Les conduits sont souvent traités comme une discipline distincte de la sélection des ventilateurs. Le concepteur de conduits calcule les dimensions et les chutes de pression, le sélecteur de ventilateur sélectionne une unité qui correspond au total, et les deux se rencontrent uniquement au niveau de la courbe du système. Cette séparation fonctionne sur papier. En pratique, les décisions de conception des conduits prises au début d'un projet déterminent si le ventilateur sélectionné peut réellement fournir les performances requises ou s'il combat le système de conduits à chaque point de fonctionnement.
Le dimensionnement des conduits définit la courbe du système
La relation entre le débit d’air et la résistance dans un système de conduits n’est pas linéaire. La chute de pression augmente approximativement avec le carré de la vitesse. Doublez la vitesse et la résistance quadruple. Cela signifie que les décisions en matière de dimensionnement des conduits ont une influence considérable sur la courbe du système et, par conséquent, sur le point de fonctionnement du ventilateur.
Les conduits sous-dimensionnés créent une courbe abrupte du système. Le ventilateur doit fonctionner à haute pression et à faible débit d’air par rapport à sa capacité. Cela pousse le point de fonctionnement vers le côté gauche de la courbe, là où le rendement chute et où la consommation électrique peut augmenter de manière inattendue. Les conduits surdimensionnés réduisent la résistance mais augmentent les coûts de matériaux et d'espace. Le bon équilibre dépend des contraintes spécifiques du projet, mais le sélectionneur de ventilateurs doit connaître avec précision la courbe du système résultant.
Les raccords génèrent la majeure partie des pertes
Les conduits droits sont rarement la principale source de résistance. Les coudes, les transitions, les dérivations et les réductions représentent la majorité de la chute de pression dans la plupart des systèmes. Un seul coude carré peut ajouter autant de résistance que 10 à 15 pieds de conduit droit. L'effet cumulatif de plusieurs raccords, en particulier lorsqu'ils sont placés à proximité les uns des autres, peut modifier considérablement la courbe du système.
Les outils informatiques peuvent modéliser ces pertes, mais les données d’entrée doivent être précises. Les concepteurs de conduits utilisent parfois des coefficients de perte de raccord approximatifs qui ne reflètent pas la géométrie réelle. Un coude arrondi avec des aubes tournantes présente une fraction de la perte d'un coude à onglet. La différence apparaît sur la courbe du ventilateur sous la forme d'un point de fonctionnement décalé.
Considérations sur la vitesse
La vitesse du conduit affecte plus que la chute de pression. Les vitesses élevées augmentent le bruit, ce qui peut nécessiter des silencieux ajoutant leur propre résistance. Les faibles vitesses réduisent la capacité de transport, permettant à la poussière ou à l'humidité de se déposer dans les parcours horizontaux. La plage de vitesse choisie influence à la fois la courbe du système et la qualité de la distribution de l'air aux terminaux.
Pour la sélection du ventilateur, la vitesse critique se situe au niveau des connexions d’entrée et de sortie du ventilateur. Comme indiqué précédemment, de mauvaises conditions d'entrée et de sortie causées par des transitions brusques ou des raccords étroitement couplés réduisent les performances du ventilateur. Les conduits situés dans les premiers diamètres du ventilateur ont un impact disproportionné sur le rendement réel.
Effet système des connexions de conduits
L'interaction entre le ventilateur et les conduits connectés crée des effets système qui déplacent le point de fonctionnement. Un coude de refoulement immédiatement à la sortie du ventilateur crée une pression asymétrique en périphérie de la roue. Un coude d'entrée introduit un tourbillon que la roue ne peut pas récupérer complètement. Ces effets sont quantifiables à l’aide des méthodes AMCA Standard 201, mais ils sont souvent négligés dans le processus de sélection.
La conséquence est un ventilateur qui répond aux spécifications en laboratoire mais qui est sous-performant sur le terrain. L'écart entre les performances catalogue et les performances installées est souvent le résultat d'une géométrie de raccordement des conduits qui n'a pas été prise en compte lors de la sélection.
Coordination de la conception et de la sélection
Une coordination efficace nécessite que le concepteur de conduits et le sélecteur de ventilateurs travaillent à partir de la même courbe de système. La courbe doit refléter les pertes réelles des raccords, et pas seulement les équivalents des conduits droits. Il doit inclure l'effet des filtres, des serpentins et d'autres composants abordés dans nos articles sur la filtration et la CTA. Et cela devrait tenir compte de l'effet du système au niveau des connexions des ventilateurs.
MIDI Industrial fournit une assistance à la sélection qui intègre les considérations relatives aux conduits dans les spécifications du ventilateur. Nous travaillons avec les concepteurs de systèmes pour développer des courbes de système précises qui reflètent la géométrie réelle de l'installation, et pas seulement des calculs théoriques. Le résultat est une sélection de ventilateurs qui fonctionne comme prévu dès le premier jour de fonctionnement.