Etude de projet de conduit d'air

Indications sur la conception des conduits d'air pour les systèmes de ventilation

L'étude et la conception des conduits d'air pour la climatisation représentent une phase critique et essentielle dans la conception de systèmes de ventilation et de CVC (Chauffage, Ventilation et Climatisation) efficaces et efficients. L'importance d'un guide fournissant des instructions détaillées sur la manière de mener ce processus ne saurait être suffisamment soulignée.

Premièrement, une conception appropriée des conduits est essentielle pour garantir qu’un bâtiment ou une installation est correctement alimenté en air frais et que l’air conditionné est distribué uniformément. Un guide expliquant en détail comment réaliser une étude préliminaire précise et une conception des conduits d'air permet aux ingénieurs et architectes de dimensionner correctement les systèmes, en évitant le surdimensionnement ou le sous-dimensionnement qui peut entraîner un gaspillage d'énergie et des coûts supplémentaires.

Conception appropriée

De plus, une bonne conception des conduits d’air est cruciale pour le confort thermique et la qualité de l’air intérieur. Des conduits mal conçus ou mal positionnés peuvent provoquer des dispersions de température et des flux d'air irréguliers, conduisant à des conditions inconfortables pour les occupants, également dues à des bruits gênants. Des conseils détaillés peuvent aider à minimiser ces problèmes, en garantissant que l’air est distribué de manière cohérente et que les niveaux de confort thermique sont optimaux.

Point de vue énergétique

D'un point de vue énergétique, l'efficacité d'un système CVC est directement liée à la conception des conduits. Des canaux et conduits bien conçus réduisent les chutes de pression et permettent une distribution d'air plus efficace, réduisant ainsi la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation à long terme. Ceci est particulièrement important dans le contexte actuel d’attention croissante portée à la durabilité environnementale et à l’efficacité énergétique.

Enfin, une conception appropriée des conduits d’air contribue à garantir une qualité d’air intérieure optimale. Ceci est essentiel pour la santé et le bien-être des occupants, car une mauvaise circulation de l’air peut entraîner une accumulation de polluants et d’allergènes, avec de possibles conséquences sur la santé respiratoire.

En conclusion, un guide détaillé sur la manière de réaliser l’étude et la conception des conduits de climatisation est essentiel pour la conception correcte et le fonctionnement efficace des systèmes CVC. Ce guide, créé par Itieffe, offre une base solide pour garantir l'efficacité énergétique, le confort, la qualité de l'air intérieur et les économies à long terme, contribuant ainsi à créer des environnements plus sains, plus durables et plus confortables.

Etude de projet de conduit d'air

ÉTUDE ET PROJET DE CANAUX AÉRIENS

Pour le calcul d'un système de ventilation nécessitant des conduits d'air, il est nécessaire de suivre une procédure ordonnée qui peut être schématisée comme suit.

1) Une étude approfondie du plan du bâtiment et du bâtiment lui-même. afin de concevoir la plante la plus pratique. éviter autant que possible tous les obstacles et assurer tous les accès nécessaires à ses éléments constitutifs. S'assurer en même temps que le projet est simple et qu'il comprend de larges courbes et des variations progressives de section.

2) Un emplacement des sorties de conduit de manière à assurer une distribution d'air appropriée dans la pièce à ventiler.

3) Déterminez la taille des sorties en fonction du volume d'air requis. leur nombre et la vitesse autorisée. afin d'obtenir le lancement souhaité. sans oublier. cependant, à mesure que la vitesse augmente, le bruit augmente également et garantit que tous les évents ont une surface libre adéquate.

4) Calculez les dimensions de tous les conduits et branches principaux en utilisant l'une des deux méthodes suivantes:

1. a) méthode basée sur la vitesse: en préréglant la vitesse de l'air dans les différents points du circuit à partir de sa valeur maximale dans le conduit principal à son minimum à la sortie dans l'environnement
2. b) méthode basée sur une résistance égale: le conduit est dosé de manière à obtenir une perte de pression égale par frottement par unité de développement du conduit.

VITESSE DE L'AIR DANS LES CANALISATIONS

Position	bâtiments civils m / s	environnements industriels m / s
Il a pris l'air frais	4 – 5	6 – 8
Conduit principal connecté au ventilateur	4 – 5	6 – 12
Branches du conduit	2 – 5	3 – 6
Branches verticales	1,5 – 3	2 – 4
Évents, grilles, etc.	0,5 – 2	1 – 5

Dans les environnements industriels, des vitesses d'air plus élevées sont autorisées, car le bruit résultant est un facteur négligeable.

Une considération similaire peut être faite pour d'autres environnements particuliers. Normalement, la distribution de l'air du ventilateur vers les sorties s'effectue, d'abord avec un collecteur principal puis avec des branches simples, plutôt qu'avec plus de conduits appartenant au ventilateur séparément, et ceci pour des raisons évidentes d'économie sur le coût du ventilateur. installation.

