ISO 13350:1999
(Main)Industrial fans — Performance testing of jet fans
Industrial fans — Performance testing of jet fans
Ventilateurs industriels — Essai de performance des ventilateurs accélérateurs
La présente Norme internationale traite de la détermination des caractéristiques techniques qui sont nécessaires pour décrire tous les aspects de la performance des ventilateurs accélérateurs tels que définis dans l'ISO 13349. Elle ne couvre pas les ventilateurs destinés aux applications en conduit ni ceux destinés uniquement à la circulation de l'air, par exemple les ventilateurs de plafond et de table. Les procédures d'essai décrites dans la présente norme concernent les conditions de laboratoire. La mesure de la performance sur site n'est pas incluse.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13350
First edition
1999-10-01
Industrial fans — Performance testing of jet
fans
Ventilateurs industriels — Essai de performance des ventilateurs
accélérateurs
A
Reference number
ISO 13350:1999(E)
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ISO 13350:1999(E)
Contents
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Definitions .2
4 Symbols and abbreviations .4
5 Characteristics to be measured .5
6 Instrumentation and measurements.5
7 Determination of thrust .6
8 Determination of sound level .11
9 Determination of vibration velocity.13
10 Determination of flowrate .15
11 Presentation of results.18
12 Tolerances and conversion rules.19
Annex A (informative) Illustration of reference sound source.21
Annex B (informative) Correction of sound pressure levels.22
Annex C (informative) Conversion rules.23
Annex D (informative) Bibliography .25
© ISO 1999
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic
or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
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Printed in Switzerland
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© ISO
ISO 13350:1999(E)
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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 13350 was prepared by Technical Committee ISO/TC 117, Industrial fans.
Annexes A, B, C and D of this International Standard are for information only.
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ISO 13350:1999(E)
Introduction
The need for this new standard has been evident for some time. The use of the so-called jet fan to assist in
controlling the quality of air in vehicle and train tunnels has become increasingly popular. The longitudinal method of
ventilation can show advantages in initial cost and running cost compared to alternative systems, and smoke control
in emergency conditions can be readily provided. At present, there is no published national or international standard
for the performance testing of jet fans.
This International Standard, which forms part of the ISO/TC 117 series of fan standards, deals with the
determination of those performance criteria essential to the correct application of jet fans. In describing the test and
rating procedures, numerous references are made to ISO 5801 as well as to other relevant International Standards.
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INTERNATIONAL STANDARD © ISO ISO 13350:1999(E)
Industrial fans — Performance testing of jet fans
1 Scope
This International Standard deals with the determination of those technical characteristics needed to describe all
aspects of the performance of jet fans as defined in ISO 13349. It does not cover those fans designed for ducted
applications, nor those designed solely for air circulation, e.g. ceiling fans and table fans.
The test procedures described in this International Standard relate to laboratory conditions. The measurement of
performance under on-site conditions is not included.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this
International Standard. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to
revision, and parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the standards indicated below. Member of IEC and ISO maintain
registers for currently valid International Standards.
ISO 1940-1:1986,
Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 1: Determination of
permissible residual unbalance.
ISO 5801:1997, Industrial fans — Performance testing using standardized airways.
1)
ISO 13347:— , Industrial fans — Determination of fan sound power level under standardized laboratory
conditions.
1)
ISO 13349:— , Industrial fans — Vocabulary and definitions of categories.
1)
ISO 14695:— , Industrial fans — Vibration measurement method.
IEC 60034-2:1972, Rotating electrical machines — Part 2: Methods for determining losses and efficiency of rotating
electrical machinery from tests (excluding machines for traction vehicules).
IEC 60034-14:1996, Rotating electrical machines — Part 14: Mechanical vibration of certain machines with shaft
heights 56 mm and higher — Measurement, evaluation and limits of the vibration severity.
1)
To be published.
1
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ISO 13350:1999(E)
3 Definitions
For the purposes of this International Standard, the definitions given in ISO 13349, ISO 5801 and the following
apply.
3.1
effective fan dynamic pressure
p
d
conventional quantity representative of the dynamic component of the fan output, calculated, in the particular case
of a jet fan, from the effective fan outlet velocity and the inlet density
NOTE The effective fan dynamic pressure will not be the same as the average of the dynamic pressures across the
section because it excludes from consideration that part of the dynamic energy flux which is due only to departures from
uniform axial velocity distribution.
3.2
effective fan outlet area
A
eff
in the particular case of a jet fan, outlet area with deductions for motors, fairings or other obstructions
NOTE 1 If the silencer centrebody reaches the outlet plane of the fan, then the effective fan outlet area is defined as the
annulus area at the fan outlet plane as shown in figure 1a).
NOTE 2 If the fan has a silencer without centrebody [see figure 1 b)], the effective fan outlet area will be close to the cross-
sectional area inside the silencer in order to clear any exit bellmouth form.
NOTE 3 If the centrebody (motor or silencer core) does not extend to the outlet plane, the effective fan outlet area will
approach the annulus area between the casing and the motor, but with some increase, as defined in figure 1c), for the distance
between the centrebody and the outlet. Where the motor is on the upstream side, figure 1c) is applied to the impeller hub rather
than the motor, as illustrated.
