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Acheter des Moteurs MaintenantUn dimensionnement approprié des conduits est essentiel pour fournir la bonne quantité d'air conditionné à chaque pièce d'un bâtiment. Le système de conduits est le réseau de distribution de votre système CVC, et sa conception a un impact direct sur le confort, l'efficacité, les niveaux de bruit et la durée de vie de l'équipement. La science derrière la conception des conduits est codifiée dans l'ACCA Manuel D, qui est la norme de l'industrie pour le dimensionnement des conduits résidentiels.
La méthode d'égale friction est l'approche la plus courante pour le dimensionnement des conduits. Elle sélectionne un taux de friction constant (chute de pression par 100 pieds de longueur de conduit) et dimensionne chaque section de conduit pour transporter son CFM requis à ce taux de friction. Cela assure une pression équilibrée dans tout le système et simplifie la conception. Le taux de friction doit être choisi en fonction de la pression statique disponible du moteur du ventilateur moins les chutes de pression de la bobine, du filtre et des raccords.
La vitesse de l'air mesurée en PPM (pieds par minute) est la vitesse à laquelle l'air se déplace dans le conduit. La vitesse est déterminée par le CFM divisé par la surface de section transversale du conduit. Une vitesse trop élevée provoque du bruit (le "sifflement" des registres) et des turbulences qui gaspillent de l'énergie. Une vitesse trop faible signifie des conduits surdimensionnés, coûteux, qui occupent un espace inutile. Les systèmes résidentiels visent 600-900 PPM dans les conduits d'alimentation.
Le moteur du ventilateur doit générer suffisamment de pression statique pour propulser l'air à travers l'ensemble du système de conduits au CFM requis. Un moteur ECM à vitesse variable est particulièrement bien adapté aux systèmes de conduits car il peut ajuster automatiquement sa vitesse pour maintenir le débit d'air cible même lorsque les filtres s'encrassent ou que les registres changent de position. Si le système de conduits crée une pression statique excessive (supérieure à 0,50 po c.e. pour les systèmes résidentiels), même un moteur ECM aura du mal, ce qui entraînera une réduction du débit d'air et une augmentation de la consommation d'énergie.
Pour les conduits rectangulaires, le diamètre rond équivalent est un concept important. Parce que les conduits ronds ont moins de périmètre par unité de surface que les conduits rectangulaires, un conduit rectangulaire doit être plus grand que le conduit rond équivalent pour transporter le même CFM au même taux de friction. Le rapport d'aspect (largeur sur hauteur) des conduits rectangulaires ne doit pas dépasser 4:1 pour maintenir l'efficacité. Des rapports d'aspect élevés augmentent la friction et les coûts des matériaux.
Les conduites principales (conduits principaux transportant l'air de l'unité de traitement d'air) et les conduits de dérivation (conduits plus petits desservant des pièces individuelles) doivent être dimensionnés correctement. La conduite principale doit transporter le CFM total du système près de l'unité de traitement d'air, puis réduire sa taille à mesure que les conduits de dérivation se raccordent, transportant moins d'air. Les conduits de retour sont tout aussi importants et sont souvent sous-dimensionnés, ce qui entraîne une pression négative élevée, un fonctionnement bruyant et une réduction des performances du système.
Ce tableau de référence indique la capacité CFM des tailles de conduits ronds standard à différentes vitesses d'air. Utilisez-le pour identifier rapidement la taille de conduit qui correspond à vos besoins en débit d'air.
| Conduit Rond (po) | Surface (po²) | 600 PPM | 700 PPM | 800 PPM | 900 PPM | 1 000 PPM |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 4" | 12.6 | 52 | 61 | 70 | 79 | 87 |
| 5" | 19.6 | 82 | 95 | 109 | 123 | 136 |
| 6" | 28.3 | 118 | 137 | 157 | 177 | 196 |
| 7" | 38.5 | 160 | 187 | 214 | 240 | 267 |
| 8" | 50.3 | 209 | 244 | 279 | 314 | 349 |
| 9" | 63.6 | 265 | 309 | 353 | 397 | 442 |
| 10" | 78.5 | 327 | 382 | 436 | 491 | 545 |
| 12" | 113.1 | 471 | 550 | 628 | 707 | 785 |
| 14" | 153.9 | 641 | 748 | 855 | 962 | 1 069 |
| 16" | 201.1 | 838 | 977 | 1 117 | 1 257 | 1 396 |
| 18" | 254.5 | 1 060 | 1 237 | 1 414 | 1 591 | 1 767 |
| 20" | 314.2 | 1 309 | 1 527 | 1 745 | 1 963 | 2 182 |
| 24" | 452.4 | 1 885 | 2 199 | 2 513 | 2 827 | 3 142 |
Les conduits flexibles atteignent rarement leur diamètre nominal lorsqu'ils sont installés. Un conduit flexible de 10 pouces qui est compressé, coudé ou non entièrement étiré peut fonctionner comme un conduit de 7 ou 8 pouces. Tenez toujours compte de la compression du conduit flexible en augmentant d'une ou deux tailles par rapport à ce qu'un calcul de conduit rigide indique. Minimisez la longueur du conduit flexible et assurez-vous qu'il est entièrement étiré et correctement supporté.
Les coudes, les tés, les transitions et les départs ajoutent tous une longueur équivalente au système de conduits. Un seul coude à 90 degrés peut ajouter 10 à 15 pieds de longueur équivalente. De nombreux installateurs dimensionnent correctement le conduit droit mais ne tiennent pas compte des raccords, ce qui entraîne une pression statique plus élevée que prévu et un débit d'air réduit. Calculez toujours la longueur équivalente totale, y compris tous les raccords.
