Kalkulator Aliran Udara (CFM)

Pertukaran udara sejam (ACH) berbeza secara drastik mengikut aplikasi. Piawaian ASHRAE 62.1 dan kod bangunan tempatan menentukan ACH minimum untuk jenis penggunaan yang berbeza:

• Pejabat biasanya memerlukan 4-6 ACH
• bilik darjah memerlukan 6-8 ACH
• dewan bedah hospital memerlukan 15-25 ACH untuk mengekalkan keadaan steril
• Dapur kediaman harus mencapai 7-8 ACH, manakala bilik mandi memerlukan sekurang-kurangnya 8 ACH mengikut Kod Kediaman Antarabangsa
• Bilik pelayan memerlukan 10-15 ACH untuk menguruskan beban haba
• Untuk tetapan industri, kedai kimpalan mungkin memerlukan 20-30 ACH bergantung pada kadar penjanaan bahan cemar

Untuk menukar ACH kepada CFM, darabkan volum bilik dalam kaki padu dengan ACH yang dikehendaki dan bahagi dengan 60. Sebagai contoh, pejabat 20 kaki × 15 kaki × 9 kaki (2,700 kaki³) pada 6 ACH memerlukan 2,700 × 6 ÷ 60 = 270 CFM.

Mendapatkan ACH yang betul memastikan kesihatan penghuni, mencegah pengumpulan kelembapan yang menyebabkan kulat, dan memenuhi pemeriksaan kod pada laluan pertama.

Halaju saluran memberi kesan langsung kepada tahap bunyi, kos tenaga, dan jangka hayat sistem. Persatuan Kontraktor Logam Lemari dan Penghawa Dingin Kebangsaan (SMACNA) mengesyorkan halaju maksimum mengikut lokasi saluran:

• 600-900 FPM untuk saluran cawangan yang melayani ruang diduduki
• 1,000-1,200 FPM untuk batang bekalan utama
• sehingga 1,800 FPM untuk ekzos industri

Melebihi had ini menghasilkan bunyi bergelora — saluran bulat 12 inci pada 1,500 FPM boleh menghasilkan 55+ dB, setanding dengan perbualan biasa, menjadikannya tidak sesuai untuk pejabat atau bilik tidur. Halaju yang lebih tinggi juga meningkatkan kejatuhan tekanan statik secara eksponen, memaksa peniup bekerja lebih keras dan menggunakan lebih banyak tenaga. Petua praktikal: menggandakan halaju mendarabempatkan kejatuhan tekanan.

Untuk sistem kediaman yang senyap, sasarkan 600-700 FPM di cawangan. Untuk ruang komersial dengan penutup bunyi ambien, 800-1,000 FPM adalah boleh diterima. Sentiasa kira penarafan kriteria bunyi (NC) yang terhasil untuk ruang kritikal seperti studio rakaman, bilik mesyuarat, dan bilik pesakit hospital.

Ralat saiz HVAC yang paling kerap ialah menggunakan petua praktikal dan bukannya pengiraan beban sebenar. Pintasan popular 1 CFM setiap kaki persegi berfungsi untuk pejabat biasa tetapi tersasar jauh untuk ruang dengan siling tinggi, penghunian padat, atau beban haba yang ketara — dapur restoran mungkin memerlukan 3-4 CFM setiap kaki persegi.

• Satu lagi kesilapan biasa ialah mengabaikan kebocoran saluran: purata sistem saluran kediaman mengalami kebocoran 20-30% udara terhawa, jadi kipas mesti menyampaikan lebih banyak CFM yang sewajarnya untuk mengekalkan aliran reka bentuk pada daftar.
• Ketiga, pereka selalunya menetapkan saiz kerja saluran untuk bahagian bekalan dan mengabaikan laluan udara balik, mewujudkan ketidakseimbangan tekanan yang menyebabkan pintu menghempas dan mengurangkan kecekapan sistem sebanyak 10-15%. Sentiasa sahkan bahawa jumlah CFM ekzos anda sama dengan jumlah CFM bekalan ditolak sebarang pengekanan yang dikehendaki.
• Akhir sekali, ingat bahawa ketinggian menjejaskan ketumpatan udara — pada ketinggian 5,000 kaki, anda memerlukan kira-kira 17% lebih banyak CFM berbanding aras laut untuk menyampaikan kadar aliran jisim udara yang sama.

