| Tratto | Forma | Portata d’aria, m³/h | Velocità selezionata, m/s | Area richiesta, m² | Lunghezza del tratto, m | Dimensione richiesta, mm | Dimensione selezionata, mm | Diametro equivalente, mm | Velocità reale, m/s | Perdite per 1 m, Pa/m | Perdite per attrito, Pa | Elementi locali | Somma Σζ | Pressione dinamica Pd, Pa | Perdite locali, Pa | Perdite totali, Pa |
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Metodo di calcolo della canalizzazione dell'aria
Questo calcolatore esegue il calcolo aerodinamico dei tratti di una canalizzazione dell'aria. Seleziona la dimensione del condotto in base alla portata d’aria e a una velocità scelta, quindi calcola le perdite di pressione per attrito e per resistenze locali. Il risultato aiuta a stimare le perdite totali per ciascun tratto e a confrontare dimensioni alternative.
Riferimenti e raccomandazioni
Norme e base di riferimento
EN 16798-3 è comunemente utilizzata come base per la progettazione dei sistemi di ventilazione degli edifici, la scelta delle portate di progetto e i principi generali di calcolo della rete.
EN 12237 e EN 1507 sono utilizzate per i requisiti dei condotti circolari e rettangolari, incluse le tolleranze e le classi di tenuta all’aria. Questo è importante nell’interpretazione dei risultati perché perdite e qualità di installazione influenzano la portata reale e le perdite di pressione.
ISO 5801 è utilizzata per le prove prestazionali dei ventilatori e per confrontare la pressione disponibile del ventilatore con le perdite di sistema calcolate.
Velocità dell’aria e come viene determinata la velocità selezionata
Intervalli tipici di velocità sono riferimenti pratici. Per la ventilazione naturale si utilizzano spesso 1-2 m/s. Per la ventilazione meccanica, gli intervalli comuni sono: residenziale 2-4 m/s, uffici 3-6 m/s, ambienti industriali 6-12 m/s.
Velocità selezionata v viene assunta come valore medio dell’intervallo scelto quando la velocità non è inserita manualmente. Questo valore viene poi usato per calcolare l’area di sezione necessaria e la dimensione iniziale del condotto.
Area richiesta e geometria del condotto
Area di sezione A si calcola dalla portata Q e dalla velocità selezionata v.
A = (Q / 3600) / v
Qui Q è in m3/h, v in m/s e A in m2. La divisione per 3600 converte m3/h in m3/s.
Condotto circolare ottiene il diametro dall’area.
d = sqrt(4A / π)
Condotto rettangolare viene selezionato dall’area e dal rapporto tra i lati scelto. Un rapporto comune è h/b nell’intervallo 1-4. Con la condizione h·b = A, i lati si ottengono dal rapporto scelto e dall’area richiesta.
Condotto quadrato ottiene il lato come sqrt(A).
Diametro equivalente e velocità reale
Diametro equivalente deq è usato per calcolare le perdite per attrito nei condotti non circolari. Per un condotto circolare, deq è uguale al diametro reale. Per un rettangolo o un quadrato si usa il diametro idraulico.
deq = 2ab / (a + b)
Qui a e b sono in mm. Nel calcolo, deq viene poi convertito in metri.
Velocità reale va viene calcolata usando la dimensione nominale selezionata perché l’area reale dopo l’arrotondamento differisce dall’area richiesta.
va = (Q / 3600) / Aa
Perdite per attrito
Proprietà dell’aria sono assunte come costanti: densità ρ = 1.2041 kg/m³, viscosità cinematica ν = 0.000015 m²/s.
Numero di Reynolds Re definisce il regime di flusso e influenza il fattore di attrito.
Re = va · deq / ν
Fattore di attrito λ viene calcolato con un’approssimazione che considera la rugosità ε e Re.
λ = 0.1 · ( (ε / deq) + (100 / Re) )0.25
Qui ε è in mm e deq in mm, quindi ε/deq è adimensionale.
Perdita per attrito per metro R′ si calcola dall’equazione di Darcy-Weisbach in forma di pressione.
R′ = (λ / deq) · (ρ · va2 / 2)
Qui deq è in metri e R′ è in Pa/m. La perdita per attrito su un tratto di lunghezza L è R = R′ · L in Pa.
Correzione di rugosità b in questo calcolatore è tipicamente 1.0 per i valori ε comuni dell’elenco materiali. La perdita totale per attrito del tratto è assunta come R = R′ · L · b.
Resistenze locali e come viene determinata la perdita finale
Pressione dinamica Pd viene calcolata dalla velocità reale.
Pd = ρ · va2 / 2
Coefficiente totale di perdite locali Σζ è la somma dei valori ζ per tutti gli elementi locali del tratto, includendo la quantità di ciascun elemento.
Σζ = ζ1·n1 + ζ2·n2 + …
Perdita locale di pressione Z si calcola così.
Z = Pd · Σζ
Perdita totale di pressione ΔP del tratto è la somma delle perdite per attrito e delle perdite locali.
ΔP = R + Z
Criterio di scelta è semplice. Se la dimensione nominale scelta porta a una velocità reale più alta, aumentano sia R sia Z. Nel confronto delle opzioni è comune vedere come la dimensione influisce su va, poi su ΔP per tratto e infine sommare le perdite dell’intera rete.
FAQs
Perché le perdite di pressione diminuiscono molto quando aumenta la dimensione del condotto
Con una sezione maggiore, la velocità reale va diminuisce. Sia le perdite per attrito sia le perdite locali dipendono da va2, quindi anche una piccola riduzione della velocità può dare una diminuzione sensibile della perdita di pressione.
Cosa conta di più, le perdite per attrito o le resistenze locali
Dipende dal tracciato. Nei tratti lunghi e rettilinei spesso dominano le perdite per attrito. Nelle reti con molti gomiti, derivazioni, griglie e serrande, il contributo di Σζ può essere comparabile o anche dominante, soprattutto nei tratti corti.
Cosa significa Σζ e da dove vengono i coefficienti ζ
Σζ è la somma dei coefficienti di perdita locale per tutti gli elementi del tratto. I valori ζ si ricavano da tabelle di perdite locali e dai dati dei produttori. È importante usare ζ per la geometria corretta del raccordo e per la condizione operativa, perché per alcuni dispositivi ζ varia molto con la posizione e la portata.
Perché la portata è in m³/h mentre la perdita di pressione è in Pa
m³/h è una unità pratica per il dimensionamento della ventilazione e per il lavoro di progetto. La perdita di pressione in pascal è l’unità standard per la richiesta di pressione della rete e per il confronto con la curva del ventilatore. Nel calcolo, la portata viene convertita in m³/s dividendo per 3600.
Posso selezionare un ventilatore direttamente da questi risultati
Il calcolo mostra le perdite di pressione per tratto e aiuta a stimare la perdita totale del sistema. Per la selezione del ventilatore si considerano anche le perdite dovute ad apparecchiature, filtri, silenziatori e un margine per l’imbrattamento. Il punto di funzionamento viene poi determinato dalla perdita totale e dalla portata richiesta e confrontato con la curva del ventilatore secondo ISO 5801.