王本楷裝修研究室

本文重點摘要：全熱交換器換氣量計算、如何減少壓損、風管彎繞尺度計算與繪製、全熱交換器吊掛位置設計、全熱交換器立面圖設計、出風口大樣圖設計、全熱交換器施工-主機吊掛、全熱交換器施工-出風口安裝、全熱交換器施工-修飾蓋安裝

 

屋主一家四口，

經由朋友介紹，並閱覽過我們的部落格文章後，

決定委由我們來進行新房的整體裝修。

延伸閱讀：如何用7步驟完成裝修

經過一段時間的設計與討論，

定案採三房兩廳的格局，

客餐廳為加大的開放空間，讓空間感寬闊，

主臥室增設更衣間，小孩房為基本需求配置。

待確立平面圖設計後，開始進入工程圖規劃，

首先是全熱交換器的設計。

 

1.全熱交換器換氣量計算：

 

設計全熱交換器配置之前要先計算出居住成員所需的換氣量，

以及考量諸多與換氣效果有關的因子。

基本上，這已經是一門重要課題，

所以經同業朋友要求，還在實踐大學開設相關課程，

有興趣的朋友歡迎來共學研究。

 

言歸正傳，

計算換氣量的方法有三種(之前已多次介紹，就不重複，請按此連結有詳細說明)

即：地坪面積計算法、換氣次數(體積)計算法、人均換氣量計算法。

三種方法各有適用用途，要依據業主需求而定，

這次業主的生活單純，故而採人均換氣量計算法。

 

計算列式如下：

客廳-家人4人+賓客4人

餐廳-用餐區4人+運動區2人

主臥室-屋主夫妻2人

男孩房-男孩1人

女孩房-女孩1人

總共是18人/居次

因此，18X25立方米/小時=450立方米/小時

 

亦即本案需要規劃450立方米/小時的換氣量才足敷業主日常生活所需。

但要考慮壓損的變因，

因為全熱交換器的出風量設計是指在該設備出風口偵測所得的數據，

後續在施工時，還必須裝設風管、出風柵、分流風箱...等等，

這些設備都會造成壓損，

在計算時要預先加計，以免最終換氣量不足。

那要加計多少才適合呢？

在經過專業流體力學設計前提下，壓損約可抓在10%左右，

(若未經專業計算，壓損可能高過50%以上)

 

以本案來說，加計壓損後就是 450X1.1=495立方米/小時

有了這個數值，就可以挑選適合的機型。

 

從大金空調的規格表中，適合的風量是VAM500GJVE這一款(後簡稱500)，

這時要記下該款的長寬高，

以作為設計尺寸依據，因為會影響天花板造型設計及相關設計配置等問題。

所以常有屋主詢問可否只請我設計全熱交換器，我都只能委婉拒絕，

是因為全熱交換器跟整體室內設計息息相關，如何拆分？

接續，

要挑選適合的PM2.5過濾箱，

基本上500的就是搭配500，這沒甚麼疑義。

 

 

算好換氣量選好設備後，就可以開始進行全熱交換器配置的設計。

 

2.如何減少壓損？

 

要考慮許多因素，

首先我們來了解一個原理-白努力定律。

我在許多文章中強調，風管千萬不要設計成直角彎，

為何？就是因為白努力定律的問題。

 

 

上圖是一個往右行進的橫向主風流，

在經過直角彎的分管時，因為右行壓力，會將垂直分管的風力往主風力方向帶動，

簡單的說，

主風流不但不會分流到垂直分管，還會倒抽分管的風量，

所以該分管原本要引流到另一個空間的風量可能會趨近於零，

甚至是負壓力。

因此，在分管的部位，

必須設計如下圖的Y管，

 

才能將風量引流至兩個方向行進，

不會產生負壓力。

 

3.風管彎繞尺度計算與繪製：

 

同時，

單管在需要彎繞的地方，

要注意計算適當的彎繞角度，

計算方法為：

 

風管管徑X1.5倍=管徑中線圓弧半徑(最小值)

 

例如：風管直徑為20公分，則20X1.5=30公分

亦即，轉彎處的彎繞半徑要大於30公分以上，越大越好。

 

這時，

要在每個彎繞區將彎繞細部圖面繪出，

特別標示好相關尺寸數據，

然後，依此要領把整個圖面繪製完成。

 

4.全熱交換器吊掛位置設計：

 

當然，

設備吊掛位置也是一項重要關鍵，

必須選擇一個有足夠空間，

而且不受風聲影響的起居位置。

幾經思考，

選擇廚房的天花板位置較理想。

 

主設備位置決定後，

就要分出設備前後方向的主風管路徑，

切記要計算好最小的彎繞半徑並標示清楚。

 

