Kanal çapı ve kanal ölçüsü neden hesaplanır?
Havalandırma ve klima sistemlerinde hava, kanallarla taşınır. Kanal gereğinden küçük seçilirse hava hızı artar; gürültü yükselir, basınç kaybı büyür ve fan daha fazla enerji harcar. Kanal gereğinden büyük seçilirse sac, yalıtım ve montaj maliyeti artar, tavan arasında yer kalmaz. Kanal çapı hesabının amacı, kabul edilebilir gürültü ve basınç kaybıyla en ekonomik kesiti bulmaktır.
Kanal çapı nasıl hesaplanır? Hız yöntemi
En yalın yol hız yöntemidir. Önce debi m³/h’tan m³/s’ye çevrilir (3.600’e bölünür). Sonra seçilen hava hızıyla kesit alanı bulunur: A = Q / v. Yuvarlak kanalda çap D = √(4A / π) bağıntısından çıkar ve ticari standart seriye yuvarlanır. Standart çap hesaplanandan büyük olduğundan gerçek hız hedefin biraz altında kalır; araç bunu ayrıca gösterir.
Hız seçimi sonucu belirler. Konfor uygulamalarında ana kanal için 5–8 m/s, kol kanallar için 3–5 m/s, menfez bağlantı kanalları için 2–3 m/s sık kullanılır; endüstriyel tesislerde 10–15 m/s’ye çıkılabilir. Gürültüye hassas mahallerde (stüdyo, otel odası, toplantı salonu) hızlar düşük tutulur.
Hız ayrıca dinamik basıncı belirler: pd = ρ v² / 2. Hava için bu değer 3 m/s’de yaklaşık 5 Pa, 5 m/s’de 15 Pa, 8 m/s’de yaklaşık 38 Pa ve 10 m/s’de 60 Pa’dır. Hız iki katına çıkarsa dinamik basınç ve dirençler dört katına çıktığı için küçük bir hız artışı bile fan basıncını belirgin biçimde büyütür.
Debiye göre yuvarlak kanal çapı (6 m/s, ön değerler)
6 m/s hedef hızla yaklaşık değerler şöyledir: 500 m³/h için hesaplanan çap 172 mm, standart 200 mm; 1.000 m³/h için 243 mm, standart 250 mm; 2.000 m³/h için 343 mm, standart 355 mm; 3.600 m³/h için 461 mm, standart 500 mm; 5.000 m³/h için 543 mm, standart 560 mm; 10.000 m³/h için 768 mm, standart 800 mm.
Standart çapa yuvarlandığında gerçek hız 4,4–5,7 m/s arasına düşer. Kolay okunur bir kural olarak çapı iki katına çıkarmak kesiti dört katına çıkarır; yani kanalda küçük çap farkları debi taşıma kapasitesini hızla değiştirir.
Dikdörtgen kanal ölçüsü ve eşdeğer çap
Tavan boşluğu çoğunlukla kanalın yüksekliğini sınırlar. Bu durumda bir kenar mimari kısıta göre seçilir, diğer kenar b = A / a ile bulunur. Aynı 0,167 m² kesit için 300 × 556 mm, 400 × 417 mm, 500 × 333 mm veya 800 × 208 mm düşünülebilir. Kenar oranı büyüdükçe çevre uzar, sürtünme ve sac miktarı artar; bu yüzden oranın 1:4’ü aşmaması önerilir.
Dikdörtgen kanalı yuvarlak kanalla karşılaştırmak için eşdeğer çap kullanılır. Bu araç Huebscher bağıntısını kullanır: De = 1,3 × (a·b)^0,625 / (a+b)^0,25. Aynı debi ve aynı sürtünme için dikdörtgen kanalın eşdeğer çapı, kesit alanı eşit olan yuvarlak kanalın çapından küçük çıkar; çünkü çevre uzadıkça sürtünme artar.
Birim basınç kaybı ve fan seçimi
Düz kanalın birim uzunluktaki sürtünme kaybı Darcy-Weisbach bağıntısıyla bulunur. Sürtünme katsayısı Reynolds sayısına ve galvaniz sac pürüzlülüğüne (burada 0,09 mm) bağlı olarak Swamee-Jain denklemiyle hesaplanır. Eşit sürtünme yönteminde konfor sistemlerinde 0,8–1,2 Pa/m değeri tasarım hedefi olarak sık kullanılır; kısa hatlarda ya da yüksek hızlı sistemlerde daha yüksek değerler görülebilir.
Toplam basınç kaybı düz kanal, dirsek, T bağlantısı, damper, filtre, serpantin ve menfez kayıplarının toplamıdır. Dirsek ve T gibi parçalar yerel kayıp katsayısıyla hesaplanır; bu araç yalnızca düz kanal sürtünmesini verir. Fan, toplam direncin üstesinden gelen bir çalışma noktasında seçilmelidir. Önce gerekli debiyi Hava Değişim Sayısı Hesabı ya da Taze Hava Debisi Hesabı ile belirleyin.
Örnek hesap: 3.600 m³/h, 6 m/s için kanal çapı ve ölçüsü
- Girdiler: Q = 3.600 m³/h = 1 m³/s, hedef hız 6 m/s, dikdörtgen kanalın bir kenarı 500 mm.
- Kesit alanı: A = 1 / 6 = 0,167 m².
- Çap: D = √(4 × 0,167 / π) = 461 mm. Bunun üstündeki ilk standart çap 500 mm’dir.
- Gerçek hız 500 mm çapta: 1 / (π × 0,25²) = 5,09 m/s. Birim basınç kaybı yaklaşık 0,54 Pa/m.
- Dikdörtgen kanal: a = 500 mm ise b = 0,167 m² / 0,5 m = 333 mm; eşdeğer çap ≈ 444 mm.
- Tavan boşluğu 300 mm’ye düşerse a = 300 mm alınır ve b yaklaşık 556 mm çıkar; kenar oranı 1:1,9 olduğu için kabul edilebilir.