Kas yra oro slėgis?
Žmonės negali gyventi be gryno oro. Mūsų kūnui reikia deguonies (O₂), kad jis galėtų gaminti energiją. Neturėdami pakankamai deguonies, jaučiamės pavargę, svaigsta galva ir netgi galime uždusti. Kvėpuodami įkvepiame deguonį ir iškvepiame anglies dioksidą (CO₂).
Kai uždaroje erdvėje yra daug žmonių, CO₂ lygis pakyla. Vėdinimas arba gryno oro tiekimas gali sumažinti CO₂ kaupimąsi. Neturint gryno oro, CO₂ kaupiasi patalpose ir gali sukelti galvos skausmą, mieguistumą ir dar blogiau. Vėdinimo sistema garantuoja pakankamą gryno oro tiekimą, kad būtų pašalintas CO₂ ir kiti teršalai.
Grynas oras yra švarus lauko oras, kuriame yra natūrali dujų pusiausvyra ir kuriame nėra kenksmingo teršalų, dūmų ar susikaupusio pasenusio oro (kaip uždarose patalpose). Netoli jūros lygio gryną orą sudaro:
Azotas (N₂): ~ 78 %
Deguonis (O₂): ~ 21 %
Argonas ir kitos inertinės dujos: ~ 0,9 %
Anglies dioksidas (CO₂): ~ 0,04 %
Vandens garai: kintamas (0–4 %, priklausomai nuo drėgmės)
Oras sudarytas iš mažyčių dalelių, vadinamų „molekulėmis“. Su kiekvienu įkvėpimu juda milijardai molekulių. Nors jos labai lengvos, jos turi savo svorį. Molekulės juda dideliu greičiu ir susiduria su viskuo, įskaitant ir jus. Kiekvienas susidūrimas yra nedidelis stūmimas. Vienos molekulės stūmimas yra mažas, tačiau jų tiek daug susiduria su paviršiais iš visų pusių, kad kartu jos sukuria pastebimą jėgą – oro slėgį.
Jūros lygyje virš jūsų esančio oro stulpelio svoris spaudžia žemyn maždaug 1 baro (100 000 paskalių) slėgiu. Tai maždaug 1 kilogramo jėga kiekvienam kvadratiniam jūsų odos centimetrui. Palyginkite su 5–6 obuolių maišelio svoriu, spaudžiančiu kiekvieną jūsų kūno cm²! Nesijaučiate suspausti, nes jūsų kūno skysčiai veikiami vienodo slėgio, todėl slėgis subalansuojamas.
Oro slėgis – tai tiesiog oro spaudimas paviršiui. Jis veikia lygiai taip pat, kaip vandens slėgis neriant: kuo giliau neri, tuo stipresnis spaudimas. Oras yra tarsi nematomas dujų vandenynas, nuolat spaudžiantis viską aplink mus.
Technikos mėgėjams: oro slėgis matuojamas paskaliais (Pa), kurie rodo paviršių veikiančios jėgos kiekį. Tiksliau, 1 Pa = 1 niutonas kvadratiniam metrui (N/m²). Oficialioje SI (tarptautinėje vienetų sistemoje) standartiniu slėgio vienetu naudojamas paskalis, tačiau praktiškai slėgis dažnai išreiškiamas ir barais, kur 1 baras = 100 000 Pa. Pati SI yra moderni, tarptautiniu mastu sutarta metrinės sistemos versija.
Kas yra slėgio skirtumas?
Oras, kuriame gyvename, daro tam tikrą slėgį visiems objektams. Šis slėgis ne visur yra vienodas. Kai kuriose vietose oro slėgis yra didesnis nei kitose. Slėgio skirtumas yra oro slėgio skirtumas tarp dviejų taškų.
Šis slėgio skirtumas taip pat sukelia oro judėjimą, stumdamas jį iš didesnio slėgio sričių į mažesnio slėgio sritis. Slėgio skirtumas yra „stūmimas“, kuris skatina oro srautą, perkeldamas orą iš aukšto slėgio srities į žemo slėgio sritį.
Tačiau galite pažvelgti ir iš kitos perspektyvos: kai audringu oru vaikštote lauke su skėčiu, jis užblokuos daug vėjo. Dėl to oras kaupsis vienoje skėčio pusėje, sukurdamas teigiamą slėgį arba viršslėgį. Kitoje pusėje bus sukurtas neigiamas slėgis arba žemas slėgis. Taigi: įdėjus objektą į oro srautą, sukuriamas slėgio skirtumas.
