システムへの影響を最小限に抑える

設計者はまずシステム抵抗を計算します。 これは、システムが課す空気の流れに対する抵抗 (静圧) の量で、水位計のインチ (インチ wg) で測定されます。 システム抵抗は次の要因によって決まります。

システム抵抗が計算された後、設計者はシステム効果係数を計算します。 これは、ファンがテストされた理想的な状況と比較した、システムへのファン接続の構成に基づいています。 このシステム効果係数は、Air Movement and Control Association (AMCA) 発行の書籍『Fans and Systems』や Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National 発行の HVAC Systems Duct Design などの図表やグラフの使用に基づいています。協会（SMACNA）。

システム効果係数に基づいて、システム効果による等価抵抗が決定されます。 等価抵抗をシステム抵抗に加算して、総システム抵抗をインチ wg で求めます。 次に、合計システム抵抗、cfm、出口速度、およびブレーキ馬力に基づいて、ファン テーブルからファンが選択されます。

最も効率的なファンのパフォーマンスを得るには、ファン出口のダクトは真っ直ぐで、ファン出口と同じサイズである必要があります。 空気速度がダクト面全体で均一になるように、十分な長さである必要があります。 ダクト内で均一な空気速度を達成するには、一般に静的回復と呼ばれるプロセスが必要です。

SP はダクト内の空気の流れを引き起こす圧力、VP は空気の動きによって生じる圧力です。 これは、ファンによって発生する全圧力 (TP) と比較して、静圧 (SP) の値が高いことが望ましいことを意味します。

図 1 は、遠心ファンの出口からさまざまな距離にあるダクト内の空気速度プロファイルを示しています。 ファン内の空気は、ファンホイールの動きによってスクロールの外側に押し付けられます。 したがって、ファン出口では、ファン出口の上部で高速が発生します。 ただし、ファン出口の底部では、空気が渦を巻いて遮断点でファンに戻り、ファンに再び入ろうとするため、負の速度が生じます。

図 1 の点 A では、VP は高く、利用可能な SP は低くなります。 空気がダクト内を移動するにつれて、空気の速度はダクト全体でより均一になり、速度圧力が低下するにつれて静圧が増加します。 図 1 の点 B では、空気速度はダクト全体で均一であり、出口速度 (点 A) に比べて低くなります。

TP = VP + SP であることを覚えておいてください。 点 B のダクト内の全圧力 (TP) は点 A とほぼ同じであるため、VP が減少すると SP は増加します。 言い換えれば、システムは静圧を得ています。 これが静的回復です。 システムはシステム内の抵抗を克服する可能性がさらに高くなり、より多くの空気を供給できるようになります。

100 パーセント有効ダクト長 図 1 の点 B では、空気速度はダクト領域全体で均一であり、遅くなります。 これは静的回復が最も高くなるポイントです。 A から B までの距離は、100 パーセント有効ダクト長と呼ばれます。 可能であれば、ファン出口は、出口でのシステム効果を排除するために、100% の有効ダクト長を実現する直線ダクトで設計する必要があります。 技術者は出口のダクトが真っ直ぐになるように努める必要があります。 可能であれば、ファンの出口の近くに接続具を設置することは避けてください。

100% 有効ダクト長の計算は、ファン出口での空気速度によって異なります。

100% 有効ダクト長 = 2.5 x ダクト直径

100% 有効ダクト長 = fpm/1000 x ダクト直径

図2は等価ダクト径表の一部のみを示しています。 最大 90 インチ x 88 インチのダクトの完全な表については、SMACNA の出版物「HVAC Systems and Duct Design」を参照してください。 テーブル (図 2) を使用するには、ダクト寸法の 1 つを左側の列で見つけ、もう 1 つのダクト寸法を上部の行で見つけます。 縦棒と横棒の交点は等価直径を示します。 たとえば、図 2 の表で 14 インチ x 12 インチのダクトの等価直径を見つけるには、次のようにします。

1. 左側の列で 14 を見つけます。

2. 一番上の行で 12 を見つけます。

3. 縦の列と横の行の交点は 14.2 を示しているため、14 インチ x 12 インチのダクトに相当する円形ダクトの直径は 14.2 インチです。

例:空気速度が 3,500 fpm の場合、20 インチ x 14 インチのファン出口の 100 パーセント有効ダクト長はどれくらいですか?

