Comment déterminer la pression du ventilateur : méthodes pour mesurer et calculer la pression dans le système de ventilation

Si vous accordez suffisamment d'attention au confort de votre maison, vous conviendrez probablement que la qualité de l'air doit être l'une des priorités. L'air frais est bénéfique pour la santé et la réflexion. Une pièce qui sent bon peut accueillir des invités sans honte. Aérer chaque pièce dix fois par jour n'est pas une tâche facile, n'est-ce pas ?

Beaucoup dépend du choix du ventilateur et avant tout de sa pression. Mais avant de déterminer la pression du ventilateur, il faut se familiariser avec certains paramètres physiques. Lisez-les dans notre article.

Grâce à ntre matériau, vous étudierez les formules, découvrirez les types de pression dans le système de ventilation. Nous vous avons fourni des informations sur la pression totale du ventilateur et sur deux méthodes pour la mesurer. En fin de compte, vous pourrez mesurer tous les paramètres par vous-même.

Pression dans le système de ventilation

Pour que la ventilation soit efficace, il faut bien choisir la pression du ventilateur. Il existe deux options pour mesurer soi-même la pression. La première méthode est directe : on mesure la pression à différents endroits. La deuxième option consiste à calculer 2 types de pression parmi 3 et à en déduire la valeur inconnue.

La pression (également appellée charge) peut être statique, dynamique (de vistesse) et totale. Selon ce derneer indicateur, on distinge trois catégoris de ventilateurs.

À la première catégorie appartiennent les appareils avec une charge < 1 kP, à la deuxième — 1–3 kP et plus, à la troisième — plus de 3–12 kP et au-delà. Dans les bâtiments résidentiels, on utilise des appareils de la première et de la deuxième catégorie.

Caractéristque aérodynamique des ventilateurs axiaux sur le graphique : Pv — pression totale, N — puissance, Q — débit d'air, η — rendement, u — vitesse, n — fréquence de rotation

Dans la documentation technique du ventilateur, on indique généralement les indicateurs aérodynamiques, y compris la pression totale et statique à un débit spécifique. Dans la pratique, les paramètres «d'usine» et réels ne conrcident souvent pas, et cela est dû aux caractéristiques constructives des systèmes de ventilation.

Il existe des normes internationales et nationales visant à améliorer la précision des mesures dans des conditions de laboratoire.

En Russie, on applique généralement les méthodes A et C, pour lesquelles la pression de l'air après le ventilateur est déterminée indirectement, en fonction du débit établi. Dans différentes méthodes, la surface de sortie inclut ou n'inclut pas le moyeu de la roue.

Formules pour le calcul de la pression du ventilateur

La pression représente le rapport entre les forces agissantes et la surface sur laquelle elles sont appliquées. Dans le cas d'un conduit de ventilation, il s'agit de l'air et de la section.

Le flux dans le conduit se distribue de manière non uniforme et ne passe pas perpendiculairement à la coupe transversale. Il ne sera pas possible de déterminer la pression exacte par une seule mesure ; il faudra chercher la valeur moyenne en plusieurs points. Il faut le faire à la fois pour l'entrée et la sortie de l'appareil de ventilation.

Les ventilateurs axiaux sont utilisés séparément et dans les conduits d'air ; ils fonctionnent efficacement là où il faut déplacer de grandes masses d'air à une pression relativement basse.

La pression totale du ventilateur est déterminée par la formule Pp = Pp (sortie) – Pp (entrée), où :

• Pp (sortie) — pression totale en sortie de l'appareil ;
• Pp (entrée) — pression totale en entrée de l'appareil.

Pour la pression statique du ventilateur, la formule diffère légèrement.

Elle s'écrit comme Pst = Pst (sortie) – Pp (entrée), où :

• Pst (sortie) — pression statique en sortie de l'appareil ;
• Pp (entrée) — pression totale en entrée de l'appareil.

La pression statique ne reflète pas la quantité d'énergie nécessaire pour la transmettre au système, mais sert de paramètre supplémentaire permettant de connaître la pression totale. Ce dernier indicateur est le critère principal pour le choix du ventilateur, qu'il soit domestique ou industriel. La diminution de la pression totale reflète une perte d'énergie dans le système.