Figure 1 — Effective fan outlet area
3.3
effective fan outlet velocity
v
eff
calculated from the thrust, the inlet density and the effective fan outlet area as detailed in 11.2
3.4
fan outlet velocity
in the particular case of a jet fan, inlet volume flow divided by effective fan outlet area, A
eff
3.5
fan air power
conventional power output; in the particular case of a jet fan, product of inlet volume flow and effective fan dynamic
pressure
2
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ISO 13350:1999(E)
3.6
impeller tip speed
u
peripheral speed of the impeller blade tips
3.7
thrust
T , T
m c
fan thrust measured or calculated in accordance with this International Standard
3.8
thrust/power ratio
r
t
thrust divided by impeller power
NOTE An alternative definition of thrust/power ratio which has sometimes been used: thrust divided by motor input power.
This definition is deprecated, as it will vary according to the motor manufacturer used. It also results in a lower value, as the
motor losses are included.
3.9
fan guard
guard designed to prevent the ingestion of relatively large foreign bodies, such as drink cans, and sometimes fitted
to the inlet and outlet of jet fans
NOTE Guards can have a marked effect on the thrust performance and noise level. Where they are specified,
measurements should be made with these guards in place.
3.10
chamber
airway in which the air velocity is small compared with that at the fan inlet or outlet
3.11
test enclosure
room, or other space protected from draught, in which the fan and test airways are situated
3.12
impeller balance grade
grade G as specified in ISO 1940-1
3.13
fan vibration velocity
unfiltered r.m.s. vibration velocity over the frequency range 10 Hz to 10 kHz measured in accordance with this
International Standard and with ISO 14695
3.14
fan impeller efficiency
h
R
fan air power divided by impeller power
3.15
overall efficiency
h
E
fan air power divided by motor input power
3.16
sound pressure level
L
p
ten times the logarithm to the base 10 of the ratio of the square of the sound pressure radiated by the sound source
under test to the square of the reference sound pressure
3
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3.17
sound power level
L
w
ten times the logarithm to the base 10 of the ratio of the sound power radiated by the sound source under test to the
reference sound power
3.18
inlet sound power level
L
w1
sound power level of the fan determined at the fan inlet
3.19
outlet sound power level
L
w2
sound power level of the fan determined at the fan outlet
3.20
frequency range of interest
for general purposes, the frequency range including the octave bands with centre frequencies between 63 Hz and
8 000 Hz and the one-third octave bands with centre frequencies between 50 Hz and 10 000 Hz
4 Symbols and abbreviations
The following symbols and units shall apply for the parameters listed.
Parameter Symbol Unit
2
Effective fan outlet area A
m
eff
Nominal fan diameter D m
R
Length of upstream chamber side D m
3
Sound pressure level L
p dB (ref. 20 Pa)m
Sound power level L dB (ref. 1 pW)
w
Inlet sound power level L dB (ref. 1 pW)
w1
Outlet sound power level L dB (ref. 1 pW)
w2
rotational speed N r/s
Differential pressure across a flow measuring device p P
a
Effective fan dynamic pressure p P
d a
3
Volume flow q
m /s
V
Impeller balance grade (ISO 1940-1) Gmm
Thrust/power ratio r N/kW
t
Calculated thrust T N
c
Measured thrust T N
m
Impeller tip speed (see 3.6) u m/s
Effective fan outlet velocity v m/s
eff
Mean throughflow velocity in a tunnel at a specified section v m/s
t
3
Inlet density taken as equal to the density in the test enclosurerkg/m
a
Overall efficiency —hE
Motor efficiency —hM
Fan impeller efficiency —hR
4
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ISO 13350:1999(E)
5 Characteristics to be measured
5.1 General
In order that a jet type fan be correctly applied and give satisfactory performance and reliability in service, it is
necessary to determine a number of technical performance characteristics in addition to knowing the more obvious
mechanical features such as mass, overall dimensions and installation dimensions.
5.2 Thrust
Friction on the tunnel walls, inlet and outlet losses and sometimes traffic drag, combined with climatic effects at
tunnel portals, create a pressure drop through the tunnel. The pressure drop is matched by the sum of the pressure
increases by the jet fans due to the momentum transfer between fan discharge airflow and airflow in the tunnel. As it
is impossible to measure the momentum of the fan discharge airflow, and the rate of change in momentum is equal
and opposite to the thrust, thrust is measured instead.
5.3 Input power
In order to calculate the cost of operating the jet fans in a tunnel, and there may be a substantial number, it is
necessary to know the input power to the fan motor.
5.4 Sound levels
Sound levels, usually at inlet and outlet, are established in order to ensure that the jet fan and silencer combination
is optimized to match the tunnel sound level requirements.
NOTE The fan manufacturer can only guarantee the sound power level of the fan. The sound pressure in the tunnel will
depend on the size and sound absorption characteristics of the tunnel, which are outside the fan manufacturer's responsibility.
5.5 Vibration velocity
For reasons of safety, reliability and maintainability, it is essential that a realistic vibration velocity is specified and
recorded on tunnel fans. These shall be measured at the support points in accordance with ISO 14695.
5.6 Volume flowrate
Volume flowrate need only be measured if required for contractual reasons. It is the effective fan outlet velocity
which is used to evaluate the optimum number, size and spacing of jet fans in a tunnel, and is calculated in
accordance with 11.2.
