Calcolo dei condotti dell'aria in base a velocità e portata + metodi di misurazione della portata d'aria negli ambienti

Il ricambio d'aria bilanciato è la base del buon benessere e della capacità lavorativa delle persone. Non è vero? Ma per creare condizioni confortevoli in ambienti residenziali e industriali, è importante eseguire correttamente il calcolo dei condotti d'aria per velocità e portata e garantire un regime efficace di movimento dei flussi d'aria.

Successivamente, illustreremo cosa serve per il calcolo dei condotti d'aria, quali metodi e strumenti vengono utilizzati per misurare la velocità del flusso d'aria.

Che cos'è un condotto d'aria?

Condotto d'aria – elemento principale del sistema di distribuzione dell'aria. Rappresenta un insieme di tubi metallici o plastici, posizionati per garantire il bilanciamento dell'aria. Il principio di funzionamento del condotto d'aria consiste nell'immissione e nell'estrazione dell'aria mediante appositi ventilatori.

Caratteristiche di base del condotto d'aria:

• forma (circolare o rettangolare);
• area della sezione trasversale;
• rigidità (flessibili, semiflessibili e rigidi).

Da queste caratteristiche dipendono le prestazioni del sistema di ventilazione e la sua funzionalità in generale.

Scelga un condotto d'aria con sezione rettangolare se per Lei è importante renderlo poco visibile. Questo condotto d'aria è facile da nascondere sulla superficie superiore degli armadi.

La corretta selezione dei parametri del condotto d'aria tenendo conto di tutte le caratteristiche dell'ambiente garantirà un funzionamento duraturo ed efficace.

Algoritmo per l'esecuzione dei calcoli

Nella progettazione, regolazione o modifica di un sistema di ventilazione già esistente, vengono necessariamente eseguiti i calcoli del condotto d'aria. Ciò è necessario per determinarne correttamente i parametri tenendo conto delle caratteristiche ottimali di prestazioni e rumore nelle condizioni attuali.

Nell'esecuzione dei calcoli, i risultati delle misurazioni della portata e della velocità del movimento dell'aria nel condotto d'aria hanno grande importanza.

Portata d'aria – volume della massa d'aria che entra nel sistema di ventilazione per unità di tempo. Di solito, questo indicatore viene misurato in m³/h.

Velocità di movimento – grandezza che indica quanto velocemente l'aria si muove nel sistema di ventilazione. Questo indicatore viene misurato in m/s.

Se si conoscono questi due parametri, è possibile calcolare l'area delle sezioni circolari e rettangolari, nonché la pressione necessaria per superare la resistenza locale o l'attrito.

Nel compilare lo schema, è necessario scegliere un punto di vista dalla facciata dell'edificio che si trova nella parte inferiore della planimetria. I condotti dell'aria vengono rappresentati con linee spesse continue.

Il più delle volte si utilizza il seguente algoritmo di calcolo:

1. Redazione di uno schema assonometrico in cui sono elencati tutti gli elementi.
2. Sulla base di questo schema si calcola la lunghezza di ciascun canale.
3. Si misura la portata d'aria.
4. Si determinano la velocità del flusso e la pressione in ogni tratto del sistema.
5. Si esegue il calcolo delle perdite per attrito.
6. Utilizzando il coefficiente opportuno, si esegue il calcolo delle perdite di pressione nel superare la resistenza locale.

Durante l'esecuzione dei calcoli su ogni tratto della rete di distribuzione dell'aria si ottengono risultati diversi. Tutti i dati devono essere uniformati mediante diaframmi con il ramo di maggiore resistenza.

Calcolo dell'area della sezione trasversale e del diametro

Il calcolo corretto dell'area delle sezioni circolari e rettangolari è molto importante. Una dimensione della sezione inadeguata non consentirà di garantire il necessario bilancio dell'aria.

Un condotto dell'aria troppo grande occuperà molto spazio e ridurrà la superficie utile del locale. Se si sceglie una dimensione dei canali troppo piccola, si creeranno correnti d'aria perché la pressione del flusso aumenterà.