MÉTHODE BASÉE SUR LA VITESSE

Cette méthode, pour établir les dimensions des conduits d'air, implique le choix arbitraire des vitesses dans les différentes sections du système, à partir, comme mentionné, des vitesses les plus élevées près du ventilateur pour arriver, avec des réductions progressives, aux vitesses plus bas dans les différentes branches et donc dans les grilles ou évents qui introduisent l'air dans la pièce à ventiler.

Exemple 1

La figure 1 montre un système simple, destiné à un environnement civil, équipé de six bouches d'aération de 850 m³/ h chacun aux points EE, FF, GG.

L'installation sera donc calculée pour un débit air total de 6 x 850 = 5.100 m³/ H.

Le conduit principal est donné par les sections ABC D.

Coupe AB du conduit principal

Cette section porte 5.100 m³/ h et en supposant que le bruit est un facteur négligeable, la vitesse dans ce coffre peut être de 5 m / s.

Surface de coupe AB

Section BC du conduit principal

Ici le facteur bruit devient plus important et il est bon d'adopter une vitesse de 4 m / s. Cette section porte 5.100 m³/ h, moins l'air provenant des deux bras BG, soit 5.100 - 1.700 = 3.400 m³/ H.

Surface de coupe BG

Section CD du conduit principal

Comme cette section du conduit principal est éloignée du ventilateur et n'alimente que les deux bras DE. la vitesse appropriée et 2,5 m / s.

Cette section porte 5.100 m³/ h moins l'air dérivé dans les quatre bras BG et CF, soit 5.100 - (1700 - 1.700) = 1.700 m³/ H.

Surface de la section CD

Dérivation DE

Comme à chaque branche il n'y a qu'une seule sortie E, les deux sections de conduit auront les mêmes dimensions et en supposant que la vitesse la plus appropriée est de 2 m / s pour une portée de 850 m³/ h nous aurons:

Surface de coupe DE

Maintenant, ayant connu les surfaces des sections des conduits, les dimensions réelles peuvent être établies, en gardant à l'esprit que pour la facilité de construction, il convient de ne faire varier qu'une des deux dimensions en correspondance avec chaque variation de section.

Dans l'exemple considéré, les dimensions appropriées pourraient être:

AB = 810 X 350 mm = 0,283 m²

CB = 675 X 350 mm = 0,236 m²

CD = 675 X 280mm = 0,189m²

OD = 425 X 280 mm = 0,119 m²

MÉTHODE BASÉE SUR LA RÉSISTANCE ÉGALE

 Cette méthode, pour établir les dimensions des conduits d'air, est probablement meilleure que la méthode précédente; il vise à assurer une bonne répartition en particulier dans les plantes qui ont un développement considérable en longueur.

Avec lui, en outre, il n'est pas nécessaire, au moins dans une certaine mesure, une certaine expérience pour déterminer les vitesses les plus adaptées dans les différentes parties de l'usine; une seule vitesse doit être établie a priori: celle de la dernière section du système.

Une fois les dimensions de ce tronçon fixées, les autres vitesses sont calculées de manière à avoir la même perte de charge par unité de longueur de conduit.

Le diagramme de la figure 4 donne la perte de charge en mm cda [ou kg / m²) pour des conduits circulaires de différentes tailles et transportant les quantités d'air indiquées; il est possible de lire la perte de charge pour une section donnée et, par conséquent, les dimensions des autres sections de conduit peuvent être établies en lisant le diamètre correspondant à la même perte de charge en fonction du débit d'air respectif.

Sur la base du tableau 1, les diamètres des conduits circulaires équivalents peuvent également être obtenus, connaissant les dimensions des côtés des conduits rectangulaires et inversement.

Exemple 2

En partant du conduit DE, considéré dans l'exemple déjà cité, et en supposant une vitesse de 2 m / s:

taille du conduit:

Diamètre de conduit circulaire équivalent = 0,388 m.

D'après le schéma de la figure 4, la perte de charge pour 1 m de conduit est égale à 0,013 mm cda

Le conduit CD porte 1700 m³/ h, la perte de charge pour une longueur de 1 m est de 0,013 mm cda

Diamètre du conduit circulaire équivalent = 500 mm.

Le conduit BC porte 3.400 m³/ h, la perte de charge pour 1 m est toujours de 0,013 mm cda

Diamètre de conduit circulaire équivalent = 650 mm.

Le conduit AB porte 5.100 m³/ h, la perte de charge pour I in est toujours de 0,013 mm cda

Diamètre de conduit circulaire équivalent = 770 mm.

Nous avons ainsi établi les dimensions des canaux, en supposant qu'ils sont constitués de conduits de section circulaire. Pour obtenir les conduits rectangulaires correspondants, le tableau l peut être utilisé en adoptant les proportions suivantes.

Conduit	Ø mm	Conduit rectangulaire équivalent approximatif
DE Ø	388	X 400 320
Ø CD	500	X 680 320
Ø BC	650	X 680 520
Ø AB	770	X 960 520

Il est à noter que cette méthode établit simplement les dimensions des conduits du système; il ne s'ensuit pas automatiquement que chaque buse a la quantité d'air préétablie exacte.