6 Instrumentation and measurements
6.1 Dimensions and areas
The measurement of dimensions and the determination of areas shall be in accordance with clause 10 of ISO
5801:1997.
6.2 Rotational speed
The rotational speed of the impeller shall be determined in accordance with clause 8 of ISO 5801:1997.
6.3 Thrust
6.3.1 Force balance systems
By the use of calibrated weights, force balance systems shall permit the determination of force or thrust with an
uncertainty of ± 5 %.
5
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ISO 13350:1999(E)
6.3.2 Force transducers
After calibration by the use of calibrated weights, force transducers shall permit the determination of thrust with an
uncertainty of ± 5 %.
6.4 Input power
Determination of the power input to the electric motor or to the impeller shall be carried out in accordance with
clause 9 of ISO 5801:1997.
6.5 Sound level
The sound-level measuring system, including microphones, windshields, cables, amplifiers and frequency analyser,
shall be in accordance with the requirements given in ISO 13347.
6.6 Vibration velocity
Instruments to measure r.m.s. vibration velocity shall be used to record fan vibration velocities. These shall be in
accordance with ISO 14695.
6.7 Volume flowrate
6.7.1 Instruments for the measurement of pressure.
Manometers for the measurement of differential pressure, and barometers for the measurement of atmospheric
pressure in the test enclosure, shall comply with the requirements of clause 5 of ISO 5801:1997.
6.7.2 Instruments for the measurement of temperature.
Thermometers shall comply with the requirements of clause 7 of ISO 5801:1997.
7 Determination of thrust
7.1 General
There are two basic configurations acceptable for the determination of fan thrust: suspended configuration and
supported configuration. In addition to the need to measure force accurately, the first method requires that the
suspension elements be kept precisely vertical and parallel with a vertical plane(s) passing through the fan axis,
whilst the second method requires accurate construction and levelling of the support assembly. In either case,
thrust shall be determined by the use of calibrated weights, spring balance or force transducer.
7.2 Suspended configuration
Figures 2 and 3 show typical arrangements of suspended configurations. The fan is suspended from a framework or
gantry with the suspension elements at least one fan-diameter long. The frame should allow free airflow, particularly
at the fan inlet. Below or surrounding the fan is a rigid framework which serves a threefold function:
a) provide the reference point for the fan test assembly under static conditions,
b) provide support for a pulley system to take calibrated weights or a spring balance, and
c) provide a reaction point for a force transducer.
Under operating conditions, the measuring system loads are adjusted to return the fan to the static positions, to
within ± 2 mm, and thus ensure that the suspension elements are precisely vertical. The thrust can then be
measured directly.
NOTE It should be noted that with the thrust/weight ratios typical a of jet fan, it is doubtful whether the desired accuracy of
thrust measurement can be attained by other means, such as measuring the angle of the suspension elements from the
vertical or the change in height between the fan switched off and operational, and then calculating the thrust.
6
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ISO 13350:1999(E)
Key
1 Adjustable position of transducer/measuring system
2 Air flow
NOTE The fan should be accurately levelled prior to testing.
Figure 2 — Thrust measuring layout (suspended method 1)
Key
4 Adjustable restraint
1 Suspension cables
5 Reference point
2 Air flow
3 Spring balance
NOTE The fan should be accurately levelled prior to testing.
Figure 3 — Thrust measuring layout (suspended method 2)
7
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7.3 Supported configuration
Arrangements of the supported configuration are shown in figures 4, 5 and 6. The fan is supported, via low-friction
linear bearings or leaf springs, on a rigid framework. The fan, to an extent limited by stops, is free to move in either
direction. Before commencing any tests, the assembly shall be carefully levelled, in each direction, such that the
same effort is required to move the assembly along the axis of the fan in either direction.
Under operating conditions, the measuring system loads are adjusted to ensure the movement is not being
restrained by the stops. Thrust can then be measured directly. In the case of the use of a force transducer, the fan
can be allowed to abut the sensor directly.
Key
4 Fan movement possible
1 Direction of fan movement
5 Thrust gauge (measurement in kg direct off gauge + mass of gauge in
2 Air flow
suspension = thrust)
3 Linear bearings
NOTE The fan should be accurately levelled prior to testing.
Figure 4 — Thrust measuring layout (supported method 1)
8
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ISO 13350:1999(E)
Key
4 Linear bearings
1 Direction of fan movement
5 Fan movement possible
2 Air flow
3 Transducer/measuring system
NOTE The fan should be accurately levelled prior to testing.
Figure 5 — Thrust measuring layout (supported method 2)
9
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ISO 13350:1999(E)
Key
3 Leaf spring
1 Direction of fan movement
4 Load cell
2 Air flow
NOTE The fan should be accurately levelled prior to testing.
Figure 6 — Thrust measuring layout (supported method 3)
7.4 Test procedures
To ensure that thrust is measured to the required accuracy, steps shall be taken to minimize errors due to setting-
up/rigging of the test arrangement. Though calibrated weights or spring balances are specified, if a spring balance is
employed to register thrust and it is supported via a pulley, its mass must be accurately known and added to the
measured thrust.
