Minimiser l'effet système

Le concepteur calcule d'abord la résistance du système. Il s'agit de la quantité de résistance au débit d'air (pression statique) que le système imposera, mesurée en pouces de jauge d'eau (pouces wg). La résistance du système dépend de ces facteurs :

Une fois la résistance du système calculée, le concepteur calcule le facteur d'effet du système. Ceci est basé sur la configuration de la connexion du ventilateur au système par rapport à la situation idéale dans laquelle le ventilateur a été testé. Ce facteur d'effet système est basé sur l'utilisation de tableaux et de graphiques, tels que ceux des livres Fans and Systems publiés par l'Air Movement and Control Association (AMCA) et HVAC Systems Duct Design publiés par la Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National Association (SMACNA).

Sur la base du facteur d'effet système, la résistance équivalente de l'effet système est déterminée. La résistance équivalente est ajoutée à la résistance du système pour obtenir la résistance totale du système en pouces wg. Ensuite, le ventilateur est sélectionné à partir d'un tableau de ventilateurs, en fonction de la résistance totale du système, du cfm, de la vitesse de sortie et de la puissance de freinage.

Pour des performances de ventilateur optimales, le conduit à la sortie du ventilateur doit être droit et de la même taille que la sortie du ventilateur. Il doit être suffisamment long pour que la vitesse de l'air devienne uniforme sur toute la face du conduit. L'obtention d'une vitesse d'air uniforme dans le conduit implique un processus communément appelé récupération statique.

SP est la pression qui fait circuler l'air dans le conduit et VP est la pression qui résulte du mouvement de l'air. Cela signifie qu'il est souhaitable d'avoir une valeur élevée de pression statique (SP) par rapport à la pression totale (TP) développée par le ventilateur.

La figure 1 montre les profils de vitesse de l'air dans un conduit à différentes distances de la sortie d'un ventilateur centrifuge. L'air dans le ventilateur est poussé contre l'extérieur de la volute par le mouvement de la roue du ventilateur. Par conséquent, à la sortie du ventilateur, il y a une vitesse élevée au sommet de la sortie du ventilateur. Cependant, au bas de la sortie du ventilateur, il y a une vitesse négative, car l'air tourbillonne vers le ventilateur à la coupure, essayant de rentrer dans le ventilateur.

Au point A de la figure 1, le VP est haut et le SP disponible est bas. Au fur et à mesure que l'air descend dans le conduit, la vitesse de l'air devient plus uniforme à travers le conduit et la pression statique augmente à mesure que la pression de vitesse diminue. Au point B de la figure 1, la vitesse de l'air est uniforme dans le conduit et faible par rapport à la vitesse de sortie (point A).

Rappelez-vous que TP = VP + SP. Étant donné que la pression totale (TP) dans le conduit au point B est à peu près la même qu'au point A, à mesure que la VP a diminué, la SP a augmenté. En d'autres termes, le système a gagné en pression statique. C'est la récupération statique. Le système a maintenant plus de potentiel pour surmonter la résistance dans le système et ainsi le système peut fournir plus d'air.

Longueur de conduit efficace à 100 % Au point B de la figure 1, la vitesse de l'air est uniforme sur toute la surface du conduit et a ralenti. C'est le point de récupération statique le plus élevé. La distance de A à B est appelée la longueur de conduit efficace à 100 %. Si possible, la sortie du ventilateur doit être conçue avec un conduit droit pour la longueur de conduit efficace à 100 % afin d'éliminer l'effet du système à la sortie. Le technicien doit essayer de maintenir un conduit droit à la sortie. Si possible, évitez de mettre un raccord près de la sortie du ventilateur.

Le calcul de la longueur de conduit efficace à 100 % dépend de la vitesse de l'air à la sortie du ventilateur :

Longueur de conduit efficace à 100 % = 2,5 x diamètre du conduit

Longueur de conduit efficace à 100 % = fpm/1000 x diamètre du conduit

La figure 2 ne montre qu'une partie d'un tableau pour les diamètres de conduits équivalents. Pour un tableau complet pour les conduits jusqu'à 90 pouces x 88 pouces, consultez la publication SMACNA HVAC Systems and Duct Design. Pour utiliser le tableau (Figure 2), localisez l'une des dimensions du conduit dans la colonne de gauche et l'autre dimension du conduit dans la rangée du haut. L'intersection des colonnes verticale et horizontale indique le diamètre équivalent. Par exemple, pour trouver le diamètre équivalent d'un conduit de 14 pouces x 12 pouces dans le tableau de la figure 2 :

1. Repérez 14 dans la colonne de gauche.

2. Repérez 12 dans la rangée du haut.

3. L'intersection de la colonne verticale et de la rangée horizontale indique 14,2, donc le conduit rond équivalent pour un conduit de 14 pouces x 12 pouces a un diamètre de 14,2 pouces.