Ventilacijos sistemose slėgio skirtumas paprastai matuojamas per komponentą, pvz., ventiliatorių ar oro filtrą. Slėgio skirtumo stebėjimas padeda įvertinti filtro būklę, oro srautą, oro greitį ir sistemos veikimą.
Skirtuminis slėgis oro filtro stebėjimas
Slėgio skirtumo jutiklis. Įsivaizduokite siaurą koridorių su vartais viduryje, skirtais praeinantiems žmonėms skaičiuoti. Šie vartai sukels eilę (viršslėgį). Už vartų žmonių srautas vėl tekės sklandžiai. Oro filtrą galima laikyti vartais, esančiais oro sraute. Oro srautas susiduria su filtru, sukurdamas viršslėgį. Dalelės sulaikomos, o oro molekulės gali praeiti pro filtrą. Todėl oro filtre susidaro slėgio skirtumas. Kuo sunkiau orui praeiti pro filtrą, tuo didesnis bus slėgio skirtumas filtre.
Slėgio skirtumo jutiklis. Įsivaizduokite siaurą koridorių su vartais viduryje, skirtais praeinantiems žmonėms skaičiuoti. Šie vartai sukels eilę (viršslėgį). Už vartų žmonių srautas vėl tekės sklandžiai. Oro filtrą galima laikyti vartais, esančiais oro sraute. Oro srautas susiduria su filtru, sukurdamas viršslėgį. Dalelės sulaikomos, o oro molekulės gali praeiti pro filtrą. Todėl oro filtre susidaro slėgio skirtumas. Kuo sunkiau orui praeiti pro filtrą, tuo didesnis bus slėgio skirtumas filtre.
Didėjantis slėgio skirtumas filtre rodo, kad jis gali būti užsikimšęs ir jį reikia valyti arba keisti. Vėdinimo sistema gali tiekti švarų orą tik tuo atveju, jei jos filtrai yra tinkamai prižiūrimi. Užsikimšę arba prastai prižiūrimi filtrai riboja oro srautą ir praranda savo efektyvumą sulaikant daleles. Laiku valyti arba keisti būtina norint užtikrinti tinkamą sistemos veikimą.
Kai filtras švarus, jis tik šiek tiek riboja oro srautą, todėl slėgio skirtumas filtre yra minimalus. Filtre kaupiantis dulkėms ir dalelėms, oro srautas vis labiau užstojamas, todėl didėja slėgio skirtumas. Šio slėgio skirtumo stebėjimas aiškiai parodo filtro būklę laikui bėgant.
Tokiose sistemose kaip SenteraWeb cloud nustatymai gali būti keičiami nuotoliu. Kai slėgio skirtumas pasiekia pavojaus zoną, reikia suplanuoti techninę priežiūrą. Jei jis pasiekia už diapazono ribų esančią zoną, reikia skubiai pakeisti, kad būtų išvengta patalpų oro kokybės pablogėjimo.
Oro filtro užterštumui matuoti galima naudoti šiuos sprendimus:
- Slėgio skirtumo jutikliai realiuoju laiku matuoja slėgio skirtumą filtre (panašiai kaip termometras matuoja temperatūrą). Šis slėgio skirtumo matavimas rodo filtro būklę. Kuo didesnis slėgio skirtumas, tuo labiau užterštas oro filtras.
- Taip pat yra paprastesnių sprendimų, pavyzdžiui, slėgio skirtumo relė. Slėgio relė įsijungia, kai viršijamas perjungimo taškas. Slėgio relės rodo, ar slėgio skirtumas yra didesnis, ar mažesnis už nustatytąją vertę, tačiau nepateikia faktinės išmatuotos vertės. Jos signalizuoja tik tada, kai reikia pakeisti oro filtrą.
Sentera sujungė diferencinio slėgio jutiklių ir diferencinio slėgio relių privalumus viename visiškai paruoštame oro filtrų stebėjimo sprendime: FIM serijoje. Diferencinio slėgio matavimai nuolat saugomi debesyje. Kai viršijama riba, pranešimas siunčiamas el. paštu arba tekstiniu pranešimu.
- Slėgio skirtumo jutikliai realiuoju laiku matuoja slėgio skirtumą filtre (panašiai kaip termometras matuoja temperatūrą). Šis slėgio skirtumo matavimas rodo filtro būklę. Kuo didesnis slėgio skirtumas, tuo labiau užterštas oro filtras.
- Taip pat yra paprastesnių sprendimų, pavyzdžiui, slėgio skirtumo relė. Slėgio relė įsijungia, kai viršijamas perjungimo taškas. Slėgio relės rodo, ar slėgio skirtumas yra didesnis, ar mažesnis už nustatytąją vertę, tačiau nepateikia faktinės išmatuotos vertės. Jos signalizuoja tik tada, kai reikia pakeisti oro filtrą.