If a force transducer is being used to measure thrust, it is recommended that it is calibrated, for example by using a
pulley and weight system, at no more than 12-monthly intervals. Where the deviation is more than 1 % of the
reading, then recalibration shall be reduced to 3-monthly intervals.
Where the supported method is being used, precautions shall be taken to ensure that the force required to move the
fan in either direction is the same and that the assembly is therefore level.
Thrust readings shall be recorded when both the thrust and power input readings have stabilized, or at least 10 min
after start
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13350
Première édition
1999-10-01
Ventilateurs industriels — Essai de
performance des ventilateurs accélérateurs
Industrial fans — Performance testing of jet fans
A
Numéro de référence
ISO 13350:1999(F)
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ISO 13350:1999(F)
Sommaire
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Définitions .2
4 Symboles et unités .4
5 Caractéristiques à mesurer.5
6 Instruments et mesures .5
7 Détermination de la poussée.6
8 Détermination du niveau acoustique.12
9 Détermination de la vitesse de vibration.15
10 Détermination du débit.16
11 Présentation des résultats.19
12 Tolérances et règles de conversion.20
Annexe A (informative) Illustration de la source sonore de référence .23
Annexe B (informative) Correction des niveaux de pression acoustique .24
Annexe C (informative) Règles de conversion .25
Annexe D (informative) Bibliographie .27
© ISO 1999
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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 et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
Internet iso@iso.ch
Imprimé en Suisse
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ISO 13350:1999(F)
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, gourvernementales, en liaison avec l'ISO participent
également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce
qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
La Norme internationale ISO 13350 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 117, Ventilateurs industriels.
Les annexes A, B, C et D de la présente Norme internationale sont données uniquement à titre d’information.
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ISO 13350:1999(F)
Introduction
Il y a un certain temps que le besoin de cette nouvelle norme est devenu évident. L'emploi de ventilateurs appelés
«ventilateurs accélérateurs» pour aider à contrôler la qualité de l'air dans les tunnels ferroviaires et routiers est
devenue de plus en plus courant. Le mode longitudinal de ventilation peut apporter des avantages en coût initial et
coût d'exploitation par rapport aux autres systèmes, et le système de lutte contre les fumées dans des conditions
d'urgence peut-être mis en oeuvre sans délai. Actuellement, il n'y a pas de norme nationale ou internationale
publiée pour les essais de performance des ventilateurs accélérateurs.
La présente Norme internationale, qui fait partie de la série des normes sur les ventilateurs élaborées par
l'ISO/TC 117, traite de la détermination des critères de performance essentiels à l'application correcte des
ventilateurs accélérateurs. Dans la description des procédures d'essai et d'évaluation, il est fréquemment fait
référence à l'ISO 5801 ainsi qu'à d'autres Normes internationales pertinentes.
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NORME INTERNATIONALE © ISO ISO 13350:1999(F)
Ventilateurs industriels — Essai de performance des
ventilateurs accélérateurs
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale traite de la détermination des caractéristiques techniques qui sont nécessaires
pour décrire tous les aspects de la performance des ventilateurs accélérateurs tels que définis dans l'ISO 13349.
Elle ne couvre pas les ventilateurs destinés aux applications en conduit ni ceux destinés uniquement à la circulation
de l'air, par exemple les ventilateurs de plafond et de table.
Les procédures d'essai décrites dans la présente norme concernent les conditions de laboratoire. La mesure de la
performance sur site n'est pas incluse.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des normes internationales en vigueur
à un moment donné.
ISO 1940-1:1986, Vibrations mécaniques — Exigences en matière de qualité dans l'équilibrage des rotors rigides —
Partie 1: Détermination du balourd résiduel admissible.
ISO 5801:1997, Ventilateurs industriels — Essais aérauliques sur circuits normalisés.
1)
ISO 13347: — , Ventilateurs industriels — Détermination du niveau de puissance acoustique des ventilateurs dans
les conditions normalisées de laboratoire.
1)
ISO 13349: — , Ventilateurs industriels — Terminologie.
1)
ISO 14695: — , Ventilateurs — Méthode de mesurage des vibrations.
CEI 60034-2:1972, Machines électriques tournantes — Partie 2: Méthodes pour la détermination des pertes et du
rendement des machines électriques tourantes à partir d'essais (à l'exclusion des machines pour véhicules de
traction).
CEI 60034-14:1996, Machines électriques tournantes — Partie 14: Vibrations mécaniques de certaines machines
de hauteur d'axe supérieure ou égale à 56 mm — Mesurage, évaluation et limites de la vibration.
1)
À publier.
1
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ISO 13350:1999(F)
3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les définitions données dans l‘ISO 13349 et l'ISO 5801 ainsi
que les définitions suivantes s'appliquent.
3.1
pression dynamique effective du ventilateur
p
d
grandeur conventionnelle représentative de la composante dynamique de la pression au refoulement du ventilateur,
calculée, dans le cas particulier d'un ventilateur accélérateur, à partir de la vitesse de refoulement et de la masse
volumique
NOTE La pression dynamique effective du ventilateur n'est pas égale à la moyenne des pressions dynamiques sur la
section parce qu'elle ne prend pas en compte la partie du flux d'énergie dynamique qui est dû uniquement à des écarts de la
vitesse axiale réelle par rapport à une vitesse constante sur la section.
