Calcul des conduits d'air selon la vitesse et le débit + méthodes de mesure du débit d'air dans les locaux

Un échange d'air équilibré est la base du bien-être et de la capacité de travail des personnes, n'est-ce pas ? Mais pour créer des conditions confortables dans les locaux résidentiels et industriels, il est important de calculer correctement les conduits d'air selon la vitesse et le débit et d'assurer un mode efficace de déplacement des flux d'air.

Nous allons maintenant vous expliquer ce qui est nécessaire pour le calcul des conduits d'air, quelles méthodes et appareils sont utilisés pour mesurer la vitesse du flux d'air.

Qu'est-ce qu'un conduit d'air ?

Conduit d'air – élément principal du système de distribution d'air. Il représente un ensemble de tuyaux métalliques ou plastiques disposés pour assurer l'équilibre aéraulique. Le principe de fonctionnement du conduit d'air consiste à alimenter et à extraire l'air à l'aide de ventilateurs spéciaux.

Caractéristiques de base du conduit d'air :

• forme (ronde ou rectangulaire) ;
• surface de section ;
• rigidité (flexibles, semi-flexibles et rigides).

Ces caractéristiques déterminent la performance du système de ventilation et sa fonctionnalité dans son ensemble.

Choisissez un conduit d'air à section rectangulaire si vous souhaitez le rendre discret. Un tel conduit d'air peut facilement être caché sur la surface supérieure des armoires.

Le choix correct des paramètres du conduit d'air en tenant compte de toutes les spécificités du local assurera son fonctionnement durable et efficace.

Algorithme de réalisation des calculs

Lors de la conception, du réglage ou de la modification d'un système de ventilation existant, les calculs du conduit d'air sont obligatoirement effectués. Ceci est nécessaire pour déterminer correctement ses paramètres en tenant compte des caractéristiques optimales de performance et de bruit dans les conditions actuelles.

Lors de la réalisation des calculs, les résultats des mesures de débit et de vitesse de l'air dans le canal d'air revêtent une grande importance.

Débit d'air – volume de masse d'air entrant dans le système de ventilation par unité de temps. En règle générale, cet indicateur se mesure en m³/h.

Vitesse de déplacement – grandeur qui indique la rapidité avec laquelle l'air se déplace dans le système de ventilation. Cet indicateur se mesure en m/s.

Si vous connaissez ces deux indicateurs, vous pouvez calculer la surface des sections circulaires et rectangulaires, ainsi que la pression nécessaire pour surmonter la résistance locale ou le frottement.

En élaborant le schéma, vous devez choisir l'angle de vue à partir de la façade du bâtiment située dans la partie inférieure du plan. Les conduits d'air sont représentés par des lignes épaisses continues.

Le plus souvent, l'algorithme de calcul suivant est utilisé :

1. Élaboration d'un schéma axonométrique listant tous les éléments.
2. Sur la base de ce schéma, la longueur de chaque canal est calculée.
3. Le débit d'air est mesuré.
4. La vitesse d'écoulement et la pression dans chaque section du système sont déterminées.
5. Le calcul des pertes par frottement est effectué.
6. À l'aide du coefficient approprié, le calcul des pertes de pression lors du franchissement de la résistance locale est effectué.

Lors de l'exécution des calculs sur chaque section du réseau de distribution d'air, des résultats différents sont obtenus. Toutes les données doivent être égalisées à l'aide de diaphragmes avec la branche de plus grande résistance.

Calcul de la surface de section et du diamètre

Le calcul correct de la surface des sections circulaires et rectangulaires est très important. Une taille de section inappropriée ne permettra pas d'assurer l'équilibre d'air nécessire.

Un conduit d'air trop grand prendra beaucoup de place et réduira la surface effective de la pièce. Si la taille des canaux est trop petite, des courants d'air apparaîtront car la pression d'écoulement augmentera.

Pour calculer la surface de section nécessire (S), vous devez connaître les valeurs du débit et de la vitesse de l'air.

