ISO 5801:2007
(Main)Industrial fans — Performance testing using standardized airways
Industrial fans — Performance testing using standardized airways
ISO 5801:2007 deals with the determination of the performance of industrial fans of all types except those designed solely for air circulation e.g. ceiling fans and table fans. Estimates of uncertainty of measurement are provided and rules for the conversion, within specified limits, of test results for changes in speed, gas handled and, in the case of model tests, size, are given.
Ventilateurs industriels — Essais aérauliques sur circuits normalisés
L'ISO 5801:2007 traite de la détermination des performances des ventilateurs industriels de tous types à l'exception de ceux uniquement conçus pour la circulation de l'air, par exemple les ventilateurs de plafond ou de table. Des estimations de l'incertitude de mesure sont fournies et des règles pour la conversion, dans des limites spécifiées, des résultats d'essai liés aux variations de vitesse, au gaz transporté, et dans le cas d'essais sur maquette à la taille, sont spécifiées.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5801
Second edition
2007-12-15
Industrial fans — Performance testing
using standardized airways
Ventilateurs industriels — Essais aérauliques sur circuits normalisés
Reference number
ISO 5801:2007(E)
©
ISO 2007
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ISO 5801:2007(E)
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ISO 5801:2007(E)
Contents Page
Foreword. vii
Introduction . viii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Symbols and units. 16
4.1 Symbols . 16
4.2 Subscripts . 19
5 General. 19
6 Instruments for pressure measurement. 20
6.1 Barometers . 20
6.2 Manometers. 21
6.3 Damping of manometers. 21
6.4 Checking of manometers. 21
6.5 Position of manometers. 22
7 Determination of average pressure in an airway. 22
7.1 Methods of measurement . 22
7.2 Use of wall tappings . 22
7.3 Construction of tappings . 22
7.4 Position and connections . 23
7.5 Checks for compliance. 23
7.6 Use of Pitot-static tube. 23
8 Measurement of temperature . 24
8.1 Thermometers . 24
8.2 Thermometer location . 24
8.3 Humidity. 24
9 Measurement of rotational speed . 25
9.1 Fan shaft speed. 25
9.2 Acceptable instruments . 25
10 Determination of power input. 25
10.1 Measurement accuracy . 25
10.2 Fan shaft power . 25
10.3 Determination of fan shaft power by electrical measurement . 25
10.4 Impeller power. 26
10.5 Transmission systems . 26
11 Measurement of dimensions and determination of areas. 26
11.1 Flow-measurement devices. 26
11.2 Tolerance on dimensions . 26
11.3 Determination of cross-sectional area . 27
12 Determination of air density, humid gas constant and viscosity . 27
12.1 Density of air in the test enclosure at section x . 27
12.2 Determination of vapour pressure . 28
12.3 Determination of air viscosity . 30
13 Determination of flow rate . 31
13.1 General. 31
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ISO 5801:2007(E)
13.2 In-line flowmeters (standard primary devices). 31
13.3 Traverse methods . 32
14 Calculation of test results . 34
14.1 General . 34
14.2 Units . 34
14.3 Temperature. 34
14.4 Mach number and reference conditions. 36
14.5 Fan pressure. 40
14.6 Calculation of stagnation pressure at a reference section of the fan from gauge pressure,
p , measured at a section x of the test duct . 43
ex
14.7 Inlet volume flow rate . 44
14.8 Fan air power and efficiency. 44
15 Rules for conversion of test results. 52
15.1 Laws on fan similarity. 52
15.2 Conversion rules. 54
16 Fan characteristic curves. 57
16.1 General . 57
16.2 Methods of plotting. 58
16.3 Characteristic curves at constant speed. 58
16.4 Characteristic curves at inherent speed. 58
16.5 Characteristic curves for adjustable-duty fan. 59
16.6 Complete fan characteristic curve . 60
16.7 Test for a specified duty. 61
17 Uncertainty analysis . 62
17.1 Principle . 62
17.2 Pre-test and post-test analysis. 62
17.3 Analysis procedure. 62
17.4 Propagation of uncertainties . 62
17.5 Reporting uncertainties. 63
