ISO/TR 16219:2024

Fans — System effects and system effect factors

This document deals with the likely degradation of air performance of fans tested in standardized airways according to ISO 5801 when compared with the performance of fans tested under actual site conditions. It deals with the performance of a number of generic types of fan and fittings. The results given are intended as guidelines and only provide trends, as the system effect depends on the exact geometry of the fan and disturbing component. The test data presented in this document are taken from an extensive experimental program conducted 20 years ago by NEL (National Engineering Laboratory, UK), mainly on axial and centrifugal fans. Data are also taken from several research projects financially supported by ASHRAE, some of them being carried out in the AMCA laboratory in Chicago, as well as from results published previously by individual fan manufacturers.

Ventilateurs — Effet système et facteurs d’effet système

Le présent document traite de la dégradation probable de la performance aéraulique des ventilateurs soumis à essai sur circuits standards conformément à l’ISO 5801 par rapport aux performances de ventilateurs soumis à essai dans des conditions réelles sur site. Il traite des performances d’un certain nombre de ventilateurs et de composants génériques. Les résultats obtenus constituent des lignes directrices et ne fournissent que des tendances, car l'effet système dépend de la géométrie exacte du ventilateur et du composant perturbateur. Les données présentées dans le présent document sont issues d'un vaste programme expérimental mené il y a 20 ans par le laboratoire national britannique pour l’ingénierie (NEL), principalement sur des ventilateurs axiaux et centrifuges. Les données sont aussi tirées de plusieurs projets de recherche financés par l'ASHRAE, dont certains sont menés dans le laboratoire de l'AMCA à Chicago, ainsi que de résultats publiés par des fabricants de ventilateurs individuels.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 14-Aug-2024
• ICS: 23.120 - Ventilators. Fans. Air-conditioners
• Technical Committee: ISO/TC 117 - Fans
• Drafting Committee: ISO/TC 117 - Fans
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 15-Aug-2024
• Completion Date: 15-Aug-2024

Relations

• Revises: ISO/TR 16219:2020 - Fans — System effects and system effect factors
• Effective Date: 19-Aug-2023

Standards Content (Sample)

Rapport
technique
ISO/TR 16219
Deuxième édition
Ventilateurs — Effet système et
2024-08
facteurs d’effet système
Fans — System effects and system effect factors
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2024
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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E-mail: [e-mail]
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
4 Origine des effets système des ventilateurs . 2
5 Définitions du facteur d’effet système (SEF) . 4
5.1 SEF à l'aspiration .4
5.2 Effet système au refoulement .6
6 Exemples de SEF à l’aspiration . 9
6.1 Introduction .9
6.2 Ventilateurs axiaux .10
6.2.1 Installations expérimentales .10
6.2.2 Résultats . 15
6.3 Ventilateurs centrifuges et hélico-centrifuges .17
6.3.1 Installations expérimentales .17
6.3.2 Résultats .24
7 Exemples de SEF au refoulement .29
7.1 Ventilateurs axiaux . 29
7.1.1 Généralités . 29
7.1.2 Installations expérimentales . 29
7.1.3 Résultats . 29
7.2 Ventilateurs centrifuges et hélico-centrifuges .31
7.2.1 Installations expérimentales .31
7.2.2 Résultats .32
8 Réduction des effets système .33
8.1 Généralités . 33
8.2 Effets à l’aspiration . 33
8.2.1 Généralités . 33
8.2.2 Écoulement non uniforme . 34
8.2.3 Giration ou tourbillon . 35
8.2.4 Obstruction à l’aspiration . 35
8.3 Effets au refoulement . . 38
8.3.1 Généralités . 38
8.3.2 Longueur de conduit insuffisante . 38
8.3.3 Obstacle au refoulement . 39
8.3.4 Écoulement non uniforme . 39
8.4 Exemples d’effets dus à de mauvais raccordements à l'aspiration et au refoulement .42
9 Conclusions .42
Annexe A (informative) Principes de base relatifs à la représentation de la performance
des ventilateurs .44
Annexe B (informative) Calcul du système de ventilation .72
Annexe C (informative) Variations de la puissance absorbée par l'arbre du ventilateur en
relation avec les effets système .82
Bibliographie .84

iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 117, Ventilateurs.
Cette seconde édition annule et remplace la première édition (ISO 16219:2020), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— L'Annexe C a été ajoutée.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.