Sentera sujungė diferencinio slėgio jutiklių ir diferencinio slėgio relių privalumus viename visiškai paruoštame oro filtrų stebėjimo sprendime: FIM serijoje. Diferencinio slėgio matavimai nuolat saugomi debesyje. Kai viršijama riba, pranešimas siunčiamas el. paštu arba tekstiniu pranešimu.
Skirtuminis slėgis, oro srautas
Oro srautas yra oro dalelių judėjimas. Oro dalelės yra stumiamos iš aukšto oro slėgio zonos į mažesnio oro slėgio vietą. Šis oro dalelių judėjimas vadinamas oro srautu. Taigi oro srautas teka iš aukšto oro slėgio srities į mažesnio oro slėgio sritį. Gamtoje oro reiškiniai sukuria šiuos slėgio skirtumus ir sukelia vėją. Pastate norime sukurti oro srautą, kad būtų tiekiamas pakankamai gryno oro. Tiekiamas grynas lauko oras, o ištraukiamas pasenęs patalpų oras ir teršalai. Vėdinimo sistemose slėgio skirtumą sukuria ventiliatorius. Ventiliatorius padidina slėgį išleidimo pusėje (viršslėgis) ir sumažina jį įleidimo pusėje (žemas slėgis). Šis disbalansas sukuria oro srautą. Kuo didesnis slėgio skirtumas ventiliatoriuje, tuo stipresnis oro srautas. Ventiliatoriaus greitis taip pat vaidina svarbų vaidmenį: didesnis greitis sukuria didesnius slėgio skirtumus ir stipresnį oro judėjimą.
Oro srautas yra oro dalelių judėjimas. Oro dalelės yra stumiamos iš aukšto oro slėgio zonos į mažesnio oro slėgio vietą. Šis oro dalelių judėjimas vadinamas oro srautu. Taigi oro srautas teka iš aukšto oro slėgio srities į mažesnio oro slėgio sritį. Gamtoje oro reiškiniai sukuria šiuos slėgio skirtumus ir sukelia vėją. Pastate norime sukurti oro srautą, kad būtų tiekiamas pakankamai gryno oro. Tiekiamas grynas lauko oras, o ištraukiamas pasenęs patalpų oras ir teršalai. Vėdinimo sistemose slėgio skirtumą sukuria ventiliatorius. Ventiliatorius padidina slėgį išleidimo pusėje (viršslėgis) ir sumažina jį įleidimo pusėje (žemas slėgis). Šis disbalansas sukuria oro srautą. Kuo didesnis slėgio skirtumas ventiliatoriuje, tuo stipresnis oro srautas. Ventiliatoriaus greitis taip pat vaidina svarbų vaidmenį: didesnis greitis sukuria didesnius slėgio skirtumus ir stipresnį oro judėjimą.
Dabar įsivaizduokite oro srautą, panašų į žmonių judėjimą gatve: platesnė gatvė leidžia praeiti daugiau žmonių, o jei žmonės juda greičiau, per tą patį laiką praeina dar daugiau žmonių. Panašiai ir oro ortakyje didesnis skerspjūvis leidžia tekėti daugiau oro, ir kuo greičiau juda oras, tuo daugiau oro praeina per valandą. Matematiškai oro srauto tūris apskaičiuojamas oro greitį padauginus iš ortakio skerspjūvio ploto.
Slėgio skirtumo jutikliai matuoja slėgio skirtumą prieš ir po ventiliatoriaus (arba filtro). Pagal šį skirtumą jutiklis gali apskaičiuoti oro srautą, todėl tai yra paprastas būdas patikrinti, ar ventiliatorius tiekia tinkamą oro kiekį. Jei tikslus oro srauto kiekis nėra toks svarbus ir reikia tik oro srauto indikacijos, galima naudoti slėgio relę.
Oro srautą galima apskaičiuoti pagal oro ortakio skerspjūvį arba ventiliatoriaus K koeficientą. K koeficientas yra konstanta, kuri susieja oro srautą per ventiliatorių su jo sukuriamu slėgiu – iš esmės apibūdinanti, kiek oro konkretus ventiliatorius perkelia esant tam tikram slėgio skirtumui. Kiekvienas ventiliatorius turi savo K koeficientą, kurį paprastai galima gauti iš tiekėjo.