17.6 Maximum allowable uncertainties measurement . 63
17.7 Maximum allowable uncertainty of results. 64
18 Selection of test method . 65
18.1 Classification. 65
18.2 Installation categories . 65
18.3 Test report. 65
18.4 User installations . 66
18.5 Alternative methods. 66
18.6 Duct simulation . 66
19 Installation of fan and test airways . 66
19.1 Inlets and outlets. 66
19.2 Airways. 66
19.3 Test enclosure. 67
19.4 Matching fan and airway . 67
19.5 Outlet area. 67
20 Carrying out the test . 67
20.1 Working fluid . 67
20.2 Rotational speed . 67
20.3 Steady operation . 67
20.4 Ambient conditions. 68
20.5 Pressure readings. 68
20.6 Tests for a specified duty. 68
20.7 Tests for a fan characteristic curve . 68
20.8 Operating range . 68
21 Determination of flow rate. 68
21.1 Multiple nozzle. 68
21.2 Conical or bellmouth inlet. 68
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21.3 Orifice plate . 68
21.4 Pilot-static tube traverse (see ISO 3966 and ISO 5221). 69
22 Determination of flow rate using multiple nozzles. 69
22.1 Installation . 69
22.2 Geometric form . 69
22.3 Inlet zone . 70
22.4 Multiple-nozzle characteristics. 70
22.5 Uncertainty . 72
23 Determination of flow rate using a conical or bellmouth inlet. 73
23.1 Geometric form . 73
23.2 Screen loading . 74
23.3 Inlet zone . 75
23.4 Conical inlet performance. 75
23.5 Bellmouth inlet performance . 75
23.6 Uncertainties . 77
24 Determination of flow rate using an orifice plate . 77
24.1 Installation . 77
24.2 Orifice plate . 77
24.3 Ducts . 81
24.4 Pressure tappings. 81
24.5 Calculation of mass flow rate . 81
24.6 Reynolds number. 82
24.7 In-duct orifice with D and D/2 taps [see Figure 20 a) and ISO 5167-1]. 82
24.8 Outlet orifice with wall tappings [see Figure 20 c) and e)] . 86
25 Determination of flow rate using a Pitot-static tube traverse . 88
25.1 General. 88
25.2 Pitot-static tube. 88
25.3 Limits of air velocity . 93
25.4 Location of measurement points . 93
25.5 Determination of flow rate . 94
25.6 Flow rate coefficient . 94
25.7 Uncertainty of measurement . 95
26 Installation and setup categories. 95
26.1 Category A: free inlet and free outlet. 95
26.2 Category B: free inlet and ducted outlet . 95
26.3 Category C: ducted inlet and free outlet . 96
26.4 Category D: ducted inlet and ducted outlet . 96
26.5 Test installation type . 96
27 Flow straighteners. 96
27.1 Types of straightener . 97
27.2 Rules for use of a straightener. 98
28 Common-segment airways for ducted fan installations. 99
28.1 Common segments. 99
28.2 Common segment at fan outlet. 99
28.3 Common segment at fan inlet . 101
28.4 Outlet duct simulation. 103
28.5 Inlet duct simulation. 103
28.6 Loss allowances for standardized airways. 104
29 Standardized test chambers. 107
29.1 Test chamber. 107
29.2 Variable supply and exhaust systems. 112
29.3 Standardized inlet test chambers . 112
29.4 Standardized outlet test chambers . 115
30 Standard methods with test chambers — Category A installations . 118
30.1 Types of fan setup . 118
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ISO 5801:2007(E)
30.2 Inlet-side test chambers. 118
30.3 Outlet-side test chambers . 131
31 Standard test methods with outlet-side test ducts — Category B installations . 136
31.1 Types of fan setup . 136
31.2 Outlet-side test ducts with antiswirl device . 137
31.3 Outlet chamber test ducts without antiswirl device. 149
32 Standard test methods with inlet-side test ducts or chambers — Category C installations . 156
32.1 Types of fan setup . 156
32.2 Inlet-side test ducts . 157
32.3 Inlet-side test chambers. 170
33 Standard methods with inlet- and outlet-side test ducts — Category D installations. 180
33.1 Types of fan setup . 180
33.2 Installation category B with outlet antiswirl device and with an additional inlet duct or
inlet-duct simulation . 184
33.3 Installation category B without outlet antiswirl device nor common segment, modified
with addition of an inlet duct or inlet-duct simulation . 190
33.4 Installation category C with common inlet duct, modified with the addition of an outlet