iv
Introduction
L’ISO 5801 fournit des informations permettant de mesurer de manière fiable les performances des
ventilateurs soumis à des essais dans des conditions de laboratoire normalisées. Le conduit, lorsqu’il est
spécifié, garantit un profil de vitesses symétrique développé à l'aspiration du ventilateur. Il peut également
y avoir une longueur droite de conduit suffisante au refoulement du ventilateur pour assurer une conversion
efficace du profil de vitesses déformé au refoulement du ventilateur en un profil stable et homogène
mesurable à la section de mesurage.
Le présent document montre comment les composants raccordés à l'aspiration et au refoulement ont un effet
sur les performances du ventilateur. Les concepteurs du système doivent non seulement étudier la courbe
idéale de performance et la perte de pression calculée du système, mais aussi prendre en compte les pertes
aux points d'entrée et de sortie du ventilateur. Celles-ci sont décrites dans le document.
Le concept de facteur d'effet système (SEF) a été introduit dans l'industrie des ventilateurs par l'AMCA en
1973. Depuis sa création, il est devenu largement accepté dans le monde entier. Ces dernières années, on s'est
rendu compte que le SEF dépend non seulement du type de ventilateur et de la géométrie de raccordement,
mais aussi de la conception et de la fabrication du ventilateur. Certains ventilateurs moins efficaces peuvent
parfois être moins sensibles à l'effet système induit par de mauvaises conditions d’écoulement à l’aspiration
que d'autres ventilateurs plus efficaces de même type.
Par ailleurs, l'origine de l'effet système induit par un composant raccordé à l’aspiration du ventilateur est
différente de celle due au même composant raccordé au refoulement du ventilateur. C'est pourquoi deux
définitions différentes du SEF so
...

FINAL DRAFT
Technical
Report
ISO/DTR 16219
ISO/TC 117
Fans — System effects and system
Secretariat: BSI
effect factors
Voting begins on:
Ventilateurs — Effet système et facteurs d’effet système 2024-05-21
Voting terminates on:
2024-07-16
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO SUBMIT,
WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION OF ANY
RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE
AND TO PROVIDE SUPPOR TING DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES, DRAFT
INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE
TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL
TO BECOME STAN DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE
MADE IN NATIONAL REGULATIONS.
Reference number
ISO/DTR 16219:2024(en) © ISO 2024

FINAL DRAFT
ISO/DTR 16219:2024(en)
Technical
Report
ISO/DTR 16219
ISO/TC 117
Fans — System effects and system
Secretariat: BSI
effect factors
Voting begins on:
Ventilateurs — Effet système et facteurs d’effet système
Voting terminates on:
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO SUBMIT,
WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION OF ANY
RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE
AND TO PROVIDE SUPPOR TING DOCUMENTATION.
© ISO 2024
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES, DRAFT
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
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ii
ISO/DTR 16219:2024(en)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
4 Origin of fan system effects . 2
5 Definitions of system effect factor (SEF) . 4
5.1 Inlet SEF .4
5.2 Outlet system effect .6
6 Examples of inlet SEF. 9
6.1 Introduction .9
6.2 Axial fans .9
6.2.1 Experimental setups .9
6.2.2 Results .14
6.3 Centrifugal and mixed-flow fans .16
6.3.1 Experimental setups .16
6.3.2 Results . 23
7 Examples of outlet SEF .27
7.1 Axial fans .27
7.1.1 General .27
7.1.2 Experimental setups .27
7.1.3 Results . 28
7.2 Centrifugal and mixed-flow fans . 29
7.2.1 Experimental setups . 29
7.2.2 Results . 30
8 Reducing system effects .31
8.1 General .31
8.2 Inlet effects .31
8.2.1 General .31
8.2.2 Non-uniform flow .32
8.2.3 Swirl or vorticity . 33
8.2.4 Inlet blockage . 33
8.3 Outlet effects . 36
8.3.1 General . 36
8.3.2 Insufficient duct length . 36
8.3.3 Outlet obstruction .37
8.3.4 Non-uniform flow .37
8.4 Examples of the effects of poor inlet and outlet connections . 40
9 Conclusions .40
Annex A (informative) Basic principles on fan performance representation .42
Annex B (informative) Fan system calculation .70
Annex C (informative) Changes in fan shaft input power (absorbed) in relation to system effects .79
Bibliography .80

iii
ISO/DTR 16219:2024(en)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 117, Fans.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 16219:2020), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— Annex C has been added.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.

iv
ISO/DTR 16219:2024(en)
Introduction
ISO 5801 provides the information for accurately measuring the performance of fans when tested under
standardised laboratory conditions. The ducting where specified ensures a fully developed symmetrical
velocity profile at the fan inlet. There can also be sufficient straight ducting at the fan outlet to ensure
efficient conversion of the distorted velocity profile at the fan outlet to a measurable stable and homogeneous
profile at the measuring station.
This document shows how fan performance is affected by both inlet and outlet connections to it. System
designers must not only look at the ideal performance curve and calculated system pressure drop but also
take into account the losses at the entry and exit points of the fan. These are described in the document.
The concept of the system effect factor (SEF) was introduced to the fan industry by AMCA in 1973. Since its
inception it has become widely accepted worldw
...

