| Tronçon | Forme | Débit d’air, m³/h | Vitesse choisie, m/s | Surface requise, m² | Longueur du tronçon, m | Dimension requise, mm | Dimension choisie, mm | Diamètre équivalent, mm | Vitesse réelle, m/s | Pertes par 1 m, Pa/m | Pertes par frottement, Pa | Éléments locaux | Somme Σζ | Pression dynamique Pd, Pa | Pertes locales, Pa | Pertes totales, Pa |
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Méthode de calcul de la gaine de ventilation
Ce calculateur réalise le calcul aéraulique de tronçons d’un réseau de conduits de ventilation. Il choisit une dimension de conduit à partir du débit d’air et d’une vitesse choisie, puis calcule les pertes de pression par frottement et par pertes singulières. Le résultat aide à estimer les pertes totales par tronçon et à comparer des dimensions alternatives.
Repères et recommandations
Normes et base de référence
EN 16798-3 est couramment utilisée comme base pour le dimensionnement des systèmes de ventilation des bâtiments, le choix des débits de calcul et les principes généraux de calcul des réseaux.
EN 12237 et EN 1507 sont utilisées pour les exigences relatives aux conduits circulaires et rectangulaires, notamment les tolérances et les classes d’étanchéité. C’est important pour interpréter les résultats, car les fuites et la qualité de pose influencent le débit réel et les pertes de pression.
ISO 5801 est utilisée pour les essais de ventilateurs et pour comparer la pression disponible du ventilateur avec les pertes calculées du système.
Vitesse de l’air et détermination de la vitesse choisie
Plages de vitesses typiques sont des repères pratiques. Pour la ventilation naturelle, on utilise souvent 1-2 m/s. Pour la ventilation mécanique, les plages courantes sont: résidentiel 2-4 m/s, bureaux 3-6 m/s, locaux industriels 6-12 m/s.
Vitesse choisie v est prise comme la valeur médiane de la plage sélectionnée si la vitesse n’est pas saisie manuellement. Cette valeur sert ensuite à calculer la section nécessaire et la dimension initiale du conduit.
Section requise et géométrie du conduit
Section A est calculée à partir du débit d’air Q et de la vitesse choisie v.
A = (Q / 3600) / v
Ici Q est en m3/h, v en m/s et A en m2. La division par 3600 convertit m3/h en m3/s.
Conduit circulaire obtient le diamètre à partir de la section.
d = sqrt(4A / π)
Conduit rectangulaire est choisi à partir de la section et du rapport de côtés sélectionné. Un rapport courant est h/b dans la plage 1-4. Avec la condition h·b = A, les côtés sont déterminés à partir du rapport et de la section requise.
Conduit carré obtient le côté comme sqrt(A).
Diamètre équivalent et vitesse réelle
Diamètre équivalent deq est utilisé pour calculer les pertes par frottement dans les conduits non circulaires. Pour un conduit circulaire, deq est égal au diamètre réel. Pour un rectangle ou un carré, on utilise le diamètre hydraulique.
deq = 2ab / (a + b)
Ici a et b sont en mm. Dans le calcul, deq est ensuite converti en mètres.
Vitesse réelle va est calculée avec la dimension nominale retenue, car la section réelle après arrondi diffère de la section requise.
va = (Q / 3600) / Aa
Pertes par frottement
Propriétés de l’air sont prises comme constantes: densité ρ = 1.2041 kg/m³, viscosité cinématique ν = 0.000015 m²/s.
Nombre de Reynolds Re définit le régime d’écoulement et influence le facteur de frottement.
Re = va · deq / ν
Facteur de frottement λ est calculé par une approximation qui tient compte de la rugosité ε et de Re.
λ = 0.1 · ( (ε / deq) + (100 / Re) )0.25
Ici ε est en mm et deq en mm, donc ε/deq est sans dimension.
Perte linéaire par mètre R′ est calculée à partir de l’équation de Darcy-Weisbach sous forme pression.
R′ = (λ / deq) · (ρ · va2 / 2)
Ici deq est en mètres et R′ en Pa/m. La perte linéaire pour une longueur L est R = R′ · L en Pa.
Correction de rugosité b est généralement 1.0 dans ce calculateur pour les valeurs ε courantes de la liste des matériaux. La perte linéaire totale du tronçon est prise comme R = R′ · L · b.
Pertes singulières et détermination de la perte finale
Pression dynamique Pd est calculée à partir de la vitesse réelle.
Pd = ρ · va2 / 2
Coefficient total de pertes singulières Σζ est la somme des ζ de tous les éléments singuliers du tronçon, en tenant compte de la quantité de chaque élément.
Σζ = ζ1·n1 + ζ2·n2 + …
Perte singulière de pression Z est calculée comme suit.
Z = Pd · Σζ
Perte totale de pression ΔP du tronçon est la somme des pertes linéaires et des pertes singulières.
ΔP = R + Z
Principe de choix est simple. Si la dimension nominale retenue conduit à une vitesse réelle plus élevée, R et Z augmentent. Pour comparer des options, on examine souvent l’effet de la dimension sur va, puis sur ΔP par tronçon, puis on additionne les pertes sur l’ensemble du réseau.
FAQs
Pourquoi les pertes de pression diminuent fortement quand la section du conduit augmente
Avec une section plus grande, la vitesse réelle va diminue. Les pertes linéaires et singulières dépendent de va2, donc même une faible baisse de vitesse peut entraîner une réduction notable des pertes de pression.
Qu’est-ce qui compte le plus, les pertes par frottement ou les pertes singulières
Cela dépend du tracé. Dans les longues portions droites, les pertes par frottement dominent souvent. Dans les réseaux avec de nombreux coudes, tés, grilles et registres, la contribution de Σζ peut être comparable ou dominante, surtout sur des tronçons courts.
Que signifie Σζ et d’où viennent les coefficients ζ
Σζ est la somme des coefficients de pertes singulières de tous les éléments du tronçon. Les valeurs ζ proviennent de tables de pertes singulières et des données fabricants. Il est important d’utiliser ζ pour la bonne géométrie et le bon état de fonctionnement, car ζ varie fortement avec la position et le débit pour certains dispositifs.
Pourquoi le débit est en m³/h alors que la perte de pression est en Pa
m³/h est une unité pratique pour le dimensionnement des réseaux de ventilation. La perte de pression en pascals est l’unité standard pour le besoin en pression du réseau et la comparaison avec la courbe du ventilateur. Dans le calcul, le débit est converti en m³/s en divisant par 3600.
Peut-on choisir un ventilateur directement à partir de ces résultats
Le calcul indique les pertes de pression par tronçon et aide à estimer la perte totale du système. Pour choisir un ventilateur, on prend aussi en compte les pertes des équipements, filtres, silencieux et une réserve d’encrassement. Le point de fonctionnement est ensuite déterminé à partir de la perte totale et du débit requis, puis comparé à la courbe du ventilateur selon ISO 5801.