Norint išmatuoti oro srautą naudojant ventiliatorių su žinomu K koeficientu, slėgio skirtumo jutiklis sujungiamas su paprastu jungčių rinkiniu. Matavimo taškai turėtų būti išdėstyti pakankamai toli nuo ventiliatoriaus įleidimo ir išleidimo angų, kad jie nepatektų į oro srauto turbulentinę zoną. Įleidimo pusė (mažesnis slėgis) jungiama prie jutiklio „–“ antgalio, o išleidimo pusė (didesnis slėgis) – prie „+“ antgalio. Paprastesniam metodui „–“ antgalis gali likti atviras aplinkos slėgiui, kuris tarnauja kaip atskaitos taškas ir užtikrina pakankamai tikslų oro srauto tūrio matavimą.
Technikos mėgėjams: Oro tūrio srautas matuojamas kubiniais metrais per valandą (m³/h) ir rodo per tam tikrą laikotarpį tiekiamo arba ištraukiamo gryno oro kiekį. Oro srautą galima nustatyti matuojant slėgio skirtumą.
Tai yra oro srauto tūrio apskaičiavimo naudojant slėgio skirtumo matavimą pavyzdys. Tarkime, kad ventiliatoriaus K koeficientas yra 150, o jam veikiant slėgio skirtumas per ventiliatorių yra 100 Pa. Šis slėgis matuojamas slėgio skirtumo jutikliu, naudojant standartinį jungčių rinkinį.
Oro greitis ir oro srautas
Pito vamzdelis
Oro greitis apibūdina oro judėjimo greitį, panašiai kaip automobilio greitis. Paprastai jis nustatomas pagal greičio slėgį, kurį galima išmatuoti naudojant Pito vamzdelį. Pito vamzdelis yra mažas prietaisas, kurį galima įdiegti į ortakį. Pito vamzdelis matuoja judančio oro sukuriamą slėgį. Tam tikra prasme jis veikia kaip mažas oro spidometras. Pagal aptiktą slėgį jutiklis gali apskaičiuoti oro srauto greitį. Pito vamzdelio viršuje yra du prijungimo taškai, kurie su jutikliu sujungti permatomomis oro žarnelėmis.
Pito vamzdelis
Oro greitis apibūdina oro judėjimo greitį, panašiai kaip automobilio greitis. Paprastai jis nustatomas pagal greičio slėgį, kurį galima išmatuoti naudojant Pito vamzdelį. Pito vamzdelis yra mažas prietaisas, kurį galima įdiegti į ortakį. Pito vamzdelis matuoja judančio oro sukuriamą slėgį. Tam tikra prasme jis veikia kaip mažas oro spidometras. Pagal aptiktą slėgį jutiklis gali apskaičiuoti oro srauto greitį. Pito vamzdelio viršuje yra du prijungimo taškai, kurie su jutikliu sujungti permatomomis oro žarnelėmis.
Norint matuoti oro greitį, Pito vamzdelis prijungiamas prie diferencinio slėgio jutiklio. Vamzdelis turi dvi angas: vieną, nukreiptą tiesiai į oro srautą, kuri fiksuoja bendrą slėgį, ir kitą šone, kuri matuoja statinį oro slėgį. Skirtumas tarp šių dviejų slėgių vadinamas greičio slėgiu ir rodo, kaip greitai juda oras.
Sujungus diferencinio slėgio jutiklį su Pito vamzdeliu, galima tiksliai išmatuoti tiek oro greitį, tiek oro srauto tūrį, o tai suteikia esminės informacijos apie vėdinimo sistemos veikimą ir efektyvumą.
Slėgio skirtumai vaidina pagrindinį vaidmenį suprantant ir valdant vėdinimo sistemas. Stebėdami slėgio skirtumus tarp ventiliatorių, filtrų ir ortakių, pastatų vadovai gali užtikrinti, kad grynas oras būtų tiekiamas efektyviai, filtrai būtų laiku prižiūrimi ir energija nebūtų švaistoma. Nesvarbu, ar tai būtų pažangūs jutikliai su debesijos pagrindu veikiančia stebėsena, ar paprastesnės mechaninės relės, slėgio skirtumo matavimas suteikia patikimų įžvalgų apie oro srauto kiekį, oro greitį ir bendrą sistemos veikimą.
Praktiškai tai reiškia sveikesnę patalpų oro kokybę, optimizuotą sistemos efektyvumą ir sumažintas eksploatavimo išlaidas. Kaip termometras yra būtinas temperatūros kontrolei, taip ir slėgio skirtumo matavimas yra esminė priemonė siekiant užtikrinti, kad vėdinimo sistemos veiktų taip, kaip numatyta – tyliai, nuolat ir efektyviai, užtikrinant pastato gyventojų komfortą ir gerovę.