3.2
aire effective de refoulement du ventilateur
A
eff
dans le cas particulier d'un ventilateur accélérateur, aire, déduction faite des moteurs, carénages ou autres
obstructions
NOTE 1 Si le noyau central du silencieux atteint le plan de refoulement du ventilateur, l'aire effective de refoulement du
ventilateur se définit comme l'aire de l'espace annulaire dans le plan de refoulement du ventilateur, comme le montre la
figure 1a).
NOTE 2 Si le ventilateur comporte un silencieux sans noyau central [voir figure 1b)], l'aire effective de refoulement du
ventilateur sera proche de l'aire de la coupe transversale à l'intérieur du silencieux afin de dégager toute la sortie en pavillon.
NOTE 3 Si le noyau central (moteur ou noyau silencieux) ne s'étend pas au plan de refoulement l'aire effective de
refoulement du ventilateur sera proche de l'aire de l'espace annulaire entre l'enveloppe et le moteur, mais avec une légère
augmentation, définie sur la figure 1c), pour la distance entre le moteur et le refoulement. Lorsque le moteur est du côté amont,
on applique la figure 1c) au moyeu de roue plutôt qu'au moteur, comme illustré.
Figure 1 — Aire effective de refoulement du ventilateur
3.3
vitesse efficace de refoulement du ventilateur
vitesse calculée à partir de la poussée, de la masse volumique à l'aspiration et de l'aire effective de refoulement du
ventilateur, comme détaillé en 11.2
3.4
vitesse de refoulement du ventilateur
dans le cas particulier d'un ventilateur accélérateur, débit volumique à l'aspiration divisé par l'aire effective de
refoulement du ventilateur, A
eff
2
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ISO 13350:1999(F)
3.5
puissance aéraulique du ventilateur
puissance aéraulique conventionnelle; dans le cas particulier d'un ventilateur accélérateur, produit du débit- volume
à l'aspiration et de la pression dynamique effective du ventilateur
3.6
vitesse périphérique de la roue
u
vitesse périphérique de l'extrémité extérieure des aubes de la roue
3.7
poussée
T , T
m c
poussée du ventilateur mesurée ou calculée conformément à la présente Norme internationale
3.8
rapport poussée/puissance
r
t
poussée divisée par la puissance à la roue
NOTE Une autre définition du rapport poussée/puissance a été parfois utilisée: poussée divisée par la puissance aux
bornes du moteur. Cette définition n'est pas recommandée car cette valeur va varier selon le fabricant de moteur auquel on fait
appel.
3.9
grillage de protection de ventilateur
grillage destiné à empêcher l'aspiration de corps étrangers relativement gros, comme des boîtes de boisson, parfois
monté à l'aspiration et au refoulement des ventilateurs accélérateurs
NOTE Les grillages de protection peuvent avoir un effet sensible sur la poussée et sur le niveau acoustique. Lorsqu'ils
sont spécifiés, les mesures doivent être effectuées avec ces grillages.
3.10
chambre
conduit dans lequel la vitesse de l'air est faible par rapport à celle à l'aspiration ou au refoulement du ventilateur
3.11
local d'essai
salle, ou autre espace protégé des courants d'air, dans laquelle sont situés les conduits d'essai et le ventilateur
3.12
niveau d'équilibrage de la roue
niveau G spécifié dans l'ISO 1940-1
3.13
vitesse de vibration du ventilateur
vitesse de vibration non filtrée (valeur efficace) sur une gamme de fréquences de 10 Hz à 10 kHz mesurée
conformément à la présente Norme internationale et à l’ISO 14695
3.14
rendement à la roue du ventilateur
h
R
puissance aéraulique du ventilateur divisée par la puissance à la roue.
3.15
rendement global
h
E
puissance aéraulique du ventilateur divisée par la puissance aux bornes du moteur
3.16
niveau de pression acoustique
L
p
dix fois le logarithme décimal du rapport du carré de la pression acoustique produite par la source considérée au
carré de la pression acoustique de référence
3
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3.17
niveau de puissance acoustique
L
W
dix fois le logarithme décimal du rapport de la puissance acoustique rayonnée par la source considérée, à la
puissance acoustique de référence
3.18
niveau de puissance acoustique à l'aspiration
L
W
1
niveau de puissance acoustique du ventilateur déterminé à l'aspiration du ventilateur
3.19
niveau de puissance acoustique au refoulement
L
W2
niveau de puissance acoustique du ventilateur déterminé au refoulement du ventilateur
3.20
domaine de fréquences utile
pour les applications courantes, domaine de fréquences comprenant les bandes d'octaves de fréquence médiane
entre 63 Hz et 8 000 Hz et les bandes de tiers d'octaves de fréquence médiane entre 50 Hz et 10 000 Hz
4 Symboles et unités
Les symboles et les unités de base suivants doivent être utilisés pour les grandeurs listés.
