Calcul des conduits d'air par vitesse et débit + moyens de mesurer le débit d'air dans les pièces

Taux de renouvellement d'air recommandés

Comme déjà mentionné, le débit d'air à travers les conduits de ventilation n'est pas normalisé. Mais le SNiP prescrit les valeurs recommandées de la vitesse de déplacement des masses d'air, qui doivent être guidées lors de la conception de la ventilation.

La vitesse de l'air admissible dans les conduits est indiquée dans le tableau :

Type de gaine d'air et grille de ventilation	Type de système de ventilation
	Naturel	Forcé
	Mme
Grilles de soufflage (stores)	0.5-1.0	2.0-4.0
Alimenter les canaux de mine	1.0-2.0	2.0-2.6
Caniveaux composites horizontaux (préfabriqués)	0.5-1.0	2.0-2.5
Canaux verticaux	0.5-1.0	2.0-2.5
Treillis près du sol	0.2-0.5	2.0-2.5
Treillis au plafond	0.5-1.0	1.0-3.0
Grilles d'échappement	0.5-1.0	1.5-3.0
Canaux d'arbre d'échappement	1.0-1.5	3.0-6.0

Débit d'air maximal recommandé dans les locaux d'habitation ne doit pas dépasser 0,3 m/s. Sa franchise à court terme jusqu'à 30% est autorisée, par exemple, lors de travaux de réparation.

Éléments de réseau et résistances locales

Les pertes sur les éléments du réseau (treillis, diffuseurs, tés, virages, changements de section, etc.) sont également importantes. Pour les treillis et certains éléments, ces valeurs sont précisées dans la documentation. Ils peuvent également être calculés en multipliant le coefficient de résistance locale (c.m.s.) par la pression dynamique qu'il contient :

Rm. s.=ζ Rd.

Où Rd=V2 ρ/2 (ρ est la masse volumique de l'air).

K.m.s. déterminé à partir des ouvrages de référence et des caractéristiques d'usine des produits. Nous récapitulons tous les types de pertes de charge pour chaque section et pour l'ensemble du réseau. Pour plus de commodité, nous le ferons sous forme de tableau.

Tableau de calcul.

La somme de toutes les pressions sera acceptable pour ce réseau de conduits et les pertes de dérivation doivent être inférieures à 10 % de la pression totale disponible. Si la différence est plus importante, il est nécessaire de monter des registres ou des diaphragmes sur les sorties. Pour ce faire, nous calculons le c.m.s. requis. selon la formule :

ζ= 2Rizb/V2,

où Pizb est la différence entre la pression disponible et les pertes de branche. Selon le tableau, sélectionnez le diamètre du diaphragme.

Le diamètre requis du diaphragme pour les conduits d'air.

Le bon calcul des conduits de ventilation vous permettra de choisir le bon ventilateur en choisissant parmi les fabricants selon vos critères. En utilisant la pression disponible trouvée et le débit d'air total dans le réseau, cela sera facile à faire.

Formules de calcul

Pour effectuer des calculs, vous devez disposer de certaines informations.Pour calculer le débit d'air dans un conduit, la formule ϑ = L / 3600 × F est requise, où :

• ϑ est la vitesse des masses d'air dans le conduit ;
• L - débit d'air dans une certaine zone pour laquelle des calculs sont effectués (mesuré en m³ \ h);
• F est la surface du canal de passage d'air (mesurée en m²).

Pour calculer le débit d'air, la formule ci-dessus peut être modifiée pour donner L = 3600 × F × ϑ.

Mais il y a des circonstances où c'est difficile ou simplement on n'a pas le temps de faire de tels calculs. Dans de telles situations, un calculateur spécial pour calculer la vitesse de l'air dans le conduit vient à la rescousse.

Les bureaux d'études utilisent le plus souvent des calculatrices, qui sont les plus précises. Par exemple, ils ajoutent plus de chiffres au nombre pi, calculent le débit d'air avec plus de précision, calculent l'épaisseur des parois du passage, etc.

