Calcolatore di dimensionamento canali aria
Inserire la portata d'aria e uno tra perdita di carico unitaria (metodo a perdita di carico costante), velocità o diametro per ottenere subito diametro del canale circolare, una misura rettangolare, velocità e pressione dinamica. Le equazioni con i numeri inseriti sono sotto Passaggi del calcolo; costanti e fonti sono sotto Base di calcolo, più in basso.
Tabella di dimensionamento dei canali per portata d'aria (perdita di carico costante 1 Pa/m)
Calcolata con i valori predefiniti del calcolatore qui sopra (perdita di carico 1,0 Pa/m ≈ 0,1 mm c.a./m; lamiera zincata, ε 0,09 mm; aria a 20 °C). Diametro e velocità del canale circolare danno esattamente 1 Pa/m; il diametro normalizzato e le misure rettangolari sono arrotondati per eccesso a 50 mm.
| Portata m³/h | Portata CFM | Diam. tondo mm | Velocità m/s | Diam. norm. mm | Rett. 1 : 1, mm | Rett. 2 : 1, mm | Rett. 3 : 1, mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 500 | 294.3 | 210 | 3.99 | 250 | 200 × 200 | 300 × 150 | 350 × 150 |
| 1 000 | 588.6 | 273 | 4.75 | 300 | 250 × 250 | 400 × 200 | 450 × 150 |
| 2 000 | 1 177 | 354 | 5.65 | 400 | 350 × 350 | 500 × 250 | 600 × 200 |
| 3 000 | 1 766 | 412 | 6.24 | 450 | 400 × 400 | 550 × 300 | 700 × 250 |
| 5 000 | 2 943 | 500 | 7.07 | 550 | 500 × 500 | 700 × 350 | 850 × 300 |
| 7 500 | 4 414 | 583 | 7.81 | 600 | 550 × 550 | 800 × 400 | 1 000 × 350 |
| 10 000 | 5 886 | 650 | 8.37 | 650 | 600 × 600 | 900 × 450 | 1 100 × 400 |
| 15 000 | 8 829 | 758 | 9.24 | 800 | 700 × 700 | 1 000 × 500 | 1 250 × 450 |
| 20 000 | 11 770 | 845 | 9.90 | 850 | 800 × 800 | 1 150 × 600 | 1 400 × 500 |
Le misure rettangolari danno la stessa perdita di carico a pari portata d'aria (diametro equivalente di Huebscher), larghezza × altezza in mm. Per altre portate, perdite di carico o rapporti d'aspetto usare il calcolatore qui sopra.
Base di calcolo
La perdita di carico in un canale circolare deriva dall'equazione di Darcy-Weisbach con il fattore di attrito di Colebrook. Dimensionando in base alla perdita di carico unitaria si cerca il diametro che dà quel R; un canale rettangolare viene ricondotto al diametro circolare equivalente, che ha la stessa perdita di carico a pari portata d'aria.
| Voce | Equazione | Note · base |
|---|---|---|
| Perdita di carico (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R in Pa/m, D in m, ρ in kg/m³, V in m/s. L'equazione di Darcy del capitolo Duct Design di ASHRAE |
| Fattore di attrito (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3,7 D) + 2,51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. f compare in entrambi i membri, quindi si itera (dalla stima di Haaland fino a una variazione relativa di 10⁻¹²). Anche l'intervallo di transizione da 2300 a 4000 lo usa, con un errore per eccesso |
| Fattore di attrito (laminare) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille); segnalato come laminare nel risultato |
| Numero di Reynolds, pressione dinamica | Re = V·D / ν, Pv = ρV²/2 | V = Q / A, A = πD²/4 |
| Densità dell'aria | ρ = p / (R_da · T) | Aria secca, p = 101,325 kPa, R_da = 287,042 J/(kg·K) (ASHRAE 2017 capitolo 1, la stessa costante del calcolatore psicrometrico). 1,204 kg/m³ a 20 °C |
| Viscosità (Sutherland) | μ = μ₀ (T/T₀)^1,5 · (T₀ + S)/(T + S), ν = μ/ρ | Aria: μ₀ = 1,716 × 10⁻⁵ Pa·s, T₀ = 273,15 K, S = 110,4 K (White). A 20 °C ν = 1,506 × 10⁻⁵ m²/s, entro l'1% delle tabelle di proprietà più comuni |
| Equivalente rettangolare (Huebscher) | De = 1,30 (a·b)^0,625 / (a + b)^0,25 | Il diametro circolare con la stessa perdita di carico a pari portata d'aria e lunghezza (ASHRAE, capitolo Duct Design). Esempio: 400 × 200 mm dà 305 mm. La velocità reale nel canale rettangolare è Q/(a·b) |
| Misure normalizzate | D, a, b → ⌈x / 50⌉ × 50 mm | Il diametro circolare e entrambi i lati rettangolari sono arrotondati per eccesso a 50 mm (solo il lato libero quando un lato è fisso). Il diametro equivalente cresce solo se cresce un lato, quindi risulta pari o superiore al valore calcolato e la perdita di carico non supera quella impostata. Velocità e perdita vengono poi ricalcolate. Controllare l'elenco delle misure del produttore |
| Limiti del canale rettangolare | 1 ≤ a/b ≤ 8, lato corto ≥ 50 mm | Oltre 4 : 1 compare un avviso (più perimetro a parità di area significa più attrito e più materiale). Oltre 8 : 1, o con lato corto sotto 50 mm, il calcolatore non calcola |
Rugosità del materiale ε
Valori delle categorie di rugosità dalla Tabella 1 del capitolo Duct Design dell'ASHRAE Handbook Fundamentals (SI) (liscio 0,03, mediamente liscio 0,05, medio 0,09, mediamente rugoso 0,9, rugoso 3,0 mm). Ogni materiale è uno che la stessa tabella assegna a quella categoria. Lo stesso materiale varia con la distanza dei giunti e la qualità della posa, quindi altri valori vanno inseriti con Rugosità personalizzata.
