Come determinare la pressione del ventilatore: metodi per misurare e calcolare la pressione nel sistema di ventilazione

Se dedica sufficiente attenzione al comfort domestico, probabilmente concorderà che la qualità dell'aria dovrebbe essere una delle priorità. L'aria fresca fa bene alla salute e alla mente. Non è imbarazzante invitare ospiti in una stanza che profuma di buono. Arieggiare ogni stanza dieci volte al giorno non è un compito facile, non è vero?

Molto dipende dalla scelta del ventilatore e, soprattutto, dalla sua pressione. Ma prima di determinare la pressione del ventilatore, è necessario conoscere alcuni parametri fisici. Li legga nel nostro articolo.

Grazie al nostro materiale studierà le formule, conoscerà i tipi di pressione nel sistema di ventilazione. Le abbiamo fornito informazioni sulla pressione totale del ventilatore e due modi per misurarla. Alla fine, sarà in grado di misurare autonomamente tutti i parametri.

Pressione nel sistema di ventilazione

Affinché la ventilazione sia efficace, è necessario selezionare correttamente la pressione della ventola. Esistono due opzioni per misurare la prevalenza in autonomia. Il primo metodo è diretto, in cui si misura la pressione in punti diversi. La seconda opzione è calcolare due dei tre tipi di pressione e ottenere il valore sconosciuto.

La pressione (anche — prevalenza) può essere statica, dinamica (di velocità) e totale. In base a quest'ultimo indicatore si distinguono tre categorie di ventilatori.

Alla prima appartengono i dispositivi con prevalenza < 1 kPa, alla seconda 1—3 kPa e oltre, alla terza più di 3—12 kPa e superiori. Negli edifici residenziali si utilizzano dispositivi della prima e seconda categoria.

Caratteristica aerodinamica dei ventilatori assiali sul grafico: Pv — pressione totale, N — potenza, Q — portata d'aria, ƞ — rendimento, u — velocità, n — frequenza di rotazione

Nella documentazione tecnica del ventilatore di solito vengono indicati i parametri aerodinamici, incluse la pressione totale e statica a una determinata portata. In pratica, i parametri 'di fabbrica' e quelli reali spesso non coincidono, e ciò è legato alle caratteristiche costruttive dei sistemi di ventilazione.

Esistono standard internazionali e nazionali volti a migliorare la precisione delle misurazioni in condizioni di laboratorio.

In Russia si utilizzano solitamente i metodi A e C, per i quali la prevalenza dell'aria dopo il ventilatore viene determinata indirettamente, in base alla portata impostata. In diversi metodi, nell'area di uscita si include o non include il mozzo della girante.

Formule per il calcolo della pressione del ventilatore

La prevalenza rappresenta il rapporto tra le forze agenti e l'area su cui sono dirette. Nel caso di un condotto di ventilazione, si parla di aria e di sezione.

Il flusso nel condotto non è distribuito uniformemente e non passa ad angolo retto rispetto alla sezione trasversale. Non sarà possibile conoscere la prevalenza esatta con una sola misurazione, bisognerà cercare un valore medio su più punti. Questo va fatto sia per l'ingresso che per l'uscita dell'apparecchio di ventilazione.

I ventilatori assiali vengono utilizzati singolarmente e nei condotti d'aria; funzionano efficacemente dove è necessario trasportare grandi masse d'aria a pressione relativamente bassa.

La pressione totale del ventilatore è determinata dalla formula Pp = Pp (uscita) – Pp (ingresso), dove:

• Pp (uscita) — pressione totale all'uscita del dispositivo;
• Pp (ingresso) — pressione totale all'ingresso del dispositivo.

Per la pressione statica del ventilatore, la formula differisce leggermente.

Si scrive come Rst = Rst (uscita) – Pp (ingresso), dove:

• Rst (uscita) — pressione statica all'uscita del dispositivo;
• Pp (ingresso) — pressione totale all'ingresso del dispositivo.

La prevalenza statica non rappresenta la quantità di energia necessaria per trasmetterla al sistema, ma serve come parametro aggiuntivo attraverso il quale è possibile conoscere la pressione totale. L'ultimo indicatore è il principale criterio nella scelta del ventilatore: sia domestico che industriale. La riduzione della prevalenza totale mostra una perdita di energia nel sistema.

La pressione statica nel condotto di ventilazione stesso si ottiene dalla differenza tra la pressione statica all'ingresso e all'uscita della ventilazione: Rst = Pst 0 – Rst 1. Questo è un parametro secondario.