La pression statique dans le conduit de ventilation lui-même est obtenue à partir de la différence de pression statique à l'entrée et à la sortie de la ventilation : Pst = Pst 0 – Pst 1. Il s'agit d'un paramètre secondaire.

Les concepteurs fournissent les paramètres en tenant compte d'un léger colmatage ou sans celui-ci : l'image montre la différence de pression statique du même ventilateur dans différents réseaux de ventilation.

Le bon choix d'un appareil de ventilation comporte les nuances suivantes :

• le calcul du débit d'air dans le système (m³/s) ;
• la sélection de l'appareil sur la base de ce calcul ;
• la détermination de la vitesse en sortie selon le ventilateur choisi (m/s) ;
• le calcul de Pp de l'appareil ;
• la mesure de la pression statique et dynamique pour comparaison avec la pression totale.

Pour calculer l'emplacement de la mesure de la pression, on se base sur le diamètre hydraulique du conduit d'air. Il est déterminé par la formule : D = 4F / P. F est la section de la conduite, et P est son périmètre. La distance pour déterminer l'emplacement de la mesure à l'entrée et à la sortie est mesurée par un nombre de D.

Comment calculer la pression dans la ventilation ?

La pression totale à l'entrèe est mesurée dans une section transversale du conduit de ventilation située à une distance de deux diamètres hydrauliques du conduit (2D). Idéalement, un tronçon droit du conduit d'une longeur d'au moins 4D et un écoulement non perturbé doivent se trouver avant le point de mesur.

En pratique, les conditions décrites ci-dessus sont rarement réunies, et on installe alors un honeycomb avant le point souhaité, qui redresse le flux d'air.

Ensuite, on introduit un capteur de pression totale dans le système de ventilation : en plusieurs points de la section, l'un après l'autre – au moins 3 points. On calcule la moyenne des valeures obtenues. Pour les ventilateurs à entrée libre, la pression d'entrée P correspond à la pression ambiante, et la pression différentielle est alors nulle.

Schéma du capteur de pression totale : 1 — tube récepteur, 2 — convertisseur de pression, 3 — chambre de stagnation, 4 — support, 5 — canal annulaire, 6 — bord d'attaque, 7 — grille d'entrée, 8 — normalisateur, 9 — enregistreur du signal de sortie, α — angle au sommet, h — profondeur des creux.

Si l'on mesure un flux d'air fort, il faut déterminer la vitesse à partir de la pression, puis la comparer à la taille de la section. Plus la vitesse par unité de surface est élevée et plus la surface elle-même est grande, plus le ventilateur est performant.

La pression totale à la sortie est un concept complexe. Le flux sortant a une structure hétérogène, qui dépend également du mode de fonctionnement et du type d'appareil. L'air à la sortie présente des zones de mouvement de retur, ce qui complique le calcule de la pression et de la vitesse.

Il ne sera pas possible d'établir une loi pour le moment d'apparition d'un tel mouvement. L'hétérogénéité de l'écoulement atteint 7 à 10 D, mais cet indicateur peut être réduit par des griles redresseuses.

Le tube de Prandtl est une version améliorée du tube de Pitot : les capteurs sont fabriqués en deux versions — pour des vitesses inférieures et supérieures à 5 m/s.

Parfois, à la sortie du dispositive de ventilation, il y a un coude rotatif ou un diffureur de décollement. Dans un tel cas, l'écoulement sera encor plus hétérogène.

La pression est alors mesurée selon la méthode suivante :

1. On choit la première section aprés le ventilateur et on la sonde avec une sonde. On mesure la pression totale moyenne et le débit en plusieurs points. On compare ensuite ce dernier avec le débit à l'entrée.
2. Ensuite, on choit une section supplémentaire — sur le tronçon droit le plus proche aprés la sortie du dispositife de ventilation. On mesure 4 à 6 D depuis le déut de ce tronçon, et si la longueur du tronçon est inférieure, on choit la section au point le plus éloigné. Ensuite, on pend la sonde et on détermine le débit et la pression totale moyenne.

On sustrait les pertes calcluées sur le tronçon après le ventilateur de la pression totale moyenne à la section supplémentaire. On obtient la pression totale à la sortie.

Ensuite, on compar le débit à l'entrèe, ainsi qu'à la première et à la section supplémentaries à la sortie. On doit considérer comme correct l'indicateur d'entrèe et l'un des indicateurs de sortie — le plus proche en valeure.