Grâce au calcul de la vitesse dans le conduit d'air, nous pourrons calculer avec précision non seulement la quantité d'air fourni, mais également connaître la pression dynamique sur les parois des canaux, les coûts par frottement, résistance dynamique, etc.

Calcul aérodynamique des conduits d'air

Le calcul aérodynamique des gaines d'air est l'une des principales étapes de la conception d'un système de ventilation, car il vous permet de calculer la section transversale du conduit (diamètre - pour rond, et hauteur avec largeur pour rectangulaire).

La section transversale du conduit est sélectionnée en fonction de la vitesse recommandée pour ce cas (dépend du débit d'air et de l'emplacement de la section calculée).

F = G/(ρ v), m²

où G est le débit d'air dans la section calculée du conduit, kg/сρ est la densité de l'air, kg/m³v est la vitesse de l'air recommandée, m/s (voir Tableau 1)

Tableau 1. Détermination de la vitesse d'air recommandée dans un système de ventilation mécanique.

Avec un système de ventilation à induction naturelle, la vitesse de l'air est supposée être de 0,2-1 m / s. Dans certains cas, la vitesse peut atteindre 2 m/s.

La formule de calcul de la perte de charge lorsque l'air se déplace dans le conduit :

ΔP = ΔPtr + ΔPm.s. = λ (l/d) (v²/2) ρ + Σξ (v²/2) ρ,

Sous une forme simplifiée, la formule de perte de pression d'air dans le conduit ressemble à ceci :

∆P = Rl + Z,

La perte de pression de frottement spécifique peut être calculée par la formule : R = λ (l/d) (v²/2) ρ, [Pa/M]

l — longueur du conduit d'air, m
Z est la perte de charge aux résistances locales, PaZ = Σξ (v²/2) ρ,

La perte de pression de frottement spécifique R peut également être déterminée à l'aide du tableau. Il suffit de connaître le débit d'air dans la zone et le diamètre du conduit.

Tableau des pertes de charge spécifiques dues au frottement dans le conduit.

Le chiffre du haut dans le tableau est le débit d'air et le chiffre du bas est la perte de pression de friction spécifique (R).
Si le conduit est rectangulaire, les valeurs du tableau sont recherchées en fonction du diamètre équivalent. Le diamètre équivalent peut être déterminé à l'aide de la formule suivante :

deq = 2ab/(a+b)

où a et b sont la largeur et la hauteur du conduit.

Ce tableau indique les valeurs des pertes de charge spécifiques à un coefficient de rugosité équivalent de 0,1 mm (coefficient pour les conduits d'air en acier). Si le conduit d'air est constitué d'un autre matériau, les valeurs tabulaires doivent être ajustées selon la formule:

∆P = Rlβ + Z,

où R est la perte de charge spécifique due au frottement, l est la longueur du conduit, mZ est la perte de charge due aux résistances locales, Paβ est un facteur de correction qui tient compte de la rugosité du conduit. Sa valeur peut être extraite du tableau ci-dessous.

Il faut aussi tenir compte des pertes de charge dues aux résistances locales.Les coefficients des résistances locales, ainsi que la méthode de calcul des pertes de charge, peuvent être extraits du tableau de l'article «Calcul des pertes de charge dans les résistances locales du système de ventilation. Coefficients de résistances locales.» Et la pression dynamique est déterminée à partir du tableau des pertes de charge par frottement spécifiques (tableau 1).

Pour déterminer la taille des conduits d'air sous tirage naturel, utilisez la quantité de pression disponible. La pression disponible est la pression qui est créée en raison de la différence de température entre l'air d'alimentation et l'air sortant, en d'autres termes, la pression gravitationnelle.

Les dimensions des conduits d'air dans un système de ventilation naturelle sont déterminées à l'aide de l'équation :

où ∆P_râpe — pression disponible, Pa
0,9 - facteur d'augmentation de la réserve de marche
n est le nombre de sections de conduits d'air sur la branche calculée

Avec un système de ventilation à induction d'air mécanique, les conduits d'air sont sélectionnés en fonction de la vitesse recommandée. Ensuite, les pertes de charge sont calculées en fonction de la branche calculée et, en fonction des données prédéfinies (débit d'air et pertes de pression), un ventilateur est sélectionné.