Grandeur Symbole Unité
2
Aire effective de refoulement du ventilateur A
m
eff
Diamètre nominal du ventilateur D m
R
Longueur de la chambre à l'aspiration D m
3
Niveau de pression acoustique L
p dB (ref. 20 mPa)
Niveau de puissance acoustique L dB (ref. 1 pW)
w
Niveau de puissance acoustique à l'aspiration L dB (ref. 1 pW)
w1
Niveau de puissance acoustique au refoulement L dB (ref. 1 pW)
w2
Vitesse de rotation de la roue N r/s
Pression différentielle dans un appareil déprimogène p Pa
pour mesurer le débit
Pression dynamique effective du ventilateur p Pa
d
3
Débit volumique q
m /s
V
Niveau d'équilibrage de la roue (ISO 1940-1) Gmm
Rapport poussée/puissance r N/kW
t
Poussée calculée T N
c
Poussée mesurée T N
m
Vitesse périphérique de la roue (voir 3.6) u m/s
Vitesse effective de refoulement du ventilateur v m/s
eff
Vitesse moyenne d'écoulement dans un tunnel dans v m/s
t
une section donnée
3
Masse volumique d'aspiration prise comme étant
kg/m
r
a
égale à la densité dans le local d'essai
Rendement global —hE
Rendement du moteur —hM
Rendement à la roue du ventilateur —hR
4
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5 Caractéristiques à mesurer
5.1 Généralités
Pour qu'un ventilateur accélérateur soit utilisé correctement et qu'il assure des performances et une fiabilité
satisfaisantes en service, il est nécessaire de déterminer un certain nombre de grandeurs caractéristiques en plus
de connaître les caractéristiques mécaniques les plus évidentes telles que la masse, les dimensions globales et les
dimensions d'installation.
5.2 Poussée
Le frottement sur les parois du tunnel, les pertes à l'aspiration et au refoulement et, parfois, le ralentissement par la
circulation, associés aux effets climatiques aux extrémités du tunnel, provoquent une chute de pression dans le
tunnel. La chute de pression est compensée par la somme des augmentations de pression des ventilateurs
accélérateurs dues au transfert de quantité de mouvement entre le flux de refoulement du ventilateur et le flux dans
le tunnel. Comme il est impossible de mesurer la quantité de mouvement au refoulement du ventilateur, et que la
variation de la quantité de mouvement est égale et opposée à la poussée, on caractérise le ventilateur par la
poussée.
5.3 Puissance aux bornes du moteur
Afin de calculer le coût de fonctionnement des ventilateurs accélerateurs dans un tunnel, et il peut y en avoir un
nombre important, il est nécessaire de connaître la puissance aux bornes du moteur du ventilateur.
5.4 Niveau acoustique
Les niveaux acoustiques, en général à l'aspiration et au refoulement, sont établis pour faire en sorte que
l'association ventilateur accélérateur et silencieux soit optimisée de façon à répondre aux exigences de niveau
acoustique du tunnel.
NOTE Le constructeur de ventilateurs peut garantir uniquement le niveau de puissance acoustique. La pression
acoustique dans le tunnel dépendra de la taille et des caractéristiques d'absorption acoustique du tunnel, qui sont exclues des
responsabilités du constructeur.
5.5 Vitesse de vibration
Pour des raisons de sécurité, de fiabilité et de maintenabilité, il est essentiel de spécifier et de consigner sur les
ventilateurs de tunnels une vitesse de vibration réaliste. Elle doit être mesurée à des points supports conformément
à l'ISO 14695.
5.6 Débit volume
Le débit volume n'est mesuré que si des raisons contractuelles le demandent. C'est la vitesse effective de
refoulement du ventilateur qui sert à évaluer le nombre, la taille et l'espacement des ventilateurs accélérateurs dans
un tunnel et elle se calcule selon 11.2.
6 Instruments et mesures
6.1 Dimensions et superficies
La mesure des dimensions et la détermination des superficies doivent être conformes à l'article 10 de
l'ISO 5801:1997.
6.2 Vitesse de rotation
La vitesse de rotation de la roue doit être déterminée conformément à l'article 8 de l'ISO 5801:1997.
5
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6.3 Poussée
6.3.1 Systèmes de compensation des forces
En utilisant des poids étalonnés, les systèmes de compensation des forces doivent permettre de déterminer la force
ou la poussée avec une incertitude de ± 5%.
6.3.2 Transducteurs de force
Après l'étalonnage par l'utilisation de poids étalonnés, les transducteurs de force doivent permettre de déterminer la
poussée avec une incertitude de ± 5%.
6.4 Puissance absorbée
La détermination de la puissance absorbée par le moteur électrique ou la roue doit se faire conformément à
l'article 9 de l'ISO 5801:1997.
6.5 Niveau acoustique
Le système de mesure du niveau acoustique, y compris les microphones, pare-vent, câbles, amplificateurs et
analyseur de fréquences doit être conforme aux exigences données dans l'ISO 13347.
6.6 Vitesse de vibration
Il faut utiliser des instruments de mesure de vitesse (valeur efficace) de vibration efficace pour consigner les
vitesses de vibration des ventilateurs. Ils doivent être conformes à l'ISO 14695.
6.7 Débit-volume
6.7.1 Instruments pour mesurer la pression
Les manomètres pour mesurer la pression différentielle et les baromètres pour mesurer la pression atmosphérique
dans le local d'essai doivent être conformes aux exigences de l'article 5 de l'ISO 5801:1997.
6.7.2 Instruments pour mesurer la température
Les thermomètres doivent être conformes aux exigences de l'article 7 de l'ISO 5801:1997.
