Air leakage detection in various cross sectioned air ducts and research on manufacturing methods for airtightness

Abstract

oz Hava kanalları ve bağlantı parçalan, yaşam alanları için gerekli temiz havanın tüm sisteme dağıtılması ve ısıl konforun sağlanması açısından klima ve havalandırma tesisatlarının önemli bileşenlerindendir. Hava kanal ve bileşenlerinden meydana gelen hava kaçaklarından dolayı oluşan enerji kayıplarına yönelik araştırmalar pek çok gelişmiş ülkede yapılırken ülkemizde, hava kanalları ile ilgili standartlar oluşturulmasına rağmen, mevcut değildir. Bu çalışmada, hava kaçaklarından meydana gelen verimsiz çalışmanın ve enerji kayıplarının önlenmesi konusu araştırılmıştır. Öncelikle, hava kanalı sistemleri incelenmiştir. Sızdırmaz hava dağıtım sistemleri için dünya standartları araştırılmıştır. Daha sonra, kanal sistemlerinden olan sızıntı ölçümü iki farklı metot kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Metotların birinde; tek düz bir kanal boyunca olan sızıntı miktarı Avrupa standartlarına göre hesaplanmıştır. Diğer metot da ise kanal sistemi ayrı gruplara bölünmüş ve her bir grup için Power Law Modeli kullanılarak, kanal sızıntı değerleri hesaplanmıştır. Düz bir kanaldan olan sızmtı ölçümleri, 300 mm ve 1000 mm çapında yuvarlak kanallar ve 300x250 mm ve 1000x500 mm flanşlı tip dikdörtgen kanallar için pozitif basmç altında yapılmıştır. Test sonuçlarına göre, kanaldan olan sızmtı miktarının kanal içi statik basmç farkına, işçilik uygulamasına, kullanılan conta profiline ve kanalın üretim metoduna bağlı olarak değiştiği görülmüştür. Ayrıca, Venco A.Ş. tarafından üretilen dikdörtgen ve yuvarlak hava kanallarından olan sızıntı miktarlarının, C- sınıfı için izin verilen değerlerde olduğu görülmüştür. Eşit yüzey alanına ve kenet uzunluğuna sahip, dikdörtgen ve yuvarlak kanallar karşılaştırıldığında; yuvarlak kanaldan olan sızıntı miktarı, dikdörtgen kanala göre %80 daha azdır.Aynı kenet yapışma sahip, test edilen tüm kanallardan olan sızmtı miktarı, yüzey alam arttıkça azalmaktadır. ivFarklı bölümlerden oluşan kanal sızıntı ölçümleri, 300 mm ve 630 mm çapında yuvarlak kanallar ve 300x200 mm ve 500x300 mm dikdörtgen kanallar ve ayrıca hava dağıtım sistemi için pozitif basınç altında yapılmıştır. Test sonuçlarında, bir sistemdeki bağlantı parçalarının sistemdeki statik basınçta ani değişimlere neden olduğu görülmüştür; bu nedenle, kanaldan olan sızıntı, bağlantı parçalaraım bulunduğu yere göre değişmektedir. Spiro conta ile birleştirilmiş kanal sisteminden olan sızıntı miktarı, Trelleborg conta ile karşılaştırıldığında %5 daha azdır. Bu çalışmada yapılan sızıntı ölçümlerinde; flanşlı ve contalı birleştirilmiş dikdörtgen kanaldan olan toplam sızıntının %14 ile %20' sinin Pittsburgh kenet yapısından kaynaklandığı, ve contalı ve manşonlu birleştirilmiş yuvarlak kanaldan olan toplam sızıntının %8 ile % 13 'ünün Spiral kenet yapısından kaynaklandığı görülmüştür. Belirtilen yüzdelik dilimler esas alındığında; hava kanallarından olan sızıntının en önemli kaynağının köşe ve birleşme yüzeylerinin olduğu görülür. Anahtar Kelimeler: sızdırmaz hava kanalı sistemleri, hava kanalı sızıntısı, kanal sızmtı modeli, hava kanalı sistemlerinin test prosedürü ve metotları. v

ABSTRACT Air ducts and related equipments are important components of climate and ventilation systems in order to distribute clean air, necessary for the occupied space, to whole system and to control thermal comfort. Despite of Turkish standards on air duct are present, studies on energy consumption associated with air leakage are very rare in Turkey, on the contrary to many developed countries. In this study, the subject of preventing energy losses related to the leakage, which causes inefficient working condition, has been investigated. Firstly, air duct system and quality requirements have been explained and the main standards have been analyzed for airtightness of air distribution systems, as well. Secondly, duct system measurements have been conducted by choosing two different approaches. One approach covers leakage calculation of a single duct by using European Standard called Eurovent, whereas the other one divides the system into single sections and uses the Power Law Model for calculation of leakage occurred in each section. Single duct leakage measurements were made on 300 mm and 1000 mm diameter circular ducts and 300 mm by 250 mm and 1000 mm by 500 mm flanged joint rectangular ducts for positive internal pressures. Test results showed that duct leakage depends on the method of duct fabrication, method of sealing, workmanship and static pressure differential. Furthermore, calculated leakage factors were under the allowable leakage limits in classification `C` for rectangular and circular ducts that were produced by Venco A.Ş. Comparing rectangular to circular ducts both had the same length of seam and surface area; the leakage from circular ducts was less than 80% from rectangular ducts. The air leakage from all test ducts, with the same lock seam type, decreases, whereas the surface area increases. uBranched duct leakage measurements were made on 300 mm and 630 mm diameter circular ducts and 300 mm by 200 mm and 500 mm by 300 mm rectangular ducts and also air distribution system for positive internal pressures. Test results showed that fittings in a system cause sudden changes in static pressure; therefore, duct leakage depends on fitting locations. The leakage rate in Spiro sealed system was less than 5% Trelleborg sealed system. The leakage measured in this study showed that seam leakage accounts from 14% to 20% of the total in the two rectangular ducts and from 8% to 13% for the round ducts with Pittsburgh and Spiral lock seams. These data show that the joints are the major source of duct leakage. Improvement in duct construction leading to duct systems with less leakage will need to focus on better joints. Keywords: airtightness duct system, air duct leakage, duct leakage model, ductwork test procedure and methods. m