Exemple : Quelle est la longueur de conduit efficace à 100 % pour une sortie de ventilateur mesurant 20 pouces x 14 pouces si la vitesse de l'air est de 3 500 fpm ?

1. Le tableau de la figure 2 montre que le diamètre de conduit équivalent pour un conduit de 20 pouces x 14 pouces est de 18,2 pouces.

2. Calculez la longueur de conduit efficace à 100 % :

Longueur de conduit efficace à 100 % = fpm/1000 x diamètre du conduit

Longueur de conduit efficace à 100 % = 3 500/1 000 x 18,2 pouces

Longueur de conduit efficace à 100 % = 63,7 pouces

Généralement, l'effet du système est le résultat de conditions moins qu'idéales à l'entrée ou à la sortie du ventilateur. Les quatre causes les plus courantes d'effet du système sur le ventilateur sont :

Une distribution inégale de la vitesse de l'air à l'entrée (Figure 6) provoque des turbulences dans le ventilateur et une diminution du débit d'air.

Rotation de l'air à l'entrée du ventilateur En plus de l'air entrant dans le ventilateur à vitesse égale à travers la zone d'entrée, l'air doit entrer dans l'entrée en ligne droite. Cela permet une distribution égale de l'air à toutes les pales du ventilateur. Souvent, des connexions d'entrée de ventilateur incorrectes font entrer l'air dans un mouvement de rotation.

Si la rotation est opposée à la rotation du ventilateur (Figure 8), le volume d'air et la pression peuvent être augmentés. Cependant, il y aura également une augmentation de la puissance de freinage requise qui est hors de proportion. Le coût de l'énergie en raison de l'augmentation de la puissance le rend économiquement peu pratique. De plus, il y aura des bruits d'air indésirables.

Obstructions à l'entrée ou à la sortie Tout ce qui entrave le flux d'air à la sortie ou à l'entrée du ventilateur aura un effet sur le système. Le matériau d'insonorisation dans le conduit installé trop près de la sortie du ventilateur peut être soufflé et obstruer le flux d'air. Une entrée de ventilateur trop proche de la paroi du plénum peut avoir un débit d'air restreint.

Les matériaux dans le plénum du ventilateur qui n'y appartiennent pas (tels que des échelles, des boîtes ou des rouleaux d'isolant) peuvent provoquer des turbulences et un flux d'air restreint qui se traduiront par un effet de système.

Transition progressive (évasé) à la sortie Si la performance d'un ventilateur est déficiente, il peut être possible d'installer un évasé (ev-a-say') conçu par le fabricant pour le ventilateur en question. Un évasé est une transition de conduit avec des côtés et un fond progressivement inclinés qui se connecte à la sortie du ventilateur et agrandit le conduit à la taille du conduit d'alimentation. Au fur et à mesure que la zone de conduit de la transition augmente, la vitesse de l'air (fpm) ralentit et devient uniforme sur toute la zone de transition, réalisant une récupération statique.

L'évasé est généralement plat en haut et s'incline très progressivement sur les côtés et en bas (Figure 9). En général, l'angle inclus pour les côtés est de 15 degrés et le bas s'incline vers le bas de 15 degrés (Figure 9). Si vous ne pouvez pas installer un évasé complet, faites ce que vous pouvez dans l'espace disponible.

Connexions d'entrée appropriées Pour des performances maximales, l'air doit entrer directement dans l'entrée du ventilateur, avec une vitesse uniforme sur toute la surface de l'entrée. Le raccord d'entrée idéal est un long conduit droit d'une longueur quatre fois supérieure au diamètre de l'entrée. Si un coude est requis, il doit y avoir une longueur de conduit droit entre l'entrée du ventilateur et le coude d'au moins deux fois le diamètre de l'entrée du ventilateur (Figure 10).

- Avec des coudes à gorge carrée, utiliser des aubes directrices (Figure 11).

- Avec des coudes à gorge arrondie, faites en sorte que le rayon de la gorge soit aussi grand que la largeur de la joue du coude, si possible.

Extrait et réimprimé de Fans and V-Belt Drives de Leo A. Meyer, l'un des livres de la série Indoor Environment Technician's Library publié par LAMA Books. Depuis plus de 30 ans, Meyer écrit et publie du matériel de formation pour l'industrie du CVC. Ses livres couvrent un large éventail de sujets, notamment le chauffage et la climatisation, la qualité de l'air intérieur, la tôlerie, les bases de l'électricité, la sécurité, etc. Pour plus d'informations, visitez www.lamabooks.com.

Date de parution : 25/07/2005