpeľni, na WC alebo v kuchyni a vzduch z izby k nemu prechádza práve pod dverami.
- čerstvý vzduch ide okolo ľudí po podlahe a z izby odíde skôr, než ju premieša,
- pri nohách je chladnejší a rýchlejší vzduch, ktorý ľudia vnímajú ako prievan,
- vo výške hlavy ostáva viac starého vzduchu.
Čo ukázala simulácia
Spočítali sme prúdenie v izbe 4,0 × 3,5 × 2,7 m s jedným prívodom 30 m³/h. Prívod mal 21 °C, miestnosť 23 °C, na jednej stene je okno a oproti dvere so škárou pri podlahe. Prívod sme dali na tri miesta: do stredu stropu, do rohu pri okne 60 cm od dvoch stien a k dverám 60 cm od steny. Do privádzaného vzduchu sme potom pridali stopovú látku, akoby farbu, a sledovali, kam sa za prvé minúty dostane.
| Prvé 4 minúty | Stred | Roh | Pri dverách |
|---|---|---|---|
| Prvý čerstvý vzduch pod dverami | po 99 s | po 68 s | po 35 s |
| Odišlo pod dverami z privedeného vzduchu (4,5 min) | 1,3 % | 2,8 % | 4,4 % |
| Čerstvý vzduch pri nohách / vo výške hlavy v stoji | 4,2 / 4,8 % | 7,3 / 4,0 % | 2,8 / 5,0 % |
| Prúd sa vracia od steny už vo vzdialenosti od prívodu | 1,5 m | 0,7 m | 1,3 m |
| Riziko prievanu DR, 95 % pobytovej zóny | 2,1 % | 4,4 % | 1,8 % |
Pri dokonalom premiešaní by bolo po 4 minútach všade 5,15 % čerstvého vzduchu. Riziko prievanu DR podľa EN ISO 7730 udáva predpokladaný podiel ľudí nespokojných s prievanom.
Stred: čerstvý vzduch sa po výške rozložil najrovnomernejšie a pod dvere sa dostal najneskôr.
Roh: prúd sa od stien vracal už 70 cm od prívodu a stekal dole. Pri nohách bolo takmer dvakrát viac čerstvého vzduchu ako vo výške hlavy a riziko prievanu bolo dvojnásobné. Stále je nízke, ale tento rozdiel spôsobilo len posunutie prívodu.
Pri dverách: prievan sa nezvýšil, zato čerstvý vzduch začal odchádzať pod dverami ešte v prvej minúte. Časť vzduchu, ktorý ohrial rekuperátor, prešla izbou bez úžitku.
Videá zo simulácie
Prvé video ukazuje rovnaký rez izbou ako obrázok vyššie, ale v čase. Modrá farba je čerstvý vzduch z prívodu, čím tmavšia, tým ho je viac.
Čas od spustenia prívodu, 4,5 minúty zrýchlených 10×. Zvislý rez cez os prívodu, vľavo stena s oknom, vpravo stena s dverami.
Druhé video sleduje jednotlivé čiastočky vzduchu, ktoré vychádzajú z prívodu. Vidíte celú izbu z boku. Farba ukazuje, ako dlho je čiastočka v izbe: tmavomodré sú čerstvo vypustené, zelené a žlté sú v izbe už niekoľko minút.
Rovnaké tri polohy a rovnaký čas, zrýchlené 10×. Pri dverách si všimnite, ako čiastočky už v prvej minúte klesajú k podlahe pri dverách.
Ako umiestniť prívod v praxi
- Malá izba (spálňa, detská, pracovňa): jeden prívod čo najbližšie k stredu stropu. Ak tam je svietidlo, posuňte prívod vedľa neho, nie k stene.
- Veľká miestnosť (obývačka s kuchyňou): viac prívodov, každý aspoň 2 až 3 m od steny. Rozmiestnite ich rovnomerne, približne na dvojnásobok odstupu od steny. Kde sa stretnú dva prúdy, správajú sa podobne ako pri stene a otočia sa dole.
- Ďaleko od dverí. Dvere vedú k odvodu, prívod pri nich je skrat.
- Bez prekážok pod stropom. Vysoká skriňa, trám, stupeň v sadrokartóne alebo veľké svietidlo v ceste prúdu ho odtrhnú od stropu skôr.