5.全熱交換器立面圖設計：

 

另外，除了平面配置設計，

還要繪製出立面角度的工程圖面，

清楚交代機器吊掛高度、位置、風管路徑、尺寸...等等。

 

上圖是設備後方進出後陽台的立面工程圖。

下圖是設備進入客餐廳區的配置圖，

這裡是主風管總成區域，

管徑大，進出管路複雜，

要仔細計算好每個風管相應關係，

一個沒注意，

壓損就會大幅增加。

 

除了平面配置圖，

一樣要繪製出立面工程圖。

下圖是側向立面。

 

然後是進入客餐廳之後的立面角度(下圖)

 

再來是進入走道區及進入臥室區的配置設計，

一樣要交代清楚。(下圖)

 

再者，

還要將各區出風口的出風量設定值標註上去，

以利後續施作時，讓師傅知悉標準。

到此，基本配置算是完成，

接下來是大樣圖的繪製。

 

6.風管交界大樣圖設計：

 

風管免不了會有交接的部分，

這個位置很容易因為不夠密封而出現漏風壓損問題，

所以要清楚繪出交接工法(下圖)。

 

7.出風口大樣圖設計：

 

還有，

出風口的部分也需要繪製出擴管的角度及尺寸，

這裡要考慮的是熱舒適度問題，

因為出風的風速及噪音會對居住者的舒適度有絕對影響，

這也是設計時要考慮的重要因子。

以住宅空間來看，

 

客餐廳等公用區域應將出風口風速設計在0.5m/s，

 

臥室區則應設計在0.3m/s，

 

高齡者、敏感者臥室區需設計在0.2m/s。

 

但問題是要如何能在達到所需出風量的前提下，

還能控制住出風風速呢？

除了風管管徑要相應加大外，

關鍵就在於出風口的角度設計了。

 

從上圖可以看見，

出風口角度可設計為漸擴形式(切忌急擴，會產生壓損及風切聲)。

角度計算方法：

首先要計算出適當的出風口截面積，再推算出風口半徑與直徑，公式為

 

截面積= 風量 / 風速

 

例如：

已知客餐廳出風量需求為 230 m³/hr，出風口應設計多少尺寸？

(客餐廳熱舒適度理想風速為0.5m/s)

先單位換算：

0.5m/s ╳ 3600秒 =1800 m/hr

求出截面積

230 m³/hr / 1800 m/hr = 0.1277 m²

求出半徑

(0.1277 /3.1416)開根號 = 0.2m=20cm

 

然後，

就可以將風管管徑與出風口直徑對照在圖面上，

*以不大於30度角(越小越好)的方式繪製出風口斜度即成。(上圖)

這樣，即能大幅減少壓損，並可確保出風風速在舒適範圍，

且重點是抑制風切聲#。

*風管漸擴為開角小於30度以內，壓損小，否則為急擴，壓損大。

#風切聲可會嚴重影響屋主夜晚睡眠品質的，慎之慎之。

 

至此，

全熱交換器相關工程圖面才算是告一段落，

然後，在全熱交換器設計圖的基礎上，

進行其他設計圖面繪製，例如天花板圖等。

同時，別忘記要在天花板圖上，

設計好全熱交換器出回風口位置、開口尺寸等。

 

8.全熱交換器施工-主機吊掛

 

依據圖面設定，

本案的主機吊掛位置在廚房天花板上方，

所以要請師傅拆除掉原建商施作的平頂天花板，

這裡為求日後更換濾心或保養方便，

後續要施作為流明式天花板，

可兼做維修孔與照明使用。

 

接下來是與施作師傅一連串的現場討論，

雖然圖面已經畫得很詳細，

但實際施作上仍有許多困難必須克服，

師傅有師傅施作上的考量，

設計者亦有設計者必須堅持的重點，

折衝之間的權衡，

靠的是師傅與設計師的默契與信任度。

 

討論到一半，全熱交換器已經送達現場，

首要之事當然是全面檢查，

檢查相關零配件與濾心是否完好。

 

然後再就機器尺寸對照全熱交換器設計圖，

討論吊掛方式、高度、前後關係等。

 

確立共識後開始動作，

 

先吊掛全熱交換器，

這台500的機體頗大，

 

然後再吊上PM2.5過濾箱，

並於後牆對應處洗洞，

這要在機器就定位後再進行，

以免對應誤差使得風管必須彎繞而出現壓損。

 

9.全熱交換器施工-主機區風管安裝

 

接下來是施作最耗工又耗時的風管安裝，

即便圖面已經交代得很完整，

但每一個路徑都仍需要大量耗時的討論，

 

從大路徑的配置，

 

到細部彎繞細節，

都需要斤斤計較，否則就會降低換氣效率及舒適度。

 

