Tableau de dimensionnement des gaines rectangulaires

La méthode à perte de charge constante en un paragraphe

Choisissez une perte par frottement cible pour 100 ft de gaine (0,10 in. w.g. est la valeur par défaut du secteur). Pour chaque tronçon, dimensionnez la gaine de façon que le frottement au débit du tronçon soit égal à cette cible. On obtient un réseau où chaque tronçon apporte le même frottement par unité de longueur ; la pression statique du ventilateur est la somme de toutes les pertes par frottement et des pertes des raccords, et il n'est pas nécessaire d'utiliser de gros volets d'équilibrage pour s'aligner sur la courbe du ventilateur. C'est pourquoi 90 % des gaines de CVC tertiaire sont dimensionnées par cette méthode.

Procédure pas à pas

1. Relevez le tableau mécanique pour connaître le débit (CFM) de chaque branchement et de chaque tronçon principal.
2. Partez du refoulement du ventilateur avec le débit total du réseau. Choisissez une vitesse initiale dans le tronçon principal : 1 200 FPM est une valeur habituelle. Utilisez le tableau ci-dessous pour trouver le diamètre de gaine qui véhicule le débit total à 1 200 FPM.
3. Relevez le taux de frottement correspondant à ce diamètre et à ce débit sur l'abaque de frottement. C'est désormais votre taux de frottement de conception, généralement 0,08–0,12 in. w.g. pour 100 ft. Appliquez ce même taux à tous les autres tronçons.
4. Pour chaque tronçon aval, trouvez le diamètre rond qui véhicule le débit du tronçon au même taux de frottement. La vitesse diminue naturellement à mesure que le débit baisse.
5. Convertissez chaque diamètre rond en section rectangulaire avec l'équation du diamètre équivalent : De = 1,30 × (ab)^0,625 / (a+b)^0,25. Visez des rapports d'aspect de 2:1 ou moins ; considérez 4:1 comme la limite haute pratique.
6. Additionnez les pertes par frottement sur le tronçon le plus long pour obtenir la pression statique totale du réseau. Ajoutez les pertes des raccords (coudes, piquages, transformations). Vérifiez par rapport à la courbe du ventilateur avec une marge de sécurité de 25 %.

Diamètre de gaine ronde en fonction du débit (CFM) à 0,10 in. w.g. pour 100 ft

Ce tableau donne le diamètre rond pour un débit donné au frottement de conception standard. Convertissez ensuite en dimensions rectangulaires avec le tableau des diamètres équivalents ci-dessous.

Valeurs calculées avec l'équation de Darcy-Weisbach à 0,10 in. w.g. pour 100 ft et la rugosité de l'acier galvanisé (ε = 0,0003 ft). Le frottement réel varie selon l'état de la gaine et la densité de raccords.

Diamètre équivalent rond-rectangulaire : référence rapide

Une fois le diamètre rond connu, utilisez ce tableau pour trouver les dimensions rectangulaires avec un rapport d'aspect de 2:1 (le rapport que la plupart des concepteurs préfèrent pour une installation équilibrée).

Les sections rectangulaires donnent la même perte par frottement par unité de longueur que le diamètre rond équivalent. Dimensions arrondies à des incréments standard de 1" ou de 25 mm. Au-delà de 2:1, les rapports d'aspect augmentent la quantité de tôle par CFM et la perte de charge due aux turbulences dans les angles intérieurs.

Pourquoi le rapport d'aspect compte plus qu'on ne le pense

Une gaine ronde a le plus petit périmètre pour une section donnée. Plus vous aplatissez une gaine rectangulaire, plus vous ajoutez de périmètre (donc du coût de tôle) et plus la contribution des parois au frottement augmente par rapport à l'écoulement central. À 4:1, la quantité de tôle par CFM est environ 35 % supérieure à celle d'un rapport 1:1. À 8:1, elle est presque doublée, avec en prime des problèmes de tambourinage, des renforts moins efficaces et une pose difficile dans les espaces de plafond.

Règle empirique : 1:1 quand le dégagement le permet, 2:1 quand il faut passer au-dessus d'un plafond de couloir, 3:1 quand la gaine est aplatie entre des solives, et 4:1 seulement quand une contrainte d'espace ne laisse aucune autre solution.

Vitesses visées par tronçon

• Réseau principal de soufflage : 1 000–1 500 FPM (5–7,5 m/s). Au-dessus, le bruit augmente ; en dessous, on gaspille de la tôle.
• Branchement de soufflage : 600–900 FPM (3–4,5 m/s). Concilie bruit et dimension de la gaine.
• Réseau principal de reprise : 800–1 200 FPM (4–6 m/s). Un peu plus bas qu'en soufflage pour compenser les pertes du plénum de reprise.
• Branchement de reprise : 400–600 FPM (2–3 m/s). Assez bas pour rester silencieux aux bouches.
• Prise d'air neuf : 500–700 FPM (2,5–3,5 m/s). Limite l'entraînement de pluie et de débris.
• Rejet d'air extrait : 2 000–3 000 FPM (10–15 m/s). Assez élevé pour éjecter le panache franchement au-dessus de la toiture.