Untuk mengira CFM daripada bilik, gunakan CFM = (Volum Bilik x ACH) / 60, di mana volum adalah dalam kaki padu dan ACH ialah pertukaran udara sejam. Cari volum terlebih dahulu dengan mendarabkan panjang x lebar x tinggi siling.

Untuk bilik 20 kaki x 15 kaki x 9 kaki, volum = 2,700 kaki3. Pada 6 ACH: CFM = (2,700 x 6) / 60 = 270 CFM. Pembahagian dengan 60 menukarkan pusing ganti setiap jam kepada kadar setiap minit. Ini adalah hubungan teras di sebalik reka bentuk pengudaraan dan didokumenkan dalam Piawaian ASHRAE 62.1.

Bentuk alternatif, CFM = Halaju x Luas, terpakai apabila menetapkan saiz saluran: darabkan kelajuan udara dalam kaki seminit dengan luas keratan rentas saluran dalam kaki persegi untuk mendapatkan aliran volumetrik.

Aliran udara ialah kadar aliran volumetrik, jadi unitnya menggabungkan volum dari semasa ke semasa. Dalam sistem imperial yang digunakan di seluruh kerja HVAC AS, unit standard ialah CFM (kaki padu seminit). Unit koheren SI ialah meter padu sesaat (m3/s), walaupun jurutera lazimnya melaporkan m3/h atau liter sesaat (L/s), yang diiktiraf oleh BIPM dan NIST sebagai ungkapan metrik yang diterima.

Penukaran yang berguna:

• 1 CFM = 1.699 m3/h = 0.4719 L/s
• 1 m3/s = 2,119 CFM

Halaju diukur dalam kaki seminit (FPM) or meter sesaat (m/s), di mana 1 m/s = 196.85 FPM. Oleh kerana ini adalah kadar volum, sentiasa sahkan sama ada spesifikasi memetik keadaan standard (SCFM) atau sebenar (ACFM), memandangkan ketumpatan udara mengubah jisim yang dibawa oleh volum tertentu.

Saiz saluran bulat dengan mencari kawasan yang diperlukan terlebih dahulu, kemudian diameternya. Kawasan (ft2) = CFM / Halaju (FPM). Untuk 500 CFM pada 800 FPM, Kawasan = 500 / 800 = 0.625 ft2. Tukar kepada inci persegi (x 144) untuk mendapat 90 in2.

Bagi saluran bulat, Kawasan = pi x r2, jadi diameter = 2 x sqrt(Kawasan / pi). Menggunakan 90 in2: diameter = 2 x sqrt(90 / 3.1416) = 2 x 5.35 = 10.7 in, jadi saluran bulat standard 10 atau 12 inci sesuai digunakan.

Saluran bulat membawa lebih banyak udara seunit permukaan logam dan menghasilkan kurang geseran berbanding saluran segi empat tepat yang sama keluasan, sebab itulah SMACNA dan ASHRAE mengesyorkannya jika ruang membenarkan. Untuk saluran segi empat tepat, gunakan jadual diameter sepadan untuk memadankan kehilangan geseran.

Pengiraan aliran udara mengawal peralatan pengudaraan harian.

• Untuk kipas pengudaraan bilik mandi, peraturan biasa ialah 1 CFM setiap kaki persegi luas lantai, dengan minimum 50 CFM mengikut Home Ventilating Institute; maka bilik mandi 60 ft2 memerlukan kira-kira 60 CFM.
• Tudung julat dapur disaizkan mengikut output dapur memasak dan lebar tudung, biasanya 100 CFM setiap kaki linear untuk tudung lekap dinding dan lebih banyak untuk dapur gas BTU tinggi.
• Tudung wasap makmal disaizkan mengikut halaju muka: tudung 6 kaki dengan muka sash terbuka 2.5 ft2 pada halaju muka 100 FPM menyedut 250 CFM, mengikut panduan biasa ANSI/AIHA Z9.5.
• Bilik pelayan, ruang kimpalan dan ruang mengecat masing-masing menggunakan sasaran berasaskan ACH.

Memastikan perkara ini betul mengawal kelembapan, bau, bahan cemar dan haba di samping mematuhi kod.

Menukar CFM kepada metrik memerlukan satu faktor konsisten untuk setiap unit sasaran.

• Untuk menukar CFM kepada meter padu sejam, darab dengan 1.699 (kerana 1 ft3 = 0.0283168 m3 dan terdapat 60 minit sejam).
• Untuk menukar CFM kepada liter sesaat, darab dengan 0.4719.
• Untuk menterbalikkan, bahagi.

