説明

等摩擦法とダクトの摩擦損失の計算式

等摩擦法は、単位摩擦損失を一定にしてダクトの径を決めるやり方です。

ダクトの径の出し方(等摩擦法)

狙った単位摩擦損失になる径を解き、規格径に切り上げます。単位摩擦損失は Darcy-Weisbach の式、摩擦係数 f は Colebrook-White の式を反復で直接解いた値です(近似式や線図は使いません)。

単位摩擦損失の参考値(実務の慣用値): 住宅の低圧ダクトで 0.8〜1.0 Pa/m 前後(0.10 in.wg/100ft ≒ 0.82 Pa/m)。

単位摩擦損失 Δp/L = f ÷ D × ρ v² ÷ 2 1 ÷ √f = −2 log10( ε ÷ (3.7 D) + 2.51 ÷ (Re √f) ) Re = ρ v D ÷ μ (層流 Re < 2,300 は f = 64 ÷ Re) ρ = p ÷ (287.042 × (t + 273.15)) (乾き空気・t = 20℃) p = 101,325 × (1 − 2.25577×10⁻⁵ × 標高)^5.2559 (標準大気) 風速で決まる風量 = 風速の上限 × 断面積 × 3,600

D は径(m)、v は風速(m/s)、ε は管の内面の粗度、μ は空気の粘性(1.825×10⁻⁵ Pa·s・20℃の値)です。径も、径から通せる風量も、二分法でこの式を逆に解いて出します。

例: 風量 1,000 m³/h・単位摩擦損失 1.0 Pa/m・スパイラル(ε 0.15 mm)なら、必要径 275.2 mm を規格径 φ300 に切り上げます。φ300 での風速は 3.93 m/s、単位摩擦損失は 0.652 Pa/m(Re 77,787・f 0.0210)です。切り捨てて細い径にすると、単位摩擦損失が狙いを超えます(ファンが足りない側)。

管材ごとの粗度 ε(ASHRAE Fundamentals Ch.21 の粗さの分類): スパイラル 0.15mm・はぜ継ぎ 0.09mm・平滑管 0.03mm・内貼り 0.90mm・フレキ 3.00mm。ε を取り違えると、同じ径でも通せる風量が大きく変わります。

給気と還気の単位摩擦損失を2本同時に固定するのは、iPhone アプリ「かんたんダクト」の Pro(買い切り)です。

前提と、含まないもの

出典

規格・便覧の表と条文は載せていません。式と、出典の名前と分類だけを引いています。

ダクトの径を計算する