Formules de calcul

Pour effectuer tous les calculs nécessaires, vous devez disposer de certaines données. Pour calculer la vitesse de l'air, vous avez besoin de la formule suivante :

ϑ= L / 3600*F, où

ϑ - vitesse du flux d'air dans la canalisation du dispositif de ventilation, mesurée en m/s ;

L est le débit des masses d'air (cette valeur est mesurée en m3/h) dans la section du conduit d'évacuation pour laquelle le calcul est effectué ;

F est la section transversale du pipeline, mesurée en m2.

Selon cette formule, la vitesse de l'air dans le conduit est calculée, ainsi que sa valeur réelle.

Toutes les autres données manquantes peuvent être déduites de la même formule.Par exemple, pour calculer le débit d'air, la formule doit être convertie comme suit :

L = 3600 x F x ϑ.

Dans certains cas, de tels calculs sont difficiles à effectuer ou le temps manque. Dans ce cas, vous pouvez utiliser une calculatrice spéciale. Il existe de nombreux programmes similaires sur Internet. Pour les bureaux d'ingénierie, il est préférable d'installer des calculateurs spéciaux plus précis (ils soustraient l'épaisseur de la paroi du tuyau lors du calcul de sa section transversale, mettent plus de caractères en pi, calculent un débit d'air plus précis, etc.).

Flux d'air

4 Détermination de la vitesse de l'air

Connaissant la multiplicité des masses d'air, il est facile de calculer la vitesse de l'air dans le conduit lors de la ventilation naturelle. Vous devez d'abord connaître la section transversale des conduits. Pour ce faire, le carré du rayon de la section du conduit doit être multiplié par le nombre "pi".

Les conduits d'air doivent avoir une certaine taille et forme. Après avoir déterminé la section transversale du conduit d'air, il est possible de calculer le diamètre du conduit d'air requis pour une pièce particulière. L'expression D = 1000*√(4*S/π) vous y aidera. En lui:

• D est le diamètre de la section du conduit.
• S est la section transversale des canaux d'air.
• π est une constante mathématique égale à 3,14.

Conformément aux normes, la taille minimale d'un conduit rectangulaire est de 100 mm x 150 mm, la taille maximale est de 2000 mm x 2000 mm. De telles conceptions ont une forme plus ergonomique, il est plus facile de les installer étroitement contre le mur et de masquer les tuyaux au plafond ou au-dessus des mezzanines de la cuisine.

Les produits ronds diffèrent des produits rectangulaires en ce sens qu'ils créent moins de résistance à l'air. Par conséquent, ils ont un niveau de bruit minimum.

En utilisant la formule V = L / 3600 * S et des paramètres tels que le débit d'air (L) et la surface du conduit, vous pouvez calculer la ventilation naturelle. Un exemple de calcul serait :

• D = 400 mm.
• L = 20 m³.
• N = 6 m3/h.
• L = 120 m³.

Il est établi que cet indicateur ne doit pas dépasser 0,3 m/s. Une exception est faite uniquement pour la période de travaux de réparation temporaires ou d'installation d'équipements de construction. À ce moment, les normes peuvent être augmentées d'un maximum de 30 %.

S'il y a deux systèmes de ventilation dans la pièce, la vitesse de chacun d'eux est calculée de manière à ce qu'elle soit suffisante pour fournir de l'air pur à la moitié de la surface.

En cas de situations imprévues (par exemple, en raison des exigences de sécurité incendie), il est nécessaire de modifier brusquement la vitesse de l'air ou d'arrêter le fonctionnement du système de ventilation. Pour cela, des vannes spéciales et des vannes d'arrêt sont installées dans les canaux et dans les sections de transition.

Quelques conseils utiles pour une utilisation correcte des appareils

Si le flux d'air dans le conduit se caractérise par un taux d'empoussiérage accru, il est préférable de ne pas utiliser d'anémomètre à fil chaud et de tube de Pitot dans ce cas. Comme le trou du tube qui reçoit la pression totale du flux a un petit diamètre, il peut rapidement se boucher lorsqu'il est exposé à de l'air pollué.

