Debiet, snelheid en druk

Gewijzigd op 10/07/2012 door Kelly Cuypers

Ventilatiesysteem
Ventilatiesysteem op zolder.
© Ventilair

Hoe kan je een van de moeilijkste dingen in de ventilatiewereld eenvoudig uitleggen? De relatie tussen druk, debiet en snelheid in een ventilatiekanaal is ongeveer het moeilijkst van allemaal om te begrijpen. Ik probeer hier op een eenvoudige manier uit te leggen hoe je kan starten om dit allemaal te begrijpen.

 

Snelheid en debiet, een kwestie van diameter

Daarom beginnen we met het eenvoudigste stuk. De relatie tussen het debiet en de snelheid in een kanaal is eenvoudig af te leiden wanneer je de diameter van het kanaal kent. Het oppervlak (of doorsnede) van een rond kanaal kan je vinden door de formule pi x d²/4. Voor een kanaal van 160mm geeft dit ongeveer 20100mm² of 0,0201m². Als je door dit kanaal een 75m³/uur wilt ventileren, zal je een snelheid van 1,04m/s hebben. Je kan deze snelheid berekenen door 75 m³/ uur te delen door 3600 seconden/uur. Dit geeft 0,02083m³/seconde. Vervolgens is de snelheid in het ronde kanaal van 160mm diameter gelijk aan 0,02083m³/seconde gedeeld door 0,0201 m². Dit geeft 1,04m/s.

Hetzelfde kanaal zal bij een debiet van bijvoorbeeld 285 m³/h een snelheid hebben van 3,94m/s. Omdat niet iedereen graag deze berekening maakt worden er al vaak grafieken gebruikt om deze snelheden af te lezen. De volgende grafiek geeft de bepaling van de snelheid voor het voorgaande voorbeeld grafisch weer.

 

Grafiek ventilatiedebiet

Op de grafiek geven de blauwe verticale lijnen de diameters van de vaak toegepaste spiraalkokers weer.

Grote diameter naar kleine diameter = snelheid verhogen = druk veel verhogen

Vaak hoor je ook over de druk of het drukverlies in een kanaalnet spreken. De enige correcte manier om over druk en snelheid in ventilatiekanalen te spreken, is door de vergelijking van Bernoulli erbij te nemen. Hoewel deze vergelijking in verschillende vormen bestaat, is het voornaamste kenmerk dat de druk op 2 plaatsen van een kanaal met elkaar vergeleken wordt.

De druk in een kanaal (die je dus ook kan meten) wordt veroorzaakt door 2 elementen. Dit is enerzijds de statische druk en anderzijds de dynamische druk. De dynamische druk in het kanaal wordt veroorzaakt door de verplaatsing van de lucht in het kanaal. Deze druk is gelijk aan 0,602 keer de snelheid in het kwadraat.

En dit laatste, het kwadraat van de snelheid is zeer belangrijk. Bij een verdubbeling van de snelheid zal de dynamische druk 4 keer groter worden. Deze 4 keer grotere druk moet door de ventilator geleverd worden en dat kost dan ook veel meer energie.

Wanneer je dus van een grote naar een kleine diameter overgaat, zal er dus meer (dynamische) druk in de verkleining van het kanaal ontstaan. De snelheid na de verkleining van de diameter is immers groter geworden (bij hetzelfde debiet).

En de wrijving dan?

Spijtig genoeg is er nog een stukje uit de vergelijking van Bernoulli dat nog niet vermeld is geweest in de voorgaande uitleg. In de Bernoulli vergelijking staat nog een stukje over wrijvingsverliezen in kanalen. Wanneer je lucht doorheen een kanaal verplaatst zal er vanwege de wrijving in dat kanaal ook nog een tegenwerking op de luchtverplaatsing zijn.

De drukverliezen door wrijving in kanalen zijn opnieuw te berekenen met de formule: f x L x rho x v² / 2 x d. L staat hierin voor de lengte van het kanaal (in meter), rho is de dichtheid van lucht (+/- 1,204kg/m³), d is de diameter van het kanaal (in meter!) en f is de wrijvingsfactor. De wrijvingsfactor is afhankelijk van de ruwheid van het kanaal, deze informatie kan je in een aantal tabellen terugvinden. Het is echter veel belangrijker om de parameter v (de snelheid in m/s) in deze vergelijking in de gaten te houden. Er is hier opnieuw een snelheid in het kwadraat. Dit wilt zeggen dat bij een verdubbeling van de snelheid de drukverliezen door wrijving 4 keer groter worden.

Omdat ook deze uitleg (en zeker de formules) niet voor iedereen even vanzelfsprekend zijn, worden ook voor de drukverliezen in kanalen grafieken toegepast. Het is het interessantst (veiligst) om de grafieken van de fabrikanten te gebruiken. De onderstaande grafiek geeft een voorbeeld van een grafiek van een ronde spiraalkoker.

 

Grafiek spiraalkoker

Deze grafiek geeft aan dat de drukval in een kanaal van 160mm bij een debiet van 300m³/uur gelijk is aan 1,5Pa/meter. Als je dus 4 meter van dit kanaal gebruikt zal de druk die je door je ventilator gemaakt moet worden minimaal 6 Pascal zijn. Je kan op de laatste grafiek ook de snelheid aflezen.

Alles in een ventilatiekanaal veroorzaakt drukvelies

Bochten, T-stukken, en dempers veroorzaken stuk voor stuk drukverlies. Gewoonlijk wordt de drukval voor deze onderdelen op een andere manier bepaald, maar hier blijft altijd gelden: hoe kleiner de diameter, des te groter de snelheid en de drukval bij eenzelfde debiet.

Je kan dan ook de relatie tussen debiet, druk en snelheid samenvatten als volgt: gebruik zo groot mogelijke diameters om een zo laag mogelijke drukval te hebben.


Auteur: Andy Camps – augustus 2010

Onze ventilatiespecialisten

Identikit ventilatiespecialist Andy Camps
Andy Camps

Andy Camps heeft ruim 10 jaar ervaring als lesgever, ontwerper en plaatser van woningventilatiesystemen. Voor Habitos.be geeft hij alle info over de verschillende ventilatiesystemen, de regels en nog veel meer.

Lees de teksten van de ventilatiespecialist >> 

 Website
 Twitter
 Facebook

Folders over ventileren

Meer informatie op de website van deze bedrijven