Contoh: bekalan pejabat 270 CFM sama dengan 270 x 1.699 = 459 m3/h, atau 270 x 0.4719 = 127 L/s. Untuk halaju, 1 FPM = 0.00508 m/s, jadi 800 FPM = 4.06 m/s. Faktor ini terbit daripada kaki takrifan NIST sebenar (0.3048 m) dan tidak memerlukan pembundaran pemalar.

Apabila membandingkan helaian data peralatan merentas rantau, sentiasa tukar aliran dan halaju sebelum menilai sama ada kipas atau saluran memenuhi niat reka bentuk, memandangkan unit bercampur ialah punca utama ralat spesifikasi.

Kipas menyampaikan CFM tertentu hanya menentang tekanan statik tertentu, jadi kedua-duanya mesti dipilih bersama. Tekanan statik, diukur dalam inci kolum air (in. w.c.), mewakili rintangan yang ditentang oleh kipas daripada saluran, penapis, gegelung dan kelengkapan.

Setiap kipas mempunyai lengkung prestasi yang merangka CFM melawan tekanan statik; apabila rintangan meningkat, CFM yang boleh disampaikan berkurangan. Jumlah tekanan statik luaran (TESP) ialah jumlah semua kehilangan komponen sepanjang laluan saluran terpanjang. Peniup kediaman selalunya beroperasi hampir 0.5 in. w.c., manakala unit komersial pakej mungkin melihat 1.0 hingga 2.0 in. w.c. Oleh kerana kejatuhan tekanan meningkat secara kasar dengan kuasa dua halaju, saluran saiz besar mengurangkan kedua-dua hingar dan tenaga kipas.

Untuk memilih kipas:

• kira CFM reka bentuk
• jumlahkan tekanan statik sistem
• pilih unit yang lengkungnya memenuhi kedua-dua titik secara serentak

Ralat aliran udara yang paling lazim timbul daripada kekeliruan unit dan kehilangan yang diabaikan.

• Mencampur FPM dengan m/s, atau CFM dengan m3/h, menghasilkan jawapan yang jauh tersasar oleh faktor besar, jadi labelkan setiap unit nilainya sebelum mengira.
• Kesilapan kedua ialah melupakan kebocoran saluran; sistem kediaman biasa kehilangan 20 hingga 30 peratus aliran udara, jadi kipas mesti menggerakkan lebih banyak CFM daripada jumlah daftar.
• Ketiga, pereka bentuk sering saizkan saluran bekalan sahaja dan mengabaikan pemadanan laluan udara balik, mewujudkan ketidakseimbangan tekanan yang mengurangkan kecekapan.
• Keempat, menggunakan peraturan rata 1 CFM setiap kaki persegi gagal untuk ruang siling tinggi atau beban tinggi seperti dapur komersial.
• Akhir sekali, ketinggian merendahkan ketumpatan udara: pada 5,000 kaki anda memerlukan kira-kira 17 peratus lebih CFM untuk menggerakkan jisim udara yang sama.

Mengesahkan unit, kebocoran, pulangan dan ketumpatan mengelakkan kebanyakan pemasangan yang kurang berprestasi.

CFM mengukur isi padu udara, tetapi jisim yang dibawa bergantung pada ketumpatan udara, yang berubah mengikut suhu, tekanan dan ketinggian.

CFM Standard (SCFM) merujuk kepada udara pada keadaan standard, lazimnya 70 darjah F, 14.696 psia dan 0 peratus kelembapan relatif mengikut banyak konvensyen industri AS, memberikan ketumpatan hampir 0.075 lb/ft3. CFM Sebenar (ACFM) ialah aliran volumetrik sebenar pada keadaan operasi. Apabila udara panas atau pada ketinggian tinggi, ia kurang tumpat, jadi kipas yang menggerakkan ACFM tetap menyampaikan lebih sedikit paun udara seminit.

Untuk membandingkan peralatan secara adil, tukar kepada asas sepunya: SCFM = ACFM x (ketumpatan sebenar / ketumpatan standard). Sistem pembakaran, pengeringan dan pengangkutan pneumatik mementingkan aliran jisim, jadi mereka menetapkan SCFM, manakala saluran hanya membawa apa sahaja isi padu yang lalu melaluinya, menjadikan ACFM angka berkaitan untuk semakan halaju.