La formule suivante est utilisée pour les calculs :

S = L/3600*V,

où L est le débit d'air (m³/h) et V est sa vitesse (m/s) ;

En utilissant la formule suivante, vous pouvez calculer le diamètre du conduit d'air (D) :

D = 1000*√(4*S/π), où

S – la surface de section (m²) ;

π – 3,14.

Si vous prévoyez d'installer des conduits d'air rectangulaires plutôt que circulaires, au lieu du diamètre, vous déterminez la longueur/largeur nécessire du canal d'air.

Toutes les valeurs obtenues sont comparées aux normes GOST et les produits les plus proches en diamètre ou en surface de section sont sélectionnés.

Lors du choix d'un tel conduit d'air, on prend en compte une section approximative. Le principe a*b ≈ S est utilisé, où a est la longueur, b – la largeur, et S – la surface de section.

Conformément aux normes, le rapport largeur/longueur ne doit pas dépasser 1:3. Il convient également d'utiliser le tableau des dimensions standard fourni par le fabricant.

Les dimensions les plus courantes pour les conduits rectangulaires sont : dimensions minimales 0,1 m x 0,15 m, maximales 2 m x 2 m. L'avantage des conduits ronds est qu'ils offrent une résistance moindre et, par conséquent, génèrent moins de bruit en fonctionnement.

Calcul de la perte de charge due à la résistance

Au fur et à mesure que l'air progresse dans le conduit, une résistance se crée. Pour la surmonter, le ventilateur de l'unité de traitement d'air génère une pression mesurée en Pascals (Pa).

La perte de charge peut être réduite en augmentant la section du conduit. Cela permet d'assurer une vitesse d'écoulement approximativement identique dans le réseau.

Pour sélectionner une unité de soufflage appropriée avec un ventilateur de la puissance nécessaire, il faut calculer la perte de charge due à la résistance locale.

Cette formule est utilisée :

P=R*L+Ei*V2*Y/2, où

R – perte de charge unitaire par frottement sur une section donnée du conduit ;

L – longueur de la section (m) ;

Ei – coefficient total de perte locale ;

V – vitesse de l'air (m/s) ;

Y – densité de l'air (kg/m³).

Les valeurs de R sont déterminées par les normes. Cette valeur peut également être calculée.

Si la section du conduit est ronde, la perte de charge par frottement (R) se calcule comme suit :

R = (X*D/B) * (V*V*Y)/2g, où

X – coefficient de frottement ;

L – longueur (m) ;

D – diamètre (m) ;

V – vitesse de l'air (m/s), et Y est sa densité (kg/m³) ;

g – 9,8 m/s².

Si la section n'est pas ronde mais rectangulaire, il faut substituer dans la formule un diamètre alternatif égal à D = 2AB/(A + B), où A et B sont les côtés.

Logiciel pour la réalisation des calculs

Tous les calculs peuvent être effectués manuellement, mais il est plus pratique et plus rapide d'utiliser des logiciels spécialisés.

Avec ces programmes, vous pouvez non seulement effectuer précisément les calculs nécessaires, mais aussi préparer des dessins.

Si nécessaire, vous pouvez utiliser un logiciel spécial pour effectuer les calculs. Cela évitera les erreurs possibles qui pourraient jouer un rôle fatal en cours d'exploitation. Les valeurs initiales sont entrées dans le programme et en quelques secondes, vous pouvez obtenir des résultats de calcul précis.

Vent–Calc – une application fonctionnelle pour le calcul des conduits d'air. Les calculs utilisent les valeurs du débit et de la vitesse de l'air, ainsi que de la température.

MagiCAD – effectue tous les types de calculs pour les réseaux techniques, les images sont présentées aux formats 2D et 3D.

GIDRV – un programme pour le calcul de tous les paramètres des conduits d'air. Il est possible de sélectionner toute combinaison de paramètres pour atteindre les meilleures performances.