common segment with antiswirl device . 193
33.5 Installation category C, modified with the addition of an outlet-duct simulation without
antiswirl device . 197
Annex A (normative) Fan pressure and fan installation category. 205
Annex B (normative) Fan-powered roof exhaust ventilators. 209
Annex C (informative) Chamber leakage test procedure . 211
Annex D (informative) Fan outlet elbow in the case of a non-horizontal discharge axis. 217
Annex E (informative) Electrical input power consumed by a fan installation . 220
Annex F (informative) Preferred methods of performance testing. 227
Bibliography . 228
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ISO 5801:2007(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committee
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5801
Deuxième édition
2007-12-15
Ventilateurs industriels — Essais
aérauliques sur circuits normalisés
Industrial fans — Performance testing using standardized airways
Numéro de référence
ISO 5801:2007(F)
©
ISO 2007
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ISO 5801:2007(F)
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Sommaire Page
Avant-propos. vii
Introduction . viii
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles et unités . 16
4.1 Symboles . 16
4.2 Indices. 19
5 Généralités . 20
6 Instruments de mesure de la pression. 21
6.1 Baromètres . 21
6.2 Manomètres. 21
6.3 Amortissement des manomètres . 22
6.4 Vérification des manomètres. 22
6.5 Position des manomètres . 22
7 Détermination de la pression moyenne de l’air dans un conduit. 23
7.1 Méthodes de mesure . 23
7.2 Utilisation des prises de pression à la paroi .23
7.3 Réalisation des prises de pression à la paroi. 23
7.4 Emplacement et raccordement . 24
7.5 Vérification de la conformité . 24
7.6 Utilisation d’un tube de Pitot double . 24
8 Mesurage de la température . 25
8.1 Thermomètres . 25
8.2 Emplacement du thermomètre . 25
8.3 Humidité. 25
9 Mesurage de la vitesse de rotation. 25
9.1 Vitesse de rotation de l’arbre du ventilateur. 25
9.2 Instruments utilisables. 26
10 Détermination de la puissance absorbée. 26
10.1 Exactitude de mesure. 26
10.2 Puissance à l’arbre du ventilateur . 26
10.3 Détermination de la puissance à l’arbre du ventilateur par mesurage électrique . 26
10.4 Puissance à la roue . 27
10.5 Systèmes de transmission . 27
11 Mesure des dimensions et détermination des aires . 27
11.1 Dispositifs de mesure de débit. 27
11.2 Tolérance sur les dimensions . 27
11.3 Détermination de l'aire de la section droite . 27
12 Détermination de la masse volumique de l’air, de la constante de gaz humide et de la
viscosité. 28
12.1 Masse volumique de l’air dans l’enceinte d’essai dans la section x . 28
12.2 Détermination de la pression de vapeur .29
12.3 Détermination de la viscosité de l’air . 30
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ISO 5801:2007(F)
13 Détermination du débit . 31
13.1 Généralités. 31
13.2 Systèmes déprimogènes en ligne (éléments primaires normalisés). 31
13.3 Méthodes par exploration du champ des vitesses. 33
14 Calcul des résultats d’essai. 35
14.1 Généralités. 35
14.2 Systèmes d'unités. 35
14.3 Température. 35
14.4 Nombre de Mach et conditions de référence . 38
14.5 Élévation de pression du ventilateur . 42
14.6 Calcul de la pression de stagnation dans une section de référence du ventilateur à partir
de la pression relative p mesurée dans la section x du conduit d’essai . 44
ex
14.7 Débit-volume à l’aspiration . 46
14.8 Puissance aéraulique et rendement du ventilateur. 46
15 Règles de transposition des résultats d’essai. 54
15.1 Lois de similitudes relatives aux ventilateurs.55
15.2 Règles de transposition . 56
16 Courbes caractéristiques des ventilateurs . 60
16.1 Généralités. 60
16.2 Méthodes de tracé. 60
16.3 Courbes caractéristiques à vitesse de rotation constante. 60
16.4 Courbes caractéristiques à vitesse de rotation réelle . 61
16.5 Courbes caractéristiques d’un ventilateur à régime réglable . 62
16.6 Courbe caractéristique complète d’un ventilateur . 63
16.7 Essai pour un point de fonctionnement spécifié. 63