Les sorties les plus proches du ventilateur peuvent donner un peu plus d'air que celles situées aux extrémités du système.

En ce sens, une conception plus précise du système impliquerait de longs calculs et, selon toute probabilité, des dimensions fractionnaires des conduits.

Dans les cas où une distribution d'air exacte est essentielle, il est tout à fait normal d'utiliser des registres qui vous permettent d'ajuster les débits dans les différentes branches.

Enfin, il faut être très prudent dans les courbes de dimensionnement, les changements de section, dans l'évaluation des obstacles, etc., afin de maintenir la perte de charge dans le système aussi faible que possible et de réaliser des économies d'énergie dans le fonctionnement du ventilateur.

La figure 3 donne quelques exemples d'éléments constituant les systèmes de ventilation dans leurs situations possibles.

CONVERSION DE LA PRESSION DYNAMIQUE EN PRESSION STATIQUE

Dans de nombreux cas, le ventilateur choisi pour un réseau de conduits donné est un petit ventilateur avec une vitesse de rotation élevée et une vitesse de distribution d'air élevée.

Il en résulte une pression dynamique élevée et donc une énergie cinétique élevée.

Dans ces cas, il est conseillé de réutiliser cette énergie pour augmenter les performances du ventilateur plutôt que de le laisser se dissiper.

Ceci peut être réalisé si, avant la décharge finale de l'air, la vitesse de l'air lui-même est commodément réduite avec un minimum de perte, jusqu'à ce que la pression dynamique soit raisonnablement basse.

L'énergie ainsi récupérée augmente la pression statique développée par le ventilateur.

En pratique, ceci est réalisé en utilisant un conduit divergent, appelé diffuseur, dont le diamètre final est fonction de la vitesse d'évacuation souhaitée.

L'angle de divergence est important; les possibilités de récupération de l'énergie cinétique en dépendent, mais l'espace occupé et le coût du diffuseur lui-même ne doivent pas être négligés.

En général on peut dire que dans un diffuseur l'angle de divergence total ne doit pas dépasser 10 ° pour obtenir une bonne reprise, alors qu'il est totalement inutile si son ouverture est de 60 ° ou plus.

Le diagramme de la figure 5 indique les proportions et dimensions optimales, pour des diffuseurs placés sur le refoulement d'un ventilateur, correspondant à différents pourcentages de récupération de la pression dynamique du ventilateur.

Le même principe peut être appliqué lorsque le ventilateur ne se décharge pas avec une bouche libre, mais alimente un réseau de conduits, à la différence que la pression dynamique de l'air en mouvement n'est pas perdue à l'extrémité du diffuseur mais est maintenue dans le conduit qui le suit. .

Par conséquent, toute reprise de pression statique est due à la différence de pression dynamique aux deux extrémités du diffuseur lui-même.

La figure 6 indique le pourcentage de récupération de pression statique dans le diffuseur en fonction de la différence de pression dynamique à chacune de ses extrémités, lorsqu'il n'y a pas de fuite d'échappement.

Exemple 3

Un système à air canalisé est: prévu pour le transport de 8.500 m³/ h à une pression statique de 18 mm cda Vous souhaitez utiliser un ventilateur axial à pales avec un profil d'aile d'environ 480 mm de diamètre avec:

une portée de 8.500 m³/ h, une pression statique de 13 mm cda et une pression totale de 23 mm cda Quelles sont les dimensions du diffuseur nécessaires pour obtenir la pression statique souhaitée de 18 mm cda?

Pression dynamique = Pression totale - Pression statique: 23-13 = 10 mm cda

Récupération de pression statique souhaitée = 18 - 13 = 5 mm.

Si le ventilateur est complètement en aval du système, c'est-à-dire qu'il se décharge avec sa bouche libre, le pourcentage de récupération requis sera:

À partir de la figure 5, les dimensions optimales d'un diffuseur qui donne une récupération de 50% sont:

où:

L = longueur du diffuseur

D₁ = diamètre de l'extrémité du diffuseur (côté ventilateur)

D₂ = diamètre de l'extrémité du diffuseur (côté échappement)

et donc:

L = 1,80 X 480 mm = 865 mm environ

D = 1,43 X 480 mm = environ 685 mm.

Figure 3

EXEMPLES DE DISTRIBUTION CORRECTE ET INCORRECTE DE PARTIES DE CONDUITS D'AIR

Entrée dans le conduit

Réduction et agrandissement de section

Courbes et dérivations

Tableau 1

Conduits d'air - diamètre équivalent

Figure 4

Pertes de charge dans les tubes droits en tôle galvanisée circulaire - air à 20 ° C et 760 mm Hg

Portée en m³/h

Figure 5

Dimensions optimales des diffuseurs lors de la livraison d'un ventilateur pour différents pourcentages de récupération dynamique de pression

Récupération de la pression statique en% de la pression dynamique dans la section D

Figure 6

Récupération de pression statique exprimée en% de la différence entre les pressions dynamiques aux deux extrémités du diffuseur

Récupération de la pression statique dans les diffuseurs exprimée en% de la différence des pressions dynamiques

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