1. 図 2 の表は、20 インチ x 14 インチのダクトの等価ダクト直径が 18.2 インチであることを示しています。

2. 100% 有効ダクト長を計算します。

100% 有効ダクト長 = fpm/1000 x ダクト直径

100% 有効ダクト長 = 3,500/1,000 x 18.2 インチ

100% 有効ダクト長 = 63.7 インチ

一般に、システムへの影響は、ファンの入口または出口における理想的とは言えない状態の結果です。 ファンに対するシステム影響の最も一般的な原因は次の 4 つです。

入口での空気速度の不均一な分布 (図 6) により、ファン内で乱流が発生し、空気供給量が減少します。

ファン入口での空気の回転入口領域全体にわたって等しい速度でファンに入る空気に加えて、空気は直線経路で入口に入る必要があります。 これにより、すべてのファンブレードに空気を均等に分配できます。 多くの場合、ファンの吸気口の接続が不適切なため、空気が回転して入り込みます。

回転がファンの回転と逆の場合 (図 8)、風量と圧力が増加する可能性があります。 ただし、必要なブレーキ馬力も不釣り合いに増加します。 馬力の増加によるエネルギーコストにより、経済的に非現実的になります。 さらに、望ましくない空気騒音が発生します。

吸気口または排気口の障害物ファンの排気口または吸気口で空気の流れを妨げるものがあると、システムに影響を与えます。 ファンの出口に近すぎると、ダクト内の消音材が吹き飛ばされて空気の流れを妨げる可能性があります。 ファンの吸気口がプレナムの壁に近すぎると、空気の流れが制限される可能性があります。

ファンプレナム内のそこに属さない材料 (はしご、ボックス、断熱材のロールなど) は、乱流や気流の制限を引き起こし、システムに影響を与える可能性があります。

出口での段階的移行 (Evasé) ファンの性能が不十分な場合は、メーカーが特定のファン用に設計した Evasé (ev-a-say') を取り付けることができる場合があります。 エヴァベースは、ファンの出口に接続し、供給ダクトのサイズまでダクトを拡大する、徐々に傾斜した側面と底面を備えたダクト移行部です。 トランジションのダクト面積が増加すると、空気速度 (fpm) が遅くなり、トランジション エリア全体で均一になり、静的回復が達成されます。

通常、エヴァスは上部が平らで、側面と底部では非常に緩やかに傾斜しています (図 9)。 一般に、側面の夾角は 15 度、底面は 15 度下向きに傾斜しています (図 9)。 完全な evase を設置できない場合は、利用可能なスペースでできる限りのことを行ってください。

適切な吸気口接続最高のパフォーマンスを得るには、空気が吸気口の領域全体で均一な速度でファンの吸気口にまっすぐに入る必要があります。 理想的な入口接続は、入口の直径の 4 倍の長さの長くて真っ直ぐなダクトです。 エルボが必要な場合は、ファン入口とエルボの間にファン入口の直径の少なくとも 2 倍の長さの直線ダクトが必要です (図 10)。

- 角型スロートエルボの場合は、ターニングベーンを使用します (図 11)。

- ラジアススロートエルボの場合、可能であればスロート半径をエルボ頬の幅と​​同じくらい大きくしてください。

LAMA Books から出版されている Indoor Environmental Technician's Library シリーズの書籍の 1 つ、Leo A. Meyer 著の Fans and V-Belt Drives から抜粋して再版したものです。 30 年以上にわたり、Meyer は HVAC 業界向けのトレーニング資料を作成および発行してきました。 彼の著書は、冷暖房、室内空気の質、板金加工、電気の基礎、安全性など、幅広いトピックをカバーしています。 詳細については、www.lamabooks.com をご覧ください。

発行日: 2005/07/25