I progettisti forniscono i parametri considerando un leggero intasamento o senza: nell'immagine viene mostrata la discrepanza della pressione statica dello stesso ventilatore in diverse reti di ventilazione.

La corretta scelta dell'apparecchio di ventilazione include i seguenti aspetti:

• calcolo della portata d'aria nel sistema (m³/s);
• selezione dell'apparecchio in base a tale calcolo;
• determinazione della velocità all'uscita in base al ventilatore scelto (m/s);
• calcolo di Pp del dispositivo;
• misurazione della prevalenza statica e dinamica per il confronto con quella totale.

Per calcolare il punto di misurazione della prevalenza, ci si basa sul diametro idraulico del condotto. Esso è determinato dalla formula: D = 4F / P. F è l'area della sezione del tubo, mentre P è il suo perimetro. La distanza per determinare il punto di misurazione all'ingresso e all'uscita viene misurata in multipli di D.

Come calcolare la pressione nella ventilazione?

La pressione totale all'ingresso viene misurata nella sezione trasversale del canale di ventilazione, situata a una distanza di due diametri idraulici del condotto (2D). Prima del punto di misurazione, idealmente dovrebbe esserci un tratto rettilineo del condotto con una lunghezza di almeno 4D e un flusso indisturbato.

Nella pratica, le condizioni sopra descritte si verificano raramente, e quindi davanti al punto desiderato viene installato un honeycomb, che raddrizza il flusso d'aria.

Successivamente, nel sistema di ventilazione viene introdotto un ricevitore di pressione totale: in più punti della sezione, uno dopo l'altro – almeno 3. Sulla base dei valori ottenuti si calcola il risultato medio. Nei ventilatori con ingresso libero, la pressione totale all'ingresso (Pt) corrisponde alla pressione ambiente, e la pressione dinamica in tal caso è uguale a zero.

Schema del ricevitore di pressione totale: 1 — tubo ricevitore, 2 — trasduttore di pressione, 3 — camera di arresto, 4 — supporto, 5 — canale anulare, 6 — bordo anteriore, 7 — griglia di ingresso, 8 — normalizzatore, 9 — registratore del segnale di uscita, α — angolo ai vertici, h — profondità delle cavità

Se si misura un flusso d'aria intenso, dalla pressione si deve determinare la velocità, e poi confrontarla con la dimensione della sezione. Maggiore è la velocità per unità di area e maggiore è l'area stessa, più il ventilatore è efficiente.

La pressione totale all'uscita è un concetto complesso. Il flusso in uscita ha una struttura non uniforme, che dipende anche dalle condizioni operative e dal tipo di apparecchio. L'aria all'uscita presenta zone di movimento di ricircolo, il che complica il calcolo della pressione e della velocità.

Non sarà possibile stabilire una legge per il momento in cui si verifica tale movimento. La non uniformità del flusso raggiunge 7–10 D, ma l'indice può essere ridotto mediante griglie raddrizzatrici.

Il tubo di Prandtl è una versione migliorata del tubo di Pitot: i ricevitori sono prodotti in 2 versioni — per velocità inferiori e superiori a 5 m/s.

Talvolta, all'uscita del dispositivo di ventilazione è presente un gomito o un diffusore con separazione di flusso. In tal caso, il flusso sarà ancora più non uniforme.

La pressione viene quindi misurata con il seguente metodo:

1. Dopo il ventilatore, si sceglie la prima sezione e la si scansiona con una sonda. In diversi punti si misurano la pressione totale media e la portata. Quest'ultima viene poi confrontata con la portata all'ingresso.
2. Successivamente, si sceglie una sezione aggiuntiva — sul tratto rettilineo più vicino dopo l'uscita dal dispositivo di ventilazione. Dall'inizio di tale tratto si misurano 4–6 D, e se la lunghezza del tratto è inferiore, si sceglie la sezione nel punto più lontano. Quindi si prende una sonda e si determinano la portata e la pressione totale media.

Dalla pressione totale media sulla sezione aggiuntiva si sottraggono le perdite calcolate sul tratto dopo il ventilatore. Si ottiene la pressione totale all'uscita.

Quindi si confrontano la portata all'ingresso, e anche quelle sulla prima e sulla sezione aggiuntiva all'uscita. I valori corretti da considerare sono quello all'ingresso e uno di quelli all'uscita — il più vicino per valore.