Per calcolare l'area della sezione necessaria (S), è necessario conoscere i valori della portata e della velocità dell'aria.

Per i calcoli si utilizza la seguente formula:

S = L/3600*V,

dove L è la portata d'aria (m³/h), e V è la sua velocità (m/s);

Utilizzando la seguente formula, è possibile calcolare il diametro del condotto dell'aria (D):

D = 1000*√(4*S/π), dove

S è l'area della sezione (m²);

π è 3,14.

Se si prevede l'installazione di condotti rettangolari anziché circolari, al posto del diametro si determina la lunghezza/larghezza necessaria del canale d'aria.

Tutti i valori ottenuti vengono confrontati con gli standard GOST e si scelgono i prodotti più vicini per diametro o area della sezione.

Nella scelta di tale condotto, si prende in considerazione la sezione approssimativa. Si utilizza il principio a*b ≈ S, dove a è la lunghezza, b è la larghezza, e S è l'area della sezione.

Secondo le normative, il rapporto tra larghezza e lunghezza non deve superare 1:3. Inoltre, è necessario utilizzare la tabella delle dimensioni standard fornita dal produttore.

Le dimensioni più comuni per i canali rettangolari sono: dimensioni minime – 0,1 m x 0,15 m, massime – 2 m x 2 m. Il vantaggio dei condotti d'aria rotondi è che hanno una resistenza minore e, di conseguenza, producono meno rumore durante il funzionamento.

Calcolo della perdita di carico per resistenza

Man mano che l'aria si muove lungo il condotto, si genera una resistenza. Per superarla, il ventilatore dell'unità di mandata crea una pressione, misurata in Pascal (Pa).

La perdita di carico può essere ridotta aumentando la sezione del condotto. In questo modo si può mantenere approssimativamente la stessa velocità del flusso nella rete.

Per selezionare un'adeguata unità di alimentazione con un ventilatore della portata necessaria, è necessario calcolare la perdita di pressione per superare la resistenza locale.

Si applica questa formula:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, dove

R – perdita di carico specifica per attrito in un determinato tratto del condotto;

L – lunghezza del tratto (m);

Ei – coefficiente totale di perdita locale;

V – velocità dell'aria (m/s);

Y – densità dell'aria (kg/m³).

I valori di R sono determinati secondo le normative. Questo parametro può anche essere calcolato.

Se la sezione del condotto è circolare, la perdita di carico per attrito (R) si calcola come segue:

R = (X*D/B) * (V*V*Y)/2g, dove

X – coefficiente di resistenza per attrito;

L – lunghezza (m);

D – diametro (m);

V – velocità dell'aria (m/s), e Y – la sua densità (kg/m³);

g – 9,8 m/s².

Se invece la sezione non è circolare ma rettangolare, nella formula è necessario inserire un diametro alternativo, pari a D = 2AB/(A + B), dove A e B sono i lati.

Software per l'esecuzione dei calcoli

Tutti i calcoli possono essere eseguiti manualmente, ma è più comodo e veloce utilizzare programmi specializzati.

Con questi programmi non solo è possibile eseguire con precisione i calcoli necessari, ma anche preparare i disegni.

Se necessario, per eseguire i calcoli è possibile utilizzare un software specializzato. Ciò eliminerà i possibili errori che potrebbero avere un ruolo fatale durante il funzionamento. Nel programma vengono inseriti i valori iniziali e in pochi secondi si possono ottenere risultati precisi dei calcoli.

Vent–Calc – applicazione funzionale per il calcolo dei condotti d'aria. Per i calcoli vengono utilizzati i valori di portata e velocità dell'aria, nonché della temperatura.

MagiCAD – esegue tutti i tipi di calcoli per le reti di ingegneria, le immagini sono presentate in formato 2D e 3D.

GIDRV – programma per il calcolo di tutti i parametri dei condotti d'aria. È prevista la possibilità di selezionare qualsiasi combinazione di parametri per ottenere le migliori prestazioni.

Ducter 2.5 – utilità che calcola con precisione i diametri delle sezioni dei condotti d'aria. Ideale per la selezione dei loro tipi.

