Návrhový software pro vzduchotechniku AIRpro

software

Přesný a kvalitní návrh systému vzduchotechniky je základním krokem k funkčnímu celku, který bude díky optimální velikosti a výkonu ekonomický jak na pořízení, tak i na provoz. V důsledku absence komplexního řešení na trhu u nás i v zahraničí jsme se rozhodli, s podporou Evropské unie, vytvořit software pro návrh běžných vzduchotechnických aplikací s vizí upřesnění návrhů rozvodů potrubí a dimenzí jednotlivých komponentů celého systému.

Matematický model

Model byl vytvořen v prostředí programu MS Excel pro jeho dostupnost a snadnou tvorbu matematických závislostí a datových polí. Pro snadnou práci byl celý model rozdělen do více kroků v jednotlivých listech a na pole výstupní, které tvoří jakýsi výstupní protokol z návrhu, a na pole vstupních dat, která byla barevně odlišena a slouží pro zadání. Myšlenkou celého projektu bylo vytvoření komplexního nástroje. Model obsahuje návrhy průtoků jednotlivých místností, dimenzování rozvodů vzduchu, návrh potřebných parametrů ventilátorů nebo vzduchotechnických jednotek.

Průtoky místností lze navrhnout jak pro násobnou výměnu vzduchu, tak dle zařizovacích předmětů. Pro svou jednoduchost byl pro účely dimenzování rozvodů potrubí zvolen standartní návrhový postup vycházející z tabulek tlakových ztrát pro kulatý průřez potrubí a metodou rovnocenného průřezu pro čtyřhranné potrubí. Tlakové ztráty tvarovek jsou postihnuty součiniteli vřazených odporů. Větve lze připojovat na libovolných úsecích dalších větví a model sám vyhodnotí, která trasa je kritická.Větve lze následně připojit k ventilátoru nebo vzduchotechnické jednotce, která si automaticky přebere jak tlakovou ztrátu, tak i průtok. Po nastavení dalších potřebných parametrů dopočítá teploty na rekuperačním výměníku a výkony ohřívače a chladiče. Výstup by měl sloužit pro poptávku VZT jednotky u výrobce, který už následně jen dopřesní výkonové parametry dle svých možností. Celý model se snaží intuitivně navrhovat většinu možných parametrů dle projekčních zvyklostí, ale většina „automaticky přednavržených“ parametrů lze snadno přepsat v zadávacím poli.

Testování

Ve spolupráci se Střední průmyslovou školou stavební ve Valašském Meziříčí jsme nainstalovali do učebny systém vzduchotechniky s rekuperací. Systém je složený ze dvou jednotek kompaktních nástěnných rekuperačních jednotek napojených flexibilními tlumiči na přívodní a odvodní potrubní rozvod zhotovený z pozinkovaného plechového spiro potrubí, na kterém byly osazeny mřížky s regulační klapkou pro distribuci vzduchu v učebně. Rozvod byl nadimenzován pomocí našeho matematického modelu. Na odvodní větvi tohoto systému byly následně stanoveny body měření, kde byly připraveny otvory pro měřící techniku.

Na těchto bodech byla následně pomocí termické teleskopické rychlostní sondy a dynamické rychlostní tlakové sondy měřena rychlost proudění, průtok a tlaková diference. Pro naměřené průtoky na jednotlivých úsecích byl upraven výpočet v matematickém modelu a následně byly hodnoty porovnány.

Tab. 1 • Matematický model list dimenzování potrubí – pole pro zadání

Tab. 2 • Naměřené diferenční tlaky

Tab. 3 • Vypočtené tlakové ztráty pro naměřené průtoky na reálném rozvodu potrubí v měřených bodech

Tab. 4 • Porovnání naměřených dat výpočtovými

Z porovnání měřených hodnot s výpočtovými lze konstatovat, že pro podmínky testovaného systému vzduchotechniky je model velmi přesný. Malé diference mezi modelem a reálným stavem jsou způsobeny nepřesností měření, imperfekcemi reálného rozvodu.

Obr. 2 • Schéma měřené soustavy

Obr. 1 • Měření tlakové diference

Software

Na základě matematického modelu byl dále vyvíjen software v konečné podobě jako webová aplikace, která je momentálně zdarma přístupná na vyžádání. Při tvorbě aplikace byl kladen důraz především na uživatelské prostředí, jednoduchost a intuitivnost, což jsou vlastnosti, které model v prostředí Excelu postrádal. Byly zachovány funkce jako u modelu, ale byly převedeny do aplikace, která se lépe ovládá, je přehlednější, nabízí mnohé další užitečné funkce a je možné ji dále distribuovat mezi odbornou veřejnost a studenty oboru TZB. Jedna z hlavních výhod je dostupnost online odkudkoli z jakéhokoli zařízení, tedy klidně i na stavbě pro rychlou úpravu neočekávané kolize atd. K webové aplikaci funguje i uložiště, kde bude mít uživatel mož­nost ukládat omezený počet projektů a zbylé bude mož­no vygenerovat jako soubor, který bude možné zpětně otevřít v aplikaci k další práci.

Obr. 3 • Webová aplikace AIRpro

Závěr

Povedlo se zprovoznit apli­kaci zahrnující návrh všech základních parametrů sy­stému vzduchotechniky. Pro vytvoření zcela kom­plexního softwaru je zapo­třebí doplnit ještě výpočet zisků osluněním, výpočet průběhu koncentrace škod­livin v čase, další výpočty v rámci psychronometrie a jistě ještě mnoho jiných. K nejbližším plánům pat­ří doplnit výpočet útlumu hluku v potrubí, dimenzo­vání tlumičů hluku a pře­pracovat způsob výpočtu tlakových ztrát pro dosa­žení větší univerzálnosti, zejména z pohledu rych­losti proudění vzduchu v potrubí. K nejvzdáleněj­ším plánům patří i výpočet přestupu tepla na potrubí, aby bylo možné spočítat, jak se v potrubí ochladí nebo ohřeje vzduch, než se dostane na místo určení. To je ale v tuto chvíli vzdálená budoucnost, které předchá­zí odzkoušení stávající apli­kace praxí. Doufám tedy, že až budete příště řešit otáz­ku tlakové ztráty potrubního rozvodu, nebo kterýkoli jiný krok návrhu vzduchotechniky, tak si vzpomenete na aplikaci AIRpro. Věřím, že Vám v takové situaci bude maximálně nápomocná.