Potrebbe non esserci un segmento rettilineo della lunghezza desiderata. In tal caso, scelga una sezione che divida l'area di misura in parti con rapporto 3 a 1. La parte più grande deve essere più vicina al ventilatore. Non effettui le misurazioni in diaframmi, serrande, curve e altri raccordi con perturbazione dell'aria.

Le differenze di pressione possono essere registrate con manometri, manometri di tiraggio secondo GOST 2405-88 e manometri differenziali secondo GOST 18140-84 con classe di precisione 0,5-1,0.

Nel caso di ventilatori da tetto, la pressione totale (Pp) si misura solo all'ingresso, mentre all'uscita si determina quella statica. Il flusso di velocità dopo il dispositivo di ventilazione viene perso quasi completamente.

Raccomandiamo anche di leggere il nostro materiale sulla scelta dei tubi per la ventilazione.

Caratteristiche del calcolo della pressione

La misurazione della pressione nell'aria è complicata a causa dei suoi parametri che cambiano rapidamente. Le consigliamo di acquistare manometri elettronici con funzione di media dei risultati ottenuti per unità di tempo. Se la pressione salta bruscamente (pulsa), saranno utili smorzatori che attenuano le fluttuazioni.

Occorre ricordare le seguenti regolarità:

• la pressione totale è la somma di quella statica e di quella dinamica;
• la pressione totale del ventilatore deve essere uguale alle perdite di pressione nella rete di ventilazione.

Misurare la pressione statica all'uscita non Le risulterà difficile. Per farlo, utilizzi un tubo per pressione statica: inserisca un'estremità in un manometro differenziale, e diriga l'altra nella sezione all'uscita del ventilatore. Dalla pressione statica calcoli la velocità del flusso all'uscita del dispositivo di ventilazione.

Misuri la pressione dinamica anch'essa con un manometro differenziale. Ai suoi connettori colleghi i tubi di Pitot-Prandtl. A un contatto colleghi un tubo per pressione totale, e all'altro per pressione statica. Il risultato ottenuto sarà uguale alla pressione dinamica.

Per conoscere le perdite di pressione nel condotto dell'aria, può controllare la dinamica del flusso: non appena aumenta la velocità dell'aria, aumenta la resistenza della rete di ventilazione. La pressione viene persa a causa di questa resistenza.

Gli anemometri e i termoanemometri misurano la velocità del flusso nel condotto dell'aria per valori fino a 5 m/s o più; scelga l'anemometro secondo GOST 6376-74.

Con l'aumento della velocità del ventilatore, la pressione statica diminuisce, mentre quella dinamica aumenta proporzionalmente al quadrato dell'aumento della portata d'aria. La pressione totale non cambierà.

Con un dispositivo adeguatamente selezionato, la pressione dinamica varia in modo direttamente proporzionale al quadrato della portata, mentre quella statica in modo inversamente proporzionale. In questo caso, la quantità di aria utilizzata e il carico del motore elettrico, se dovessero aumentare, lo faranno in modo trascurabile.

Alcuni requisiti per il motore elettrico:

• coppia di spunto ridotta – poiché la potenza assorbita è proporzionale al cubo del numero di giri;
• ampio margine;
• funzionamento alla massima potenza per un maggiore risparmio.

La potenza del ventilatore dipende dalla pressione totale, nonché dal rendimento e dalla portata d'aria. Gli ultimi due parametri sono correlati alla capacità di portata del sistema di ventilazione.

In fase di progettazione sarà necessario stabilire le priorità, considerando i costi, la perdita di volume utile degli ambienti e il livello di rumore.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Panoramica dei parametri fisici necessari per le misurazioni:

Ruolo della pressione nella rete di ventilazione:

Il ventilatore è una semplice struttura a forma di ruota con pale. È allo stesso tempo la parte principale del sistema di ventilazione. Questo dispositivo meccanico influisce sulla pressione nel condotto e determina l'efficienza della ventilazione.

Se vuole calcolare la pressione del ventilatore, si informi su grandezze come velocità, portata d'aria e potenza. Comprenderà meglio l'essenza delle misurazioni. Misuri il parametro principale, la pressione totale, secondo gli schemi da noi descritti.

Se ha domande, le ponga nel modulo sotto l'articolo. Scriva commenti e scambi conoscenze preziose con altri lettori. Forse ha esperienza nella progettazione di sistemi di ventilazione – potrebbe essere utile in qualche situazione specifica.