I disegni realizzati con questi programmi consentono di visualizzare più precisamente lo schema di disposizione di tutti i componenti del sistema e di garantirne il funzionamento più efficiente.

Misurazione della velocità e della portata d'aria

Nell'esecuzione delle misurazioni è importante scegliere correttamente gli strumenti e le metodologie, nonché seguire le procedure di esecuzione delle misure.

Strumenti utilizzati per le misurazioni

I più comunemente utilizzati sono i seguenti tipi di strumenti di controllo e misura:

• anemometro ultrasonico 3D – esegue misurazioni basate sulla variazione della frequenza sonora tra punti specifici;
• tubo di Pitot – rileva la differenza tra pressione statica e pressione totale;
• termoanemometro – determina la velocità del flusso in base alla velocità di diminuzione della temperatura del sensore.
• a mulinello anemometro – esegue misurazioni basate sulla variazione della velocità di rotazione del mulinello.
• bolometro – determina la portata d'aria mediante concentrazione del flusso nel punto di misura, e la sezione viene impostata in precedenza.

Molti strumenti in questo elenco sono piuttosto costosi e rari. È possibile noleggiarli ed effettuare le misurazioni da soli, ma è meglio chiamare un ingegnere collaudatore esperto che conosca tutte le sfumature dell'esecuzione dei lavori di misurazione.

Il tubo di Pitot viene utilizzato in combinazione con sensori. È uno strumento facile da usare. Il tubo viene posizionato con l'estremità aperta verso il flusso d'aria, mentre l'altra estremità viene collegata a un manometro.

La misurazione della velocità è necessaria non solo per eseguire i calcoli, ma anche per controllare i parametri igienici dell'aria nei locali. Nel corso del tempo, inevitabilmente si verifica l'inquinamento dei canali di ventilazione e dei condotti d'aria.

In questi casi, i giunti possono perdere la tenuta, le prestazioni dell'apparecchiatura diminuiscono. Inoltre, le misurazioni sono necessarie durante la manutenzione programmata, la pulizia e la riparazione del sistema di ventilazione.

Nell'esecuzione delle misurazioni è necessario seguire una serie di regole. Innanzitutto, la velocità dell'aria è disciplinata da norme e standard edilizi. È necessario fare riferimento a questi valori.

Sono ammesse piccole deviazioni da questi parametri in presenza di particolari circostanze tecniche. Ad esempio, durante l'installazione di apparecchiature, l'esecuzione di lavori di riparazione, ecc.

In secondo luogo, durante l'esecuzione delle misurazioni, è necessario tenere conto anche delle norme dei fattori correlati – i livelli di rumore e vibrazioni indicati nei documenti normativi.

Il superamento di queste norme indica dei difetti nel sistema di ventilazione. La velocità dell'aria non deve influenzare in alcun modo questi indicatori.

Metodi per eseguire le misurazioni della portata d'aria

In fase di messa in servizio è necessario eseguire misurazioni della portata volumetrica dell'aria nel sistema di ventilazione e condizionamento. Ciò garantirà la possibilità di una regolazione di qualità del sistema e del suo funzionamento continuo.

Tali misurazioni vengono eseguite direttamente nel condotto dell'aria o sulla griglia di ingresso. Esistono diverse metodologie semplici.

Misure sui diffusori da soffitto

Il più delle volte, per le misurazioni secondo questo metodo, si utilizza un bolometro. È necessario chiudere il diffusore e applicare il convergitore superiore al soffitto. È necessario misurare sia il volume totale di estrazione dell'aria dal locale, sia il flusso di immissione.

Il bolometro si distingue per l'elevata precisione grazie al fatto che il raddrizzatore di flusso integrato riduce la probabilità di errore. Nonostante l'aspetto ingombrante, è piuttosto leggero – il suo peso non supera i 3 kg

In alcune fonti, per le misurazioni si consiglia di utilizzare una sonda, inserendola nell'intervallo tra lamelle del diffusore per ottenere un risultato medio.

Questo approccio è inefficace per due motivi:

1. La turbolenza dei flussi è molto elevata, pertanto non è possibile vedere la portata reale.
2. Non è possibile posizionare la sonda direttamente in accordo con il flusso. I risultati delle misurazioni saranno comunque distorti.