Les anémomètres à fil chaud ne conviennent pas pour fonctionner à des vitesses d'air élevées (plus de 20 m/s). Le fait est que le capteur de température principal, qui se caractérise par une sensibilité accrue, peut simplement s'effondrer sous une forte pression d'air.

L'utilisation d'appareils de contrôle et de mesure pour déterminer le débit d'air doit être effectuée strictement dans les plages de température nominales spécifiées dans les passeports des appareils.

Dans les conduits de gaz (conduits d'air dans lesquels circule principalement de l'air chauffé), il est recommandé d'utiliser des tubes pneumométriques dont le corps est en acier inoxydable. L'utilisation d'équipements avec des composants en plastique dans ces tuyaux n'est pas souhaitable en raison de la déformation possible du corps sous l'influence de températures élevées.

Lors de la mesure de la vitesse et du débit d'air, il est nécessaire de s'assurer que le capteur sensible de la sonde est toujours orienté exactement vers le débit d'air. Le non-respect de cette exigence entraîne une distorsion des résultats de mesure. De plus, les distorsions et les imprécisions seront d'autant plus importantes que le degré d'écart du capteur par rapport à la position idéale sera important.

Ainsi, le bon choix d'instrumentation pour déterminer le flux des masses d'air dans le conduit d'air et leur bonne utilisation pendant les travaux permettront aux spécialistes de se faire une image objective de la ventilation des locaux

Cet aspect revêt une importance particulière lorsqu'il s'agit de locaux d'habitation.

Calcul des conduits d'air pour les systèmes d'alimentation et d'évacuation de la ventilation mécanique et naturelle

Aérodynamique
le calcul des conduits d'air est généralement réduit
pour déterminer les dimensions de leur traverse
section,
ainsi que des pertes de pression sur
parcelles
et dans le système dans son ensemble. Peut être déterminé
dépenses
air pour des dimensions données de conduits d'air
et pression différentielle connue dans le système.

À
calcul aérodynamique des conduits d'air
les systèmes de ventilation sont généralement négligés
compressibilité
l'air en mouvement et profitez
valeurs de surpression, en supposant
pour un conditionnel
pression atmosphérique nulle.

À
mouvement de l'air à travers le conduit dans n'importe quel
transversal
section transversale d'écoulement il existe trois types
pression:statique,
dynamique
et Achevée.

statique
pression
détermine le potentiel
énergie 1 m3
air dans la section considérée (p_St
égale à la pression sur les parois du conduit).

dynamique
pression
est l'énergie cinétique de l'écoulement,
relatif à 1 m3
aérien, déterminé
selon la formule :

(1)

où
- densité
air, kg/m3 ;
- la rapidité
mouvement de l'air dans la section, m/s.

Complet
pression
égal à la somme de la statique et de la dynamique
pression.

(2)

Traditionnellement
lors du calcul du réseau de conduits, il est utilisé
le terme "perte
pression"
("pertes
flux d'énergie »).

Pertes
pression (pleine) dans le système de ventilation
sont constitués de pertes par frottement et
les pertes locales
résistances (voir : Chauffage et
ventilation, partie 2.1 « Ventilation »
éd. V.N. Bogoslovsky, M., 1976).

Pertes
les pressions de frottement sont déterminées par
formule
Darci :

(3)

où
- coefficient
résistance au frottement, qui
calculé par la formule universelle
ENFER. Altshulya :

(4)

où
– Critère de Reynolds ; K - hauteur
projections de rugosité (absolue
rugosité).
calculs techniques de perte de charge
friction
,
Pa (kg/m2),
dans un conduit d'air d'une longueur /, m, sont déterminés
par expression

(5)

où
– les pertes
pression par 1 mm de longueur de conduit,
Pa/m [kg/(m2
* m)].