Repères de pression statique

• Une conception type à perte de charge constante à 0,10 in. w.g. pour 100 ft ajoute 0,3–0,6 in. w.g. de frottement sur le tronçon le plus long d'un bureau de petite à moyenne taille. Ajoutez les pertes des batteries, des filtres et des terminaux pour obtenir la pression statique externe totale.
• Chaque coude à 90° ajoute l'équivalent de 10 à 15 diamètres de gaine droite. Environ 10 pour un coude à rayon lisse, environ 15 pour un coude à 5 segments ; un coude à angle droit mitré sans aubes directrices est bien pire. Les coudes à grand rayon (R/D = 1,5) sont le meilleur compromis.
• Un piquage avec raccord conique ajoute environ 0,10–0,15 in. w.g.. Un piquage à coupe droite peut doubler cette valeur : spécifiez le conique.
• Majorez de 25 % la pression statique calculée avant de choisir le ventilateur. Les installations réelles ne correspondent jamais aux calculs sur papier, à cause des réductions, des modifications sur site et des filtres encrassés.

Adapter le dimensionnement aux machines de l'atelier

Une fois les dimensions arrêtées, reste à savoir quelle machine de l'atelier du fabricant formera chaque tronçon. La ligne de gaines entièrement automatique SBAL-V de Taokron traite des largeurs de tôle de 800 à 1 500 mm, ce qui couvre la grande majorité des gaines de CVC tertiaire (gaines rectangulaires jusqu'à environ 1 250 × 1 250 mm). Pour les sections industrielles plus grandes, la ligne est reconfigurable avec des outillages plus larges. La ligne semi-automatique SBAL-III couvre la même plage avec un débit de production plus faible, ce qui convient aux fabricants produisant moins de 1 000 m par jour. Les spécifications avec des rapports d'aspect supérieurs à 2:1 sont mieux traitées par la ligne automatique de gaines, car elle suit automatiquement la longueur de coupe et la position de l'agrafure ; une gaine pliée manuellement au-delà de 2:1 a tendance à se vriller et à présenter des angles hors équerre.

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Estimateur du poids de tôle des gaines

Estimez le poids de tôle nue et la surface d'un tronçon de gaine droit, utile pour chiffrer la matière et planifier le transport. Géométrie pure : surface × épaisseur × masse volumique du matériau. Ajoutez votre propre marge pour les agrafures, recouvrements et raccords (généralement +10–20 %).

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FAQ

Qu'est-ce que la méthode à perte de charge constante pour dimensionner les gaines ?

La méthode à perte de charge constante dimensionne chaque tronçon d'un réseau de gaines de sorte que la perte par frottement par unité de longueur reste constante, généralement de 0,08 à 0,12 pouce de colonne d'eau pour 100 pieds de gaine. C'est la méthode par défaut pour les gaines de CVC basse et moyenne pression : elle est rapide, donne des réseaux équilibrés qui n'exigent pas de forts réglages de volets sur site, et correspond à la façon dont les courbes de ventilateur sont établies.

Quel est le rapport d'aspect maximal d'une gaine rectangulaire ?

La plupart des guides de conception retiennent 4:1 comme rapport d'aspect maximal pratique pour les gaines rectangulaires ; 2:1 ou moins est préférable pour une pose efficace et une perte de charge plus faible. Au-delà de 4:1, la quantité de tôle par CFM augmente fortement, la gaine devient plus difficile à renforcer, et les vibrations et le tambourinage deviennent plus probables aux points de fonctionnement habituels du ventilateur.

Quelle vitesse viser dans une gaine rectangulaire de CVC ?

Pour le CVC tertiaire : réseaux principaux de soufflage 1 000–1 500 FPM, branchements de soufflage 600–900 FPM, réseaux principaux de reprise 800–1 200 FPM, branchements de reprise 400–600 FPM. Au-dessus de 1 500 FPM, le bruit et la perte de charge augmentent fortement ; descendre nettement en dessous de ces plages donne une gaine surdimensionnée et de la tôle gaspillée.

Comment convertir le diamètre d'une gaine ronde en dimensions rectangulaires ?

Utilisez l'équation du diamètre équivalent De = 1,30 × (a×b)^0,625 / (a+b)^0,25, où a et b sont les dimensions intérieures de la gaine rectangulaire. Cherchez les valeurs de a et b qui donnent le même De que le diamètre rond visé. La plupart des projeteurs utilisent un tableau précalculé plutôt que de résoudre l'équation directement.

Quelle classe de pression spécifier pour une gaine rectangulaire ?

Basse pression (jusqu'à 2 in. w.g.) : classe de pression SMACNA 1 ou 2. Moyenne pression (2–4 in. w.g.) : classe 3 ou 4. Haute pression (4–10 in. w.g.) : classes 6 et 10. Choisissez en fonction de la pression statique totale que le ventilateur doit fournir, plus une marge de sécurité d'environ 25 %. Indiquez la classe de pression sur les plans, car elle détermine l'épaisseur, le type de joint, l'espacement des renforts et la classe d'étanchéité.