ISO/TR DTR 16219:2020(E)
ISO /TC 117/WG 12
Secretariat: BSI
Fans — System effects and system effect factors

Ventilateurs — Effet système et facteurs d’effet système

ISO/TR DTR 16219:2020(E:(en)
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iii
ISO/TR DTR 16219:2020(E:(en)
Contents
Foreword .vii
Introduction . viii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
4 Origin of fan system effects . 2
5 Definitions of system effect factor (SEF) . 7
5.1 Inlet SEF . 7
5.2 Outlet system effect . 9
6 Examples of inlet SEF . 13
6.1 Introduction . 13
6.2 Axial fans . 13
6.2.1 Experimental setups . 13
6.2.2 Results . 22
6.3 Centrifugal and mixed-flow fans . 24
6.3.1 Experimental setups . 24
6.3.2 Results . 35
7 Examples of outlet SEF . 41
7.1 Axial fans . 41
7.1.1 General . 41
7.1.2 Experimental setups . 42
7.1.3 Results . 42
7.2 Centrifugal and mixed-flow fans . 44
7.2.1 Experimental setups . 44
7.2.2 Results . 45
8 Reducing system effects . 47
8.1 General . 47
8.2 Inlet effects . 47
8.2.1 General . 47
8.2.2 Non-uniform flow . 47
8.2.3 Swirl or vorticity . 49
8.2.4 Inlet blockage . 50
8.3 Outlet effects . 56
8.3.1 General . 56
8.3.2 Insufficient duct length . 56
8.3.3 Outlet obstruction . 57
8.3.4 Non-uniform flow . 58
8.4 Examples of the effects of poor inlet and outlet connections . 62
9 Conclusions . 63
Annex A (informative) Basic principles on fan performance representation . 65
A.1 Fan performance curves . 65
A.2 System resistance curves . 65
A.3 Operating point . 67
A.4 Fan performance measurement vs. calculation . 70
A.5 Fan performance calculations: the fan laws vs. interpolation procedures . 70
A.6 The fan laws . 71
A.6.1 Definitions . 71
iv © ISO 2020 2024 – All rights reserved
iv
ISO/TR DTR 16219:2020(E:(en)
A.6.2 The formulae of the incompressible fan laws . 71
A.6.3 Limitations . 73
A.6.4 Use of the fan laws to generate catalogue ratings . 75
A.7 Applications . 78
A.7.1 General . 78
A.7.2 Case 1: Change in fan speed . 78
A.7.3 Case 2: Change in fan size . 79
A.7.4 Case 3: Change in fan size and speed combined . 81
A.7.5 Case 4: Change in air density only . 83
A.7.6 Case 5: Change in air density and speed — constant pressure . 85
A.7.7 Case 6: Change in air density and speed — constant mass flow rate . 87
A.8 Application examples . 89
A.8.1 Example no. 1 . 89
A.8.2 Example no. 2 . 91
A.8.3 Example no. 3 . 92
A.8.4 Example no. 4 . 95
A.8.5 Example no. 5 . 97
A.8.6 Example no. 6 . 101
A.9 Application of system effects . 103
Annex B (informative) Fan system calculation . 104
B.1 Fan system calculation — Introduction . 104
B.2 Total and static pressure . 105
B.3 Preliminary design . 106
B.4 Density effects in air systems . 107
B.5 Duct friction losses . 107
B.6 Dynamic losses . 107
B.7 Calculating pressure losses . 107
B.8 Branch junctions . 108
B.9 Dynamic loss coefficient . 108
B.10 Equivalent length of duct . 108
B.11 System effects . 108
B.11.1 General . 108
B.11.2 Element system effects . 108
B.11.3 Fan system effects . 109
B.12 The total system . 109
B.13 Fan performance specification. 109
B.14 System resistance factors . 109
B.15 System design and tolerances . 112
B.16 Point of operation . 112
B.17 System resistance effect on performance . 112
B.18 Fan performance tolerance . 112
B.19 Performance safety factor .
...