Pour
définitions Rdressé
tableaux et nomogrammes. Les nomogrammes (fig.
1 et 2) sont construits pour les conditions : forme sections
diamètre du cercle de conduit,
pression atmosphérique 98 kPa (1 atm), température
20°C, rugosité = 0,1 mm.

Pour
calcul des conduits et des canaux d'air
des sections rectangulaires sont utilisées
tableaux et nomogrammes
pour les conduits ronds, en introduisant à
cette
diamètre équivalent d'un rectangle
conduit, dans lequel la perte de charge
pour le frottement dans
tour
et rectangulaire
~
conduits d'air sont égaux.

À
pratique de conception reçue
Se propager
trois types de diamètres équivalents :

■ par vitesse

à
parité des vitesses

■ par
consommation

à
équité des coûts

■ par
section transversale

si égal
zones transversales

À
calcul des conduits d'air avec rugosité
des murs,
différente de celle prévue par
tables ou nomogrammes (K = OD mm),
apporter une correction à
valeur tabulaire des pertes spécifiques
sous pression
friction:

(6)

où
- tabulaire
valeur de perte de pression spécifique
pour le frottement ;
- coefficient
en tenant compte de la rugosité des murs (tableau 8.6).

Pertes
pression dans les résistances locales. À
lieux de rotation du conduit, lors de la division
et fusion
coule dans les tés, lors du changement
tailles
conduit d'air (expansion - dans le diffuseur,
constriction - dans le confus), à l'entrée de
conduit d'air ou
canal et sa sortie, ainsi que par endroits
installations
dispositifs de commande (manettes,
grilles, diaphragmes) il y a une chute
pression d'écoulement
air en mouvement. Dans le spécifié
lieux en cours
restructuration des champs de vitesse de l'air dans
conduit d'air et formation de zones tourbillonnaires
aux murs, qui s'accompagne
perte d'énergie d'écoulement. alignement
le flux se produit à une certaine distance
après être passé
ces places. Conditionnellement, pour plus de commodité
calcul aérodynamique, perte
pression locale
les résistances sont considérées comme concentrées.

Pertes
pression dans la résistance locale
déterminé
selon la formule

(7)

où
–
coefficient de résistance local
(d'habitude,
dans certains cas il y a
valeur négative, lors du calcul
devrait
tenir compte du signe).

Le rapport fait référence à
à toute vitesse
dans la section étroite de la section ou de la vitesse
dans la section
section avec un débit plus faible (en té).
Dans les tableaux
coefficients de résistance locaux
indique à quelle vitesse il se réfère.

Pertes
pression dans les résistances locales
parcelle, z,
calculé par la formule

(8)

où

- somme
coefficients de résistance locaux
Emplacement sur.

Général
perte de charge dans la section de gaine
longueur,
m, en présence de résistances locales :

(9)

où
– les pertes
pression par 1 m de longueur de conduit ;

– les pertes
pression dans les résistances locales
placer.

Vitesse dans le conduit

Vitesse de l'air dans le conduit

Voici les formules de calcul de la vitesse et de la pression de l'air dans le conduit (section ronde ou rectangulaire) en fonction du débit d'air et de la section transversale. Pour un calcul rapide, vous pouvez utiliser la calculatrice en ligne.

Formule pour calculer la vitesse de l'air :

où W est le débit, m/h Q est le débit d'air, m3/h S est la section transversale du conduit, m2* Remarque : pour convertir la vitesse de m/h en m/s, le résultat doit être divisé par 3600

La formule de calcul de la pression dans le conduit:

où P est la pression totale dans le conduit, Pa P_St — pression statique dans le conduit d'air, égale à la pression atmosphérique, Pa p — densité de l'air, kg/m3W — vitesse d'écoulement, m/s * Remarque : pour convertir la pression de Pa en atm.multiplier le résultat par 10,197*10-6 (atmosphère technique) ou 9,8692*10-6 (atmosphère physique)

vitesse du flux d'air 88,4194 m/s

pression du conduit d'air 102 855,0204 Pa (1,0488 atm)

Autres calculatrices

Calculateur de volume de cube et de surfaceCalculateur de volume de cylindre et de surfaceCalculateur de volume de tuyau

La source

Règles d'utilisation des appareils de mesure

Lors de la mesure du débit d'air et de son débit dans le système de ventilation et de climatisation, la sélection correcte des appareils et le respect des règles suivantes pour leur fonctionnement sont nécessaires.