7 Détermination de la poussée
7.1 Généralités
Il existe deux configurations de base acceptables pour déterminer la poussée du ventilateur: une configuration
suspendue et une configuration supportée. Outre la nécessité de mesurer la force avec précision, la première
méthode demande que les éléments de suspension soient maintenus strictement verticaux et parallèles au(x)
plan(s) verticaux passant par l'axe du ventilateur, tandis que la deuxième méthode demande une construction et
une mise à niveau précises de l'ensemble support. Dans les deux cas, la poussée doit être déterminée en utilisant
des poids étalonnés, un peson à ressort ou un transducteur de force.
7.2 Configuration suspendue
Les figures 2 et 3 montrent des dispositions types de configurations suspendues. Le ventilateur est suspendu à un
cadre ou à un portique avec des éléments de suspension d'une longueur au moins égale à une fois le diamètre du
ventilateur. Le cadre devrait laisser libre le passage de l'air, en particulier à l'aspiration du ventilateur. En dessous
ou autour du ventilateur, se trouve un cadre rigide qui a une fonction triple:
a) donner le point de référence pour l'ensemble d'essai du ventilateur dans des conditions statiques;
b) servir de support à un système de poulie pour suspendre les poids étalonnés ou accrocher un peson à
ressort; et
6
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c) servir de point fixe à un transducteur de force.
Dans les conditions de fonctionnement, les charges du système de mesure sont ajustées pour ramener le
ventilateur en position statique, à ± 2 mm près, et assurer ainsi que les éléments de suspension sont exactement
verticaux. La poussée peut alors être mesurée directement .
NOTE Il convient de noter qu'avec les rapports poussée/poids typiques d'un ventilateur accélérateur, il est douteux que la
précision désirée pour la mesure de la poussée puisse être atteinte par d'autres moyens, tels que la mesure de l'angle des
éléments de suspension à partir de la verticale ou le changement de hauteur entre le ventilateur à l'arrêt et en service, et
ensuite le calcul de la poussée.
Légende
1 Position réglable du transducteur/système de mesure
2 Flux d'air
NOTE Il convient que le ventilateur soit soigneusement mis de niveau avant les essais.
Figure 2 — Montage pour la mesure de la poussée (méthode suspendue 1)
7
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Légende
1 Câbles de suspension 4 Dispositif de retenue réglable
2 Flux d'air 5 Point de référence
3 Peson à ressort
NOTE Il convient que le ventilateur soit soigneusement mis de niveau avant les essais.
Figure 3 — Montage pour la mesure de la poussée (méthode suspendue 2)
7.3 Configuration supportée
Des dispositions de configuration supportée sont illustrées aux figures 4, 5 et 6. Le ventilateur est supporté, au
moyen de roulements linéaires à faible frottement ou de ressorts à lames sur un cadre rigide. Le ventilateur, dans
une plage limitée par des butées, est libre de se déplacer dans les deux sens. Avant de commencer les essais,
l'ensemble doit être parfaitement de niveau, dans chaque sens, de sorte que le même effort soit nécessaire pour
déplacer l'ensemble dans les deux sens, le long de l'axe du ventilateur.
Dans les conditions de fonctionnement, les charges du système de mesure sont ajustées de façon à s'assurer que
le déplacement n'est pas restreint par les butées. La poussée peut alors être mesurée directement. Dans le cas
d'utilisation d'un transducteur de force, le ventilateur peut buter directement sur le capteur.
8
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Légende
1 Sens du mouvement du ventilateur 4 Possibilité de déplacement du ventilateur
2 Flux d'air 5 Jauge de poussée (mesure en kg directement à la sortie de la jauge +
masse de la jauge en suspension = poussée)
3 Paliers axiaux
NOTE Il convient que le ventilateur soit soigneusement mis de niveau avant les essais.
Figure 4 — Montage pour la mesure de la poussée (méthode supportée 1)
9
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Légende
1 Sens du mouvement du ventilateur 4 Paliers axiaux
2 Flux d'air 5 Possibilité de déplacement du ventilateur
3 Transducteur et système de mesure
NOTE Il convient que le ventilateur soit soigneusement mis de niveau avant les essais.
Figure 5 — Montage pour la mesure de la poussée (méthode supportée 2)
10
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Légende
1 Sens du mouvement du ventilateur 3 Ressort à lames
2 Flux d'air 4 Boîte dynamométrique
NOTE Il convient que le ventilateur soit soigneusement mis de niveau avant les essais.
Figure 6 — Montage pour la mesure de la poussée (méthode supportée 3)
7.4 Procédures d'essai
Pour s'assurer que la poussée est mesurée avec la précision requise, il faut prendre des mesures pour minimiser
les erreurs dues au montage du dispositif d'essai. Bien qu'il soit spécifié qu'il faut utiliser des poids étalonnés ou des
pesons à ressort, si un peson à ressort est utilisé pour enregistrer la poussée et si celui-ci est supporté par
l'intermédiaire d'une poulie, son poids doit être connu avec précision et ajouté à la poussée mesurée.
Si un transducteur de force est utilisé pour mesurer la poussée, il est recommandé de l'étalonner, par exemple en
utilisant un système de poulie et de poids, à des intervalles de temps n'excédant pas 12 mois. Lorsque l'écart est
supérieur à 1 % du relevé, il faut alors réduire l'intervalle de reétalonnage à 3 mois.