除了路徑的斟酌，

還要考慮到管內交界處的細節，

 

介面上無可避免會出現的管壁高低差問題，

看似無關緊要，

但卻是風壓滲漏的關鍵點，

必須請師傅按設計大樣圖所示加強處理，

但有些區域在施作上有些困難，

所以跟師傅的殷切溝通在所難免，

 

下圖是近看異材質交介面的處理情形，

重點是必須施作出一個順流路徑，

以減少壓損與風切聲。

 

按此要領，

逐步將主機區位的主風管施作完成。

 

這是後陽台位置的總排風口，

後續要裝設出風修飾蓋。

 

下圖是總進風口，靠近最外區，

以盡量取得最佳取風品質。

下彎一段距離的用意是為了日後方便屋主自行更換進風處的前置濾網，

以增加PM2.5過濾箱濾芯壽命。

 

 

10.全熱交換器施工-室內起居區風管安裝

 

進入室內起居區的施作會需要多段次的分管，

這次案場採用南亞Y管，

首先一樣是檢查。

 

從廚房區進入起居區要經過大梁，

這是新屋最常遇見的頭痛問題，

因為會大幅影響天花板高度，

所以在設計時，要在該區域設計櫃體或適當的包飾，

以容納風管順彎通過，

但又不能影響整體造型美觀，難！

這就是我為什麼一直強調室內設計與全熱交換器無法分開設計的原因，

就這一點常有屋主覺得我高姿態，

其實不是的，是屋主在三言兩語中無法體會。

 

這邊的通過高度、位置都是經過詳細計算，

差一分毫都不行，

所以在施作時要全程緊盯。

 

配置好Y 管，

要記得再次檢查分管與風管交界面的處理是否適當。

 

然後再就延伸風管的配置來繼續跟師傅斤斤計較？!

PS:再這樣下去應該沒師傅要做我的案場了...@@

 

風管的延伸是要依據風速需要而漸次縮減管徑尺度，

那也是要計算好的。

而每一段漸縮的介面，這場是採用南亞的大小接頭，

 

從走道進入臥室區的分管，

 

每日施工結束，

都要請師傅拿塑膠袋將管口封住，

以免灰塵吸附造成日後的二度汙染問題。

 

為求各區出風量能符合預設值，

需在關鍵結點裝設調風閥。

 

同時，要在各風管交接介面處加裝壓環接頭，

確保風壓不外洩。

 

11.全熱交換器施工-出風量檢測

 

全熱交換器主工程完成後，要進行出風量檢測。

較好的方法式是採風量計，

但受限現場管徑及規制不利使用，

故而採風速計偵測後再換算出風量。

 

偵測方法採出風口截面積多點測法，

然後將多點位的偵測數值加總平均，

得出的數值較為準確。

 

千萬別只採單點檢測，

這樣會大幅失準。

 

因為風流在管壁內會產生附壁效應，

使得風流在管內出現漩流情形，

到達出風口時，

會於出風口某一側集中流出，

若只檢測單一點位明顯失準。

 

下圖是實際偵測的多點位風速紀錄，

各區位都有達到預設出風量以上水準，

只是有些地方需再就風量作微調。

 

12.全熱交換器施工-出風口安裝

 

全熱交換器主體工程完成並檢測後，

要進行木作協作工程，

相關高度也是要斤斤計較。

 

出風口的正確位置要請木作製作木框架，

再由全熱交換器師傅將風管拉至定位。

 

 

直接從牆壁出風的位置，

則要請木作於牆上安裝木邊框，

以利全熱交換器師傅鎖固出風柵。

 

下出式的出風口也需要製作固定木框，

固定後要請師傅貼上防護，

以免粉塵吸附進管內，

造成日後於使用時二度汙染影響室內空氣品質。

 

每一區的出風口都一樣標準施作，

等油漆完成後再將防護拆掉。

 

13.全熱交換器施工-修飾蓋安裝

 

待室內裝修工程完成後，

即可安裝各出回風口的修飾蓋，也稱為出迴風柵。

 

這裡是主臥室出風柵。

 

這裡是主臥更衣室的回風柵。

 

這是小孩房的出風柵，在靠窗邊。

 

這是小孩房的回風柵。

 

另外，

是後陽台的總進、排風口，

左邊深咖啡色方柵是總排風口，

右邊灰色管是總進風口。

兩者應設計相距180公分以上，

否則會出現短循環，

但現場條件不允許，

因此可採不同風流角度設計，

讓進風與排風的風流路徑錯開。

 

 

還有，進風口要裝設防蟲網，保護主濾芯。

同時要設計為活動可拆卸式，

方便更換前置濾網。

 

至此，

總算大功告成，

可以交給屋主享受一個健康清淨的家囉！

 

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