Il se peut qu'il n'y ait pas de segment rectiligne de la longueur souhaitée. Vous choisissez alors une section qui divise la zone de mesure en parties selon un rapport de 3 pour 1. La plus grande de ces parties doit être située plus près du ventilateur. Vous ne devez pas effectuer de mesures dans les diaphragmes, les registres, les coudes ou d'autres raccords perturbant l'air.

Les différences de pression peuvent être enregistrées à l'aide de manomètres, de vacuomètres selon GOST 2405-88 et de manomètres différentiels selon GOST 18140-84 avec une classe de précision de 0,5 à 1,0.

Dans le cas des ventilateurs de toit, Pp est mesuré uniquement à l'entrée, et la pression statique est déterminée à la sortie. Le flux de vitesse après le dispositif de ventilation est presque entièrement perdu.

Nous vous recommandons également de lire notre article sur le choix des tuyaux de ventilation.

Caractéristques du calcul de la pression

La mesure de la pression dans l'air ambiant est compliquée en raison de ses paramètres qui changent rapidement. Il est recommandé d'acheter des manomètres électroniques avec une fonction de moyenne des résultats obtenus par unité de temps. Si la pression est brusquement fluctuante (pulsatoire), des amortisseurs qui lissent les variations seront utiles.

Vous devez vous souvenir de ces régularités :

• La pression totale est la somme de la pression statique et de la pression dynamique.
• La pression totale du ventilateur doit être égale aux pertes de charge du réseau de ventilation.

Mesurer la pression statique à la sortie ne sera pas difficile. Pour ce faire, utilisez un tube de pression statique : insérez une extrémité dans le manomètre différentiel et dirigez l'autre vers la section à la sortie du ventilateur. À partir de la pression statique, calculez la vitesse du flux à la sortie de l'appareil de ventilation.

La pression dynamique est également mesurée à l'aide d'un manomètre différentiel. Des tubes de Pitot-Prandtl sont connectés à ses raccords. À une extrémité, on connecte le tube pour la pression totale, et à l'autre, pour la pression statique. Le résultat obtenu sera égal à la pression dynamique.

Pour connaître les pertes de pression dans le conduit d'air, vous pouvez surveiller la dynamique du flux : dès que la vitesse de l'air augmente, la résistance du réseau de ventilation s'accroît. La pression est perdue à cause de cette résistance.

Anémomètres et thermo-anémomètres mesurent la vitesse d'écoulement dans un conduit d'air à des valeurs jusqu'à 5 m/s ou plus. L'anémomètre doit être choisi selon GOST 6376—74.

Lorsque la vitesse du ventilateur augmente, la pression statique diminue, tandis que la pression dynamique augmente proportionnellement au carré de l'augmentation du débit d'air. La pression totale ne changera pas.

Avec un dispositif correctement choisi, la pression dynamique varie directement proportionnellement au carré du débit, tandis que la pression statique varie inversement proportionnellement. Dans ce cas, la quantité d'air utilisé et la charge du moteur électrique, si elles augmentent, le feront de manière insignifiante.

Quelques exigences pour le moteur électrique :

• faible couple de démarrage — en raison du fait que la consommation d'énergie varie en fonction de la variation du nombre de tours appliqué au cube ;
• grand stock;
• fonctionnement à puissance maximale pour une plus grande économie.

La puissance du ventilateur dépend de la pression totale, ainsi que du rendement et du débit d'air. Ces deux derniers indicateurs sont corrélés à la capacité de débit du système de ventilation.

Lors de sa conception, il faudra établir des priorités. Prendre en compte les coûts, les pertes de volume utile des pièces, le niveau de bruit.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Aperçu des grandeurs physiques nécessaires aux mesures :

Rôle de la pression dans le réseau de ventilation :

Le ventilateur est une construction simple en forme de roue à pales. Il constitue en même temps la partie principale du système de ventilation. Cet appareil mécanique influence la pression dans le conduit et détermine l'efficacité de la ventilation.

Si vous souhaitez calculer la pression du ventilateur, familiarisez-vous avec des grandeurs telles que la vitesse, le débit d'air, la puissance. Vous comprendrez mieux l'essence des mesures. Le principal indicateur, la pression totale, mesurez-le selon les schémas que nous avons décrits.

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