Lorsque la configuration supportée est utilisée, il faut prendre des précautions pour s'assurer que la force requise
pour déplacer le ventilateur dans chaque sens est la même et que par conséquent l'ensemble est de niveau.
Les mesures de poussée doivent être consignées lorsque les lectures de poussée et de puissance consommée
sont stabilisées, ou au moins 10 minutes après le démarrage.
11
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7.5 Local d'essai
La figure 7 montre les dégagements requis dans le local d'essai.
Dimensions en mètres
Légende
1 Plan traversant la roue
2 Flux d'air
Figure 7 — Local de mesure de la poussée
8 Détermination du niveau acoustique
8.1 Généralités
Les niveaux acoustiques se mesurent à l'aide de la méthode semi-réverbérante. La méthode est essentiellement
pratique et, à l'exception des instruments de mesure du bruit, il faut un minimum d'installations: un local adéquat et
une source sonore étalonnée.
Le ventilateur ayant un seul point de fonctionnement, à résistance nulle, aucune complication ne peut résulter du
bruit généré par le «moyen de réglage de ce point du fonctionnement». De même, étant donné que seuls les
niveaux acoustiques avec les ouïes d'aspiration et de refoulement ouvertes sont demandés, des terminaisons
anéchoïques ne sont pas nécessaires. Il faut reconnaître que la méthode utilisée permet la mesure du bruit rayonné
par le ventilateur, que ce soit par l'aspiration, par le refoulement, ou par l'enveloppe du ventilateur, représentant
ainsi la même situation que lorsque le ventilateur est installé dans un tunnel.
12
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8.2 Montage d'essai
Le positionnement du ventilateur, de la source sonore de référence étalonnée et les positions du microphone sont
indiqués à la figure 8.
Légende
1 Source de référence 3 Première ligne de déplacement du microphone
2 Deuxième ligne de déplacement du microphone 4 Toutes les surfaces sont à finition dure
NOTE 1 Il convient que le plan de traverse du microphone fasse un angle supérieur à 10° du plan de toute surface.
NOTE 2 La vitesse aéraulique maximale par-dessus le microphone 1 m/s.
NOTE 3 Le microphone, le RSS, les sources acoustiques du ventilateur ne peuvent pas être a ± 0,3 m de l'axe central de la
chambre.
NOTE 4 L'équipement ou la mise en place des pales n'est pas restreint par la présente Norme internationale si les
conditions ci-dessus sont remplies.
NOTE 5 La forme de la chambre n'est pas spécifiée dans la présente Norme internationale, mais les chambres ayant
certaines proportions fonctionneront avec plus de succès (6).
NOTE 6 Le volume de la chambre n'est pas spécifié, mais il convient que la chambre soit assez large en volume de telle
sorte que le ventilateur d'essai et les conduits associés n'excède pas 1 % du volume de la chambre.
Figure 8 — Local semi-réverbérant
13
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8.3 Aptitude du local
La chambre semi-reverbérante doit satisfaire aux prescriptions de l'ISO 13347.
Une première ligne de déplacement du microphone doit être située sur un arc ou sur une ligne droite d'une longueur
de 1,5 m à 3 m à une distance d'au moins 2 m de toute surface réfléchissante majeure. Aucun point de cette ligne
de déplacement ne doit être à moins de 45° de l'axe de la source sonore du ventilateur et la ligne de déplacement
elle-même doit faire un angle supérieure à 10° avec toute surface de la chambre et elle doit être dirigée vers un
angle de celle-ci. La ligne de déplacement doit être dirigée de façon que le microphone ne soit pas soumis à une
vitesse d'air dépassant 2 m/s (voir figure 8).
Une source sonore de référence doit être située de sorte que son centre acoustique soit à la même distance du
point central de la ligne de déplacement du microphone que le centre de la source sonore du ventilateur mais à
moins de 1 m de cette dernière ou de toute surface réfléchissante majeure. La source sonore de référence doit
répondre aux exigences de l'ISO 13347. La source sonore de référence doit être actionnée à une vitesse égale, à
2 % près, à la vitesse à laquelle elle a été étalonnée.
La source sonore de référence en fonctionnement, mais avec la roue du ventilateur d'essai à l'arrêt, des mesures
du niveau de pression acoustique doivent être faites dans chaque bande d'octave le long de la première ligne de
déplacement du microphone, et la valeur moyenne le long de la ligne de déplacement est estimée. Une seconde
ligne de déplacement du microphone similaire à la première et de la même longueur doit être établie en une
position à mi-distance entre la source sonore de référence et le point central de la ligne de déplacement originale
du microphone et à angle droit par rapport à la ligne qui les joint. Le niveau de pression acoustique moyen le long
de cette première ligne de déplacement dans chaque bande d'octave ne doit pas excéder de plus de 3 dB la
moyenne pour la première ligne de déplacement du microphone, les deux valeurs étant corrigées pour le niveau de
bruit de fond conformément à l'annexe B.
8.4 Procédure de mesure
Avant d'effectuer des mesures réelles, il faut déterminer le niveau de pression acoustique moyen dans chaque
bande d'octave le long de la première ligne de déplacement du micropho
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.