Katalogové hodnoty ventilátoru platí při pokojové teplotě a u hladiny moře. V horkém rozvaděči nebo na horách se točí stejně rychle a přesune stejný objem vzduchu, ale chladí méně. Vysvětlíme proč, o kolik a jak to zohlednit při návrhu.
Ve zkratce
Stejné m³/h, méně kilogramů
Teplo odnáší hmota vzduchu. Řidší vzduch jí nese méně.
Na každých 10 °C asi 3 %
Při 50 °C je vzduch o 9 % řidší než při 20 °C.
Na 1 000 m asi 11 %
Ve 2 000 m n. m. chybí víc než pětina hustoty.
Horko zkracuje život
Mezi 30 a 70 °C klesne životnost ventilátoru asi sedmkrát.
Proč řidší vzduch chladí hůř
Ventilátor přesouvá objem: jeho průtok se udává v m³/h. Teplo ale neodnáší objem, nýbrž hmota vzduchu. A ta v jednom kubíku není vždy stejná. S rostoucí teplotou a nadmořskou výškou vzduch řídne, takže stejný kubík váží méně a odnese méně tepla.
Chladicí výkon je úměrný hmotnostnímu průtoku. Když je vzduch o 10 % řidší, ventilátor při stejném průtoku v m³/h odvede zhruba o 10 % méně tepla. To je důvod, proč stejná skříň v létě nebo v horské trafostanici najednou přestane stačit.
Co se nemění: pracovní bod
Často se píše, že ve výšce ventilátor „hůř protlačí vzduch filtrem“. Pravda je jemnější. V řidším vzduchu klesá statický tlak ventilátoru, ale stejnou měrou klesá i odpor filtru, mřížek a skříně. Obojí je úměrné hustotě. Pracovní bod v m³/h proto zůstane prakticky stejný.
Co z toho plyne: nevybírejte kvůli výšce automaticky radiální ventilátor nebo silnější tlak. Řešením je větší objemový průtok, a to v poměru hustot. Když vzduch zřídne o 10 %, potřebujete zhruba o 11 % víc m³/h. Výpočet průtoku najdete v článku Jak spočítat průtok vzduchu ventilátoru.
Vliv teploty v číslech
Hustota vzduchu u hladiny moře a o kolik je potřeba navýšit průtok proti katalogu (vztaženo k 20 °C):
| Teplota nasávaného vzduchu | Hustota | Úbytek hustoty | Navýšit průtok o |
|---|---|---|---|
| 20 °C | 1,20 kg/m³ | — | — |
| 30 °C | 1,16 kg/m³ | 3 % | 3 % |
| 40 °C | 1,13 kg/m³ | 6 % | 7 % |
| 50 °C | 1,09 kg/m³ | 9 % | 10 % |
| 60 °C | 1,06 kg/m³ | 12 % | 14 % |
| 70 °C | 1,03 kg/m³ | 15 % | 17 % |
Rozhoduje teplota vzduchu, který ventilátor nasává. U rozvaděče s ventilátorem na sání je to teplota v hale, u ventilátoru na výfuku teplota uvnitř skříně. Proto se ventilátor obvykle dává na sání chladnějšího vzduchu: dodá víc hmoty a sám se méně zahřívá.
Vliv nadmořské výšky v číslech
Při stejné teplotě vzduchu (20 °C) klesá hustota s výškou takto:
| Nadmořská výška | Tlak vzduchu | Úbytek hustoty | Navýšit průtok o |
|---|---|---|---|
| 0 m | 101 kPa | — | — |
| 500 m | 95 kPa | 6 % | 6 % |
| 1 000 m | 90 kPa | 11 % | 13 % |
| 1 500 m | 85 kPa | 16 % | 20 % |
| 2 000 m | 80 kPa | 21 % | 28 % |
| 3 000 m | 70 kPa | 31 % | 44 % |
Oba vlivy se sčítají
Příklad: rozvaděč ve výšce 800 m n. m., v létě nasává vzduch o teplotě 45 °C. Hustota je 1,01 kg/m³, tedy o 16 % méně než při 20 °C u hladiny moře. Ventilátor musí dodat zhruba o 19 % víc m³/h, než vychází z výpočtu pro standardní podmínky. U většiny staveb v Česku (200–600 m) hraje hlavní roli teplota, výška přidá jen několik procent.
Teplota a životnost ventilátoru
Horko nezhoršuje jen chlazení, ale i samotný ventilátor. Mazivo v ložisku rychleji stárne a ložisko se opotřebovává. SUNON ve svém testu uvádí pro ventilátor MagLev s ložiskem Vapo (40 × 40 × 20 mm) životnost L10:
Rozdíl je zhruba sedminásobný. Technické listy SUNON proto uvádějí životnost při 40 °C, například 70 000 hodin pro kuličková ložiska a MagLev s Vapo. Zkontrolujte i rozsah pracovní teploty v parametrech produktu: u řady DC ventilátorů SUNON je −10 až +70 °C. Jak se liší jednotlivé typy ložisek, rozebíráme v článku MagLev, Vapo, nebo kuličkové ložisko.
Jak to zohlednit při návrhu
- Zjistěte nejvyšší teplotu nasávaného vzduchu v létě, ne průměr. Pokud zařízení stojí výš než 500 m n. m., poznamenejte si i výšku.
- Spočítejte průtok pro standardní podmínky podle tepelné ztráty, viz výpočet průtoku.
- Navyšte průtok podle tabulek výše, pro teplotu i výšku. Procenta se zhruba sčítají.
- Přidejte rezervu na filtr a ověřte pracovní bod na výkonové křivce.
- Zkontrolujte pracovní teplotu a ložisko ventilátoru. Pro trvale horký provoz volte model s dostatečnou teplotní rezervou.
Časté chyby
- Výpočet pro 20 °C, provoz v 45 °CNa papíře rezerva, v létě o 10 % méně chlazení a zařízení na hraně.
- Ventilátor na výfuku horkého vzduchuNasává řidší vzduch a sám běží v horku. Na sání chladnějšího vzduchu chladí lépe a déle vydrží.
- Silnější tlak místo většího průtokuVýška snižuje tlak ventilátoru i odpor skříně stejně. Chybí hmota vzduchu, ne tlak.
- Životnost z katalogu bez teplotyHodnota platí při 40 °C. V horkém provozu počítejte s výrazně kratší.
Časté dotazy
Točí se ventilátor v horku pomaleji?
Prakticky ne. Otáčky i objemový průtok zůstávají podobné. Klesá hustota vzduchu, a tím množství tepla, které vzduch odnese.
O kolik méně chladí ventilátor ve 1 000 m n. m.?
Při stejné teplotě asi o 11 %. Pro stejný chladicí výkon potřebujete zhruba o 13 % vyšší průtok.
Musím ve výšce volit radiální ventilátor?
Ne kvůli výšce samotné. Tlak ventilátoru i odpor skříně klesají stejně. Radiální ventilátor má smysl, když je vysoký odpor i u hladiny moře.
Při jaké teplotě platí katalogové údaje?
Průtok a tlak se měří za standardních podmínek, kolem 20 °C a u hladiny moře. Životnost uvádí SUNON při 40 °C.
Zařízení v horku nebo na horách?
Pošlete nám tepelnou ztrátu, teplotu nasávaného vzduchu a nadmořskou výšku. Spočítáme průtok i s korekcí a doporučíme ventilátor.