Ducter 2.5 – un utilitaire qui calcule précisément les diamètres des sections des conduits d'air. Il est idéal pour la sélection de leurs types.

Les dessins réalisés dans ces programmes permettent de visualiser plus précisément le schéma de disposition de tous les composants du système et d'assurer leur fonctionnement le plus efficace.

Mesure de la vitesse et du débit d'air

Lors des mesures, il est important de choisir correctement les instruments et les méthodes, et de respecter les procédures de réalisation des mesures.

Appareils utilisés pour les mesures

Les types d'instruments de contrôle et de mesure suivants sont le plus souvent utilisés :

• anémomètre ultrasonique 3D – effectue des mesures basées sur le changement de fréquence sonore entre des points donnés ;
• tube de Pitot – enregistre la différence entre la pression statique et la pression totale ;
• Thermoanémomètre – détermine la vitesse du flux en fonction de la vitesse de diminution de la température du capteur.
• Anémomètre à hélice – effectue les mesures en fonction de la variation de la vitesse de rotation de l'hélice.
• Bolomètre – détermine le débit d'air par concentration du flux au point de mesure, la section étant établie au préalable.

De nombreux instruments de cette liste sont assez chers et rares. Vous pouvez les louer et effectuer les mesures vous-même, mais il est préférable de faire appel à un ingénieur de mise en service expérimenté qui connaît toutes les nuances du travail de mesure.

Le tube de Pitot est utilisé avec des capteurs. C'est un instrument simple d'utilisation. Le tube est orienté avec son extrémité ouverte face au flux d'air, et son autre extrémité est connectée à un manomètre.

La mesure de la vitesse est nécessaire non seulement pour effectuer les calculs, mais aussi pour contrôler les paramètres hygiéniques de l'air dans le local. Au fil du temps, il se produit inévitablement une contamination des conduits de ventilation et des conduits d'air.

Dans ces cas, les raccords peuvent se désétanchéifier, les performances de l'équipement diminuent. De plus, les mesures sont nécessaires lors de la maintenance planifiée, du nettoyage et de la réparation du système de ventilation.

Lors de l'exécution des mesures, il faut respecter un certain nombre de règles. Premièrement, la vitesse de l'air est réglementée par les normes et standards de construction. Il faut se référer à ces valeurs.

De légers écarts par rapport à ces paramètres sont autorisés en présence de circonstances techniques particulières. Par exemple, lors de l'installation d'équipements, de travaux de réparation, etc.

Deuxièmement, lors des mesures, il faut également tenir compte des normes des facteurs associés – les niveaux de bruit et de vibration, qui sont indiqués dans les documents réglementaires.

Le dépassement de ces normes indique des défauts du système de ventilation. La vitesse de l'air ne doit avoir aucune influence sur ces indicateurs.

Méthodes de réalisation des mesures de débit d'air

Lors de la phase de mise en service, il est impératif d'effectuer des mesures du débit volumique d'air dans le système de ventilation et de climatisation. Cela permettra un réglage de qualité du système et son fonctionnement ininterrompu.

Ces mesures sont effectuées directement dans le conduit d'air ou sur la grille d'entrée. Il existe plusieurs méthodes simples.

Mesures sur les diffuseurs de plafond

Le plus souvent, pour les mesures selon cette méthode, on utilise un bolomètre. Il faut fermer le diffuseur, et appliquer le confuseur supérieur au plafond. Il faut mesurer à la fois le volume total d'extraction d'air de la pièce, et le flux de soufflage.

Le bolomètre se distingue par sa grande précision grâce au redresseur de flux intégré qui réduit le risque d'erreur. Bien que l'appareil paraisse encombrant, il est assez léger – son poids ne dépasse pas 3 kg

Dans certaines sources, il est recommandé d'utiliser une sonde pour les mesures, en l'insérant dans l'espace entre les lamelles du diffuseur afin d'obtenir un résultat moyen.