Les conduits d'air de retour sont souvent sous-dimensionnés, parfois de manière spectaculaire. Le système de retour doit transporter la totalité du CFM du système vers l'unité de traitement d'air. Si le retour est trop petit, le moteur du ventilateur peine contre une pression négative élevée, le débit d'air diminue et le système devient bruyant. Les conduits de retour doivent être dimensionnés pour une vitesse inférieure (500-600 PPM) à celle des conduits d'alimentation, car les grilles de retour se trouvent généralement dans les espaces de vie où le bruit est important.
Le système de conduits résidentiel moyen perd 20 à 30 % de son débit d'air par les joints, les connexions et les trous. Même les conduits bien scellés perdent 5 à 10 %. Lors du dimensionnement des conduits, tenez compte du fait qu'une partie du débit d'air sera perdue avant d'atteindre le registre. L'étanchéité des conduits avec du mastic ou du ruban métallique (pas de ruban adhésif en toile) est l'une des améliorations énergétiques les plus rentables dans toute maison.
Lorsque l'espace est restreint, il est tentant de spécifier des conduits rectangulaires très plats (par exemple, 24x4 pouces). Cependant, des rapports d'aspect élevés augmentent considérablement la friction et réduisent l'efficacité. Un conduit de 24x4 a beaucoup plus de friction qu'un conduit de 12x8 de même surface. Gardez le rapport d'aspect à 4:1 ou moins pour de meilleures performances. Si l'espace exige un conduit plat, envisagez d'utiliser deux conduits plus petits en parallèle.
Les conduits CVC sont dimensionnés en fonction du CFM requis (débit d'air) pour chaque pièce ou zone, de la vitesse d'air maximale acceptable (généralement 600-900 PPM pour les conduits de dérivation résidentiels), et du taux de friction (chute de pression par 100 pieds de conduit). La méthode d'égale friction est l'approche la plus courante : déterminez le CFM total, sélectionnez un taux de friction (généralement 0,08-0,10 po c.e. par 100 pieds), et utilisez un ductulateur ou un calculateur pour trouver le diamètre du conduit. L'ACCA Manuel D fournit des procédures détaillées pour la conception des conduits résidentiels.
Pour la plupart des systèmes CVC résidentiels, un taux de friction de 0,08 à 0,10 pouce de colonne d'eau par 100 pieds de conduit (po c.e./100 pi) est standard. Des taux de friction plus bas (0,06) produisent des conduits plus grands avec un débit d'air plus silencieux et plus efficace, mais nécessitent plus d'espace. Des taux de friction plus élevés produisent des conduits plus petits qui sont plus bruyants et créent plus de pression statique que le moteur du ventilateur doit surmonter. La pression statique disponible du moteur du ventilateur et la longueur équivalente totale du conduit déterminent le taux de friction maximal que vous pouvez utiliser.
Les conduits ronds sont plus efficaces que les conduits rectangulaires car ils ont moins de surface par unité de débit d'air, ce qui signifie moins de friction et de perte de chaleur. Les conduits ronds sont également plus solides par livre de métal et plus faciles à sceller. Les conduits rectangulaires sont utilisés lorsque l'espace vertical ou horizontal est limité, comme dans les soffites, entre les solives ou dans les cavités de plafond étroites. Les conduits rectangulaires coûtent plus cher à fabriquer et ont plus de fuites d'air aux joints. Pour une capacité de débit d'air égale, un conduit rectangulaire doit être plus grand que le conduit rond équivalent.
Pour les systèmes CVC résidentiels, les vitesses maximales recommandées sont : 700-900 PPM pour les conduites principales, 600-700 PPM pour les conduits de dérivation, et 500-600 PPM pour les conduits d'air de retour. Les registres d'alimentation doivent délivrer l'air à 500-750 PPM, et les grilles de retour à 300-500 PPM. Dépasser ces vitesses provoque un bruit d'air perceptible, des turbulences et une augmentation de la pression statique qui fait travailler le moteur du ventilateur plus fort. Les systèmes commerciaux peuvent tolérer des vitesses plus élevées (jusqu'à 1 500-2 000 PPM) car la tolérance au bruit est plus élevée.
La taille du conduit contrôle directement le débit d'air (CFM) et la pression statique. Des conduits sous-dimensionnés restreignent le débit d'air, augmentent la vitesse et le bruit, augmentent la pression statique et forcent le moteur du ventilateur à travailler plus fort — réduisant l'efficacité et raccourcissant la durée de vie du moteur. Des conduits surdimensionnés gaspillent des matériaux et de l'espace mais ont une vitesse plus faible et moins de bruit. L'objectif est de faire correspondre la taille du conduit au CFM requis à une vitesse et un taux de friction acceptables. Un système de conduits correctement dimensionné a généralement une pression statique externe totale de 0,50 po c.e. ou moins pour les systèmes résidentiels.
Des conduits sous-dimensionnés créent une pression statique excessive, réduisent le débit d'air total (CFM) et causent de nombreux problèmes. Le moteur du ventilateur doit travailler plus fort, consommant plus d'énergie et générant plus de chaleur, ce qui raccourcit sa durée de vie. Les pièces desservies par des conduits sous-dimensionnés reçoivent un débit d'air insuffisant, ce qui entraîne des points chauds ou froids. La bobine de l'évaporateur peut geler en raison d'un débit d'air insuffisant. L'échangeur de chaleur du four peut surchauffer et se fissurer. Le bruit de l'air augmente considérablement à mesure que la vitesse augmente dans les petits conduits. Les moteurs de ventilateur ECM peuvent partiellement compenser en augmentant la vitesse, mais cela a des limites et augmente la consommation d'énergie.
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