- Prívod pri okne neohreje studené sklo. Stekanie studeného vzduchu zo skla bolo v simulácii pri každej polohe. Rieši ho kvalitné okno a vykurovanie pod ním, nie poloha prívodu.
Na čom ešte záleží
- Nastavenie ventilu. Tanierový ventil s príliš otvorenou medzerou alebo vyústka, ktorá fúka šikmo dole, Coandov efekt nevyužije. Ak to systém umožňuje, regulujte prietok v potrubí alebo v boxe, nie privieraním tanierika.
- Prietok. Pri vyššom prietoku siaha prúd ďalej, preto treba väčší odstup od stien. Pomôže údaj výrobcu o dosahu prúdu.
Ak hľadáte anemostat s regulátorom priamo v boxe, pozrite si prechodový box s anemostatom Flow 125.
Simulácia nie je umelá inteligencia
Výsledky v tomto článku nevytvorila umelá inteligencia. AI prúdenie vzduchu vypočítať nedokáže, vie nanajvýš napodobniť obrázok, ktorý vyzerá vierohodne. Použili sme simuláciu prúdenia, odborne CFD (výpočtová dynamika tekutín).
Simulačný softvér rozdelí izbu na státisíce malých buniek. V každej z nich rieši fyzikálne rovnice, ktoré opisujú zachovanie hmoty, hybnosti a energie. Počíta tak, ako vzduch prúdi, ako sa mieša, ako ho brzdia steny a ako teplejší vzduch stúpa a chladnejší klesá. Pri časovom výpočte to opakuje v krokoch kratších ako desatina sekundy.
Sú to náročné výpočty. Jedna poloha prívodu znamenala viac ako 8 000 časových krokov a v každom sa riešia rovnice pre všetky bunky naraz. Výpočet bežal paralelne na viacerých jadrách procesora a jedna poloha trvala asi tri štvrte hodiny. Výpočty s celou geometriou ventilu majú milióny buniek a trvajú ešte dlhšie.
Vďaka tomu vieme veľmi presne simulovať, čo sa deje v skutočnosti. Na rovnakých princípoch sa navrhujú lietadlá, autá aj vetracie systémy. Simulácia navyše ukáže rýchlosť a teplotu v každom bode izby naraz, čo by sme meraním nezachytili.
Podmienky výpočtu
| Izba | 4,0 × 3,5 × 2,7 m, okno na jednej stene, oproti dvere so škárou 10 mm pri podlahe |
|---|---|
| Prívod | 30 m³/h, 21 °C, všeobecný prúd pri strope, nie konkrétny výrobok |
| Miestnosť | 23 °C, sklo okna 18 °C |
| Polohy prívodu | stred stropu; roh pri okne, 60 cm od dvoch stien; pri dverách, 60 cm od steny |
| Výpočet | časový výpočet prúdenia s vplyvom teploty, prvých 4,5 minúty, 370 až 440 tisíc buniek |
Výpočet nepokrýva ľudí, zdroje tepla, otvorené dvere ani úplné premiešanie, ktoré trvá dlhšie.
Časté otázky
Robí tieto simulácie umelá inteligencia?
Nie. Ide o fyzikálny výpočet prúdenia, ktorý rieši rovnice pre státisíce buniek izby. AI také výpočty robiť nedokáže.
Čo ak je v strede stropu svietidlo?
Posuňte prívod vedľa svietidla tak, aby ostal čo najďalej od stien a od dverí. Prúd by nemal hneď naraziť na veľké závesné svietidlo.
Platí to aj pre iné značky anemostatov?
Áno, ak vedú vzduch pozdĺž stropu. Simulácia nepoužila konkrétny výrobok, ale všeobecný prúd vzduchu pri strope.
Nie je lepšie dať prívod k oknu, kde je najchladnejšie?
Nie. Studený vzduch zo skla steká nezávisle od polohy prívodu. Prívod v rohu pri okne v simulácii priniesol najviac čerstvého vzduchu k nohám a najvyššie riziko prievanu.
Ako ďaleko od steny pri vyššom prietoku?
Ďalej. Dosah prúdu rastie s prietokom, preto sa riaďte údajom výrobcu o dosahu a rozmiestnite viac prívodov s menším prietokom.