Cette approche n'est pas efficace pour deux raisons :

1. La turbulance des flux est très élevée, donc on ne peut pas voir le débit réel.
2. Il est impossible d'aligner la sonde correctement avec le flux. Les résulats de mesure seront dans tous les cas faussés.

Ainsi, il ne faut pas perdre son temps avec des manipulaions inutiles de la sonde. Il existe des méthodes de mesure bien plus simples et précises.

Il existe une autre méthode pour effectuer des mesures selon cette technique. Elle nécessite un tronçon droit et un flux uniforme. Les mesures sont efectuées à travers des trous préalablement percés.

Cette méthode se distingue par sa grande précision, mais les condiions pour sa mise en œuvré ne sont pas toujours réunies. Il n'y a pas partout des tronçons droits, il est parfoi impossible de préarer deux trous pour les mesures. De plus, pour réaliser cette méthode, il faut pluisieurs persones : l'une doit efectuer les mesures, l'autre tenir l'écabeau, etc.

Compte tenu de tout ce qui précède, si vous souhaitez obtenir un résultat rapide et précis sans fournir d'efforts excessifs, utilisez un bolomètre.

Mesures sur la grille de venilation

Pour effectuer les opérations de contrôle et de mesure selon cette méthode, on utilise un thermoanémomètre avec une hélice de 60 à 100 mm de diamètre. L'hélice doit être proportionnée aux dimensions de la grille.

Le thermoanémomètre est un appareil multifonctionnel qui peut être utilisé non seulement pour mesurer la vitesse de l'air, mais aussi pour d'autres paramètres. Un tel appareil sera très utile à la maison. Lors de l'achat d'un thermoanémomètre, il est préférable de choisir un appareil doté d'une fonction d'analyse et de documentation des données.

Cette méthode garantit une grande précision des résultats avec un nombre minimal de mesures. Pour accéder aux endroits difficiles d'accès, vous pouvez utiliser une rallonge spéciale ou une sonde télescopique.

Mesures dans le conduit d'air

Pour effectuer les mesures, un orifice de travail spécialement réalisé dans la paroi du conduit d'air est utilisé.

Il est important de respecter les conditions suivantes :

• la taille de la section de cet orifice doit correspondre exactement au diamètre de la sonde ;
• L'emplacement des mesures doit être choisi avec soin. L'orifice doit être percé uniquement sur une section droite dont la longueur doit être d'au moins 5 diamètres du conduit. L'orifice doit être positionné de sorte que la distance avant lui soit égal à 3 diamètres, et après lui à2 diamètres du tube.

Pour effectuer des mesures à l'intérieur du conduit, il faut utiliser un appareil avec une hélice d'un diamètre de 16 à 25 mm. Si le conduit est situé en hauteur, une sonde télescopique ou une rallonge viendra à votre secours.

Règles d'utilisation des dispositifs de mesure

Lors de la mesure de la vitesse et du débit d'air dans un système de ventilation et de climatisation, il est nécessaire de choisir correctement les appareils et de respecter les règles d'utilisation suivantes.

Cela permettra d'obtenir des résultats précis du calcul du conduit d'air, ainsi que de dresser un tableau objectif du système de ventilation.

Pour enregistrer les valeurs moyennes du débit, il est nécessaire d'effectuer plusieurs mesures. Leur nombre dépend du diamètre du tuyau ou de la taille des côtés si le conduit est de forme rectangulaire.

Respectez la plage de température indiquée dans le manuel de l'appareil. Veillez également à la position du capteur de la sonde. Il doit toujours être orienté exactement face au flux d'air.

Si cette règle n'est pas respectée, les résultats des mesures seront faussés. Plus l'écart du capteur par rapport à la position idéale est grand, plus l'erreur est élevée.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Aménagement de la ventilation de la maison :

Ainsi, il est très important de respecter les règles de mesure, car la moindre erreur peut affecter les résultats des calculs.

Des calculs corrects du conduit permettront de choisir sa configuration optimale et les composants nécessaires, garantisant ainsi un fonctionnement ininterrompu et efficace de la ventilation.

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