Cela vous permettra d'obtenir des résultats précis du calcul du conduit, ainsi que de faire une image objective du système de ventilation.

Suivez le régime de température indiqué dans le passeport de l'appareil. Gardez également un œil sur la position du capteur de la sonde. Il doit toujours être orienté exactement vers le flux d'air.

Si vous ne respectez pas cette règle, les résultats de mesure seront faussés. Plus l'écart du capteur par rapport à la position idéale est grand, plus l'erreur sera élevée.

Calcul du débit d'air

Il est important de calculer correctement la surface de la section transversale de toute forme, à la fois ronde et rectangulaire. Si la taille ne convient pas, il ne sera pas possible d'atteindre l'équilibre d'air souhaité.

Trop de conduit d'air prendra trop de place. Cela réduira la surface de la pièce et causera de l'inconfort aux résidents. Si le calcul est incorrect et qu'une très petite taille de canal est choisie, de forts courants d'air seront observés. Cela est dû à une forte augmentation de la pression du flux d'air.

Calcul de section

Lorsqu'un conduit rond se transforme en conduit carré, la vitesse change

Pour calculer la vitesse à laquelle l'air traversera le tuyau, vous devez déterminer la surface de la section.La formule suivante est utilisée pour le calcul S=L/3600*V, où :

• S est l'aire de la section transversale ;
• L - consommation d'air en mètres cubes par heure;
• V est la vitesse en mètres par seconde.

Pour les conduits d'air ronds, il est nécessaire de déterminer le diamètre à l'aide de la formule : D = 1000*√(4*S/π).

Si le conduit doit être rectangulaire au lieu d'être rond, la longueur et la largeur doivent être déterminées au lieu du diamètre. Lors de l'installation d'un tel conduit d'air, une section approximative est prise en compte. Il est calculé par la formule: a * b \u003d S, (a - longueur, b - largeur).

Il existe des normes approuvées selon lesquelles le rapport largeur / longueur ne doit pas dépasser 1: 3. Il est également recommandé d'utiliser des tableaux de dimensions typiques proposés par les fabricants de conduits.

Niveau de vibrations

La vibration est un phénomène qui, avec le bruit, est toujours présent dans les conduits si un schéma de ventilation forcée est utilisé.

Sa valeur dépend des facteurs suivants :

• dimensions de la section transversale des canaux d'air ;
• le matériau utilisé pour fabriquer les tuyaux de ventilation ;
• composition et qualité des joints entre les conduits ;
• la vitesse de circulation de l'air dans les canaux du système de ventilation.

La puissance du ventilateur est étroitement liée à la valeur de vibration maximale.

Les indicateurs réglementaires à prendre en compte lors du calcul des paramètres des conduits d'air et du choix du type d'appareils de ventilation sont indiqués dans le tableau:

Valeurs maximales admissibles des vibrations locales	Valeurs maximales admissibles des vibrations locales
	En termes d'accélération des vibrations	En termes de vitesse de vibration
Mme	dB	m/s x 10-2	dB
8	1.4	73	2.8	115
16	1.4	73	1.4	109
31.5	2.7	79	1.4	109
63	5.4	85	1.4	109
125	10.7	91	1.4	109
250	21.3	97	1.4	109
500	42.5	103	1.4	109
1000	85.0	109	1.4	109
Valeurs ajustées et ajustées de manière équivalente et leurs niveaux	2.0	76	2.0	112

Si la conception de la ventilation est faite correctement, la vitesse du flux d'air dans les passages d'air ne devrait pas affecter le changement des niveaux de bruit et de vibration dans le système.

Conclusion

Ce calcul simple fait partie du calcul aérodynamique du système de ventilation et de climatisation. Ces calculs sont effectués dans des programmes spécialisés ou, par exemple, dans Excel.