Pertanto, non vale la pena perdere tempo con manipolazioni inutili della sonda. Esistono metodi di misurazione molto più semplici e precisi.

Esiste un altro metodo per eseguire le misurazioni secondo questa metodologia. Prevede la presenza di un tratto rettilineo e di un flusso uniforme. Le misurazioni vengono effettuate attraverso fori predisposti.

Questo metodo si distingue per l'elevata precisione, ma non sempre ci sono le condizioni per la sua realizzazione. Non ovunque ci sono tratti rettilinei, a volte è impossibile preparare due fori per le misurazioni. Inoltre, per realizzare questo metodo servono più persone: una deve eseguire le misurazioni, un'altra deve tenere la scala, e così via.

Considerando tutto quanto sopra, se si desidera ottenere un risultato rapido e preciso, senza compiere sforzi eccessivi, utilizzi un bolometro.

Misure sulla griglia di ventilazione

Per l'esecuzione di operazioni di controllo e misurazione secondo questo metodo, si utilizza un termoanemometro con una girante dal diametro da 60 a 100 mm. La girante deve essere compatibile con le dimensioni della griglia.

Il termoanemometro è uno strumento multifunzionale che può essere utilizzato non solo per misurare la velocità dell'aria, ma anche per rilevare altri parametri. Un dispositivo del genere sarà molto utile in casa. Quando si acquista un termoanemometro, è meglio scegliere uno strumento che includa la funzione di analisi e documentazione dei dati.

Questo metodo garantisce un'elevata precisione dei risultati, riducendo al minimo il numero di misurazioni da eseguire. Per accedere a punti difficili, è possibile utilizzare un'estensione speciale o una sonda telescopica.

Misure nel condotto dell'aria

Per effettuare le misurazioni viene utilizzata un'apertura di lavoro appositamente realizzata nella parete del canale del condotto dell'aria.

È importante rispettare le seguenti condizioni:

• la dimensione della sezione di questa apertura deve corrispondere esattamente al diametro della sonda;
• Il punto di misura deve essere scelto con cura. Il foro viene praticato solo su un tratto rettilineo, la cui lunghezza non deve essere inferiore a 5 diametri del condotto. Il foro deve essere posizionato in modo che la distanza a monte sia pari a 3 diametri e a valle a 2 diametri del tubo.

Per le misurazioni all'interno del condotto, è necessario utilizzare uno strumento con un'elica di diametro compreso tra 16 e 25 mm. Se il condotto si trova in alto, si può usare una sonda telescopica o un'estensione.

Regole per l'utilizzo degli strumenti di misurazione

Per misurare la velocità del flusso d'aria e la portata in un sistema di ventilazione e condizionamento, è necessaria una corretta selezione degli strumenti e il rispetto delle seguenti regole di utilizzo.

Ciò consentirà di ottenere risultati precisi del calcolo del condotto d'aria, nonché di formare un quadro obiettivo del sistema di ventilazione.

Per registrare i valori medi di portata, è necessario effettuare più misurazioni. Il loro numero dipende dal diametro del tubo o dalla dimensione dei lati se il canale è di forma rettangolare.

Rispettare l'intervallo di temperatura indicato nel manuale dello strumento. Assicurarsi anche della posizione del sensore della sonda: deve essere sempre orientato esattamente verso il flusso d'aria.

Se non si rispetta questa regola, i risultati delle misurazioni saranno alterati. Maggiore è la deviazione del sensore dalla posizione ideale, maggiore è l'errore.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Organizzazione della ventilazione in casa:

Pertanto, è molto importante rispettare le regole di misurazione, poiché il minimo errore può influenzare i risultati dei calcoli.

Calcoli corretti del condotto permetteranno di scegliere la configurazione ottimale e i componenti necessari, garantendo così un funzionamento ininterrotto ed efficiente della ventilazione.

Se avete domande o potete integrare il materiale con informazioni preziose, lasciate i vostri commenti e condividete la vostra esperienza. La sezione per i commenti si trova sotto l'articolo.