| Materiale | ε (mm) | Categoria ASHRAE |
|---|---|---|
| Lamiera zincata | 0.09 | Medio |
| Liscio (tubo trafilato, tubo in PVC) | 0.03 | Liscio |
| Acciaio commerciale | 0.05 | Mediamente liscio |
| Canale in lana di vetro | 0.9 | Mediamente rugoso |
| Canale flessibile (completamente esteso) | 3.0 | Rugoso |
Proprietà dell'aria (aria secca, 101,325 kPa)
| Temperatura °C | Densità ρ kg/m³ | Viscosità μ Pa·s | Viscosità cinematica ν m²/s |
|---|---|---|---|
| −20 | 1.3944 | 1.615 × 10⁻⁵ | 1.158 × 10⁻⁵ |
| 0 | 1.2923 | 1.716 × 10⁻⁵ | 1.328 × 10⁻⁵ |
| 20 | 1.2042 | 1.813 × 10⁻⁵ | 1.506 × 10⁻⁵ |
| 40 | 1.1272 | 1.907 × 10⁻⁵ | 1.692 × 10⁻⁵ |
| 60 | 1.0596 | 1.999 × 10⁻⁵ | 1.886 × 10⁻⁵ |
Scelta di velocità e perdita di carico unitaria
Il calcolatore adotta come soglia 15 m/s: fino a questo valore si parla di canali a bassa velocità, oltre di canali ad alta velocità (classificazione usata in alcuni testi di impiantistica; da adattare alla normativa locale). Il calcolatore avverte quando la velocità, nel canale circolare o rettangolare, supera 15 m/s.
Il metodo a perdita di carico costante dimensiona ogni tratto con la perdita di carico unitaria scelta per il canale principale (di solito 0,1 mm c.a./m, circa 1 Pa/m). Per ogni tratto si cambia solo la portata d'aria.
Esempio svolto
Portata d'aria 10.000 m³/h, perdita di carico unitaria 1,0 Pa/m, lamiera zincata (ε 0,09 mm), aria a 20 °C: Q = 2,778 m³/s, D = 649,9 mm, V = 8,37 m/s, Re = 361.000, f = 0,0154. Arrotondato per eccesso a 650 mm.
Come rettangolo 2 : 1 lo stesso canale è 853 × 427 mm, oppure 900 × 450 mm con entrambi i lati arrotondati per eccesso a 50 mm (equivalente 686 mm, velocità reale 6,86 m/s, perdita 0,77 Pa/m).
Fonti
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), capitolo Duct Design: equazioni di Darcy e Colebrook, rugosità della Tabella 1, equivalente circolare di Huebscher
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- Huebscher, R. G. (1948), Friction equivalents for round, square and rectangular ducts, ASHVE Transactions 54
- Haaland, S. E. (1983), Simple and explicit formulas for the friction factor in turbulent pipe flow, Journal of Fluids Engineering 105 (valore iniziale e controllo)
- White, F. M., Viscous Fluid Flow: costanti di Sutherland per l'aria
Domande frequenti
Come si dimensiona un canale dalla portata d'aria?
Con il metodo a perdita di carico costante, si sceglie una perdita di carico unitaria per il canale principale (spesso 1 Pa/m, cioè 0,1 mm c.a./m) e si dimensiona ogni tratto dalla sua portata. Ad esempio 10.000 m³/h a 1 Pa/m in lamiera zincata danno un canale circolare di 650 mm (8,37 m/s), oppure 900 × 450 mm con rapporto 2 : 1. La tabella qui sopra riporta le portate più comuni.
Quale velocità adottare nei canali?
In una classificazione usata in alcuni testi i canali fino a 15 m/s sono a bassa velocità e quelli più veloci ad alta velocità, e questo calcolatore avverte oltre 15 m/s; la soglia va adattata alla normativa locale. Con una perdita di carico unitaria costante di 1 Pa/m, la velocità sale da circa 4 a 10 m/s tra 500 e 20.000 m³/h, come nella tabella qui sopra.
Come si converte un canale rettangolare in circolare?
Usare il diametro equivalente di Huebscher, De = 1,30 (ab)^0,625 / (a + b)^0,25, che dà la stessa perdita di carico a pari portata d'aria. Un canale da 900 × 450 mm corrisponde a circa 686 mm. Non è il diametro a pari area della sezione.
0,1 mm c.a./m e 1 Pa/m sono lo stesso valore?
Quasi. 0,1 mm c.a./m = 0,98 Pa/m e 1 Pa/m = 0,102 mm c.a./m. In pratica i due valori sono spesso usati come lo stesso riferimento.
Ultimo aggiornamento: 2026-10-12.