17 Analyse des incertitudes. 64
17.1 Principe . 64
17.2 Analyse avant et après essai . 65
17.3 Mode opératoire d’analyse. 65
17.4 Propagation des incertitudes. 65
17.5 Rapport d’incertitudes. 65
17.6 Incertitudes de mesure maximales autorisées . 66
17.7 Incertitude maximale admissible sur les résultats. 67
18 Choix de la méthode d’essai. 68
18.1 Classification. 68
18.2 Catégories d’installation . 68
18.3 Rapport d’essai . 68
18.4 Installations de l’utilisateur. 69
18.5 Méthodes alternatives . 69
18.6 Simulation de conduits. 69
19 Installation du ventilateur et des circuits aérauliques d’essai. 69
19.1 Aspiration et refoulement. 69
19.2 Circuits aérauliques. 70
19.3 Enceinte d’essai . 70
19.4 Adaptation du circuit aéraulique et du ventilateur . 70
19.5 Aire de l’ouïe de refoulement. 70
20 Réalisation de l’essai. 71
20.1 Fluide utilisé . 71
20.2 Vitesse de rotation . 71
20.3 Fonctionnement stable. 71
20.4 Conditions ambiantes. 71
20.5 Relevés de pression . 71
20.6 Essais pour un point de fonctionnement donné . 71
20.7 Essais pour l’obtention d’une courbe caractéristique du ventilateur . 71
20.8 Plage de fonctionnement . 72
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 5801:2007(F)
21 Détermination du débit. 72
21.1 Tuyères multiples . 72
21.2 Pavillon d’aspiration ou tuyère conique à l’aspiration . 72
21.3 Diaphragme . 72
21.4 Tube de Pitot double (voir l’ISO 3966 et l’ISO 5221) . 72
22 Détermination du débit à l’aide de tuyères multiples . 72
22.1 Installation . 72
22.2 Forme géométrique . 72
22.3 Zone à l’aspiration . 74
22.4 Caractéristiques de la tuyère multiple. 74
22.5 Incertitude. 76
23 Détermination du débit à l’aide d’un pavillon d’aspiration ou d’une tuyère conique à
l’aspiration. 77
23.1 Forme géométrique . 77
23.2 Écrans de charge. 78
23.3 Zone d’aspiration. 79
23.4 Performances de la tuyère conique à l’aspiration. 79
23.5 Performances du pavillon d’aspiration . 80
23.6 Incertitudes. 81
24 Détermination du débit à l'aide d'un diaphragme. 81
24.1 Installation . 81
24.2 Diaphragme . 81
24.3 Conduits . 85
24.4 Prises de pression. 86
24.5 Calcul du débit-masse. 86
24.6 Nombres de Reynolds. 86
24.7 Diaphragme en conduit avec prises de pression à D et à D/2 [voir Figure 20 a)
et l’ISO 5167-1] . 87
24.8 Diaphragme au refoulement avec prises de pression à la paroi [voir Figure 20 c) et e)]. 90
25 Détermination du débit par exploration au tube de Pitot . 92
25.1 Généralités . 92
25.2 Tube de Pitot double . 92
25.3 Vitesses limites de l'air . 97
25.4 Emplacement des points de mesure .97
25.5 Détermination du débit. 98
25.6 Coefficient de débit. 99
25.7 Incertitudes de mesure. 99
26 Catégories d'installation et montages. 99
26.1 Catégorie A: aspiration libre et refoulement libre . 100
26.2 Catégorie B: aspiration libre et refoulement en conduit . 100
26.3 Catégorie C: aspiration en conduit et refoulement libre . 100
26.4 Catégorie D: aspiration en conduit et refoulement en conduit. 100
26.5 Type d’installation d’essai . 101
27 Redresseurs . 101
27.1 Types de redresseurs. 101
27.2 Règles d’utilisation d’un redresseur. 103
28 Tronçons communs pour ventilateurs à ouïes raccordées . 104
28.1 Tronçons communs. 104
28.2 Tronçon commun au refoulement. 104
28.3 Tronçon commun à l’aspiration . 106
28.4 Conduit de simulation au refoulement . 108
28.5 Conduit de simulation à l’aspiration. 109
28.6 Pertes d’énergie dans les circuits aérauliques normalisés . 109
29 Chambres d’essai normalisées . 113
29.1 Chambre d’essai . 113
29.2 Systèmes de réglage et d’assistance . 118
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29.3 Chambres d’essai à l’aspiration normalisées. 118
29.4 Chambres d’essai au refoulement normalisées . 121
30 Méthodes normalisées avec chambres d’essai — Installations de catégorie A . 124
30.1 Types d’installation du ventilateur. 124
30.2 Chambres d’essai à l’aspiration . 124
30.3 Chambres d’essai au refoulement . 137
31 Méthodes d’essai normalisées à l’aide de conduits d’essai au refoulement — Installations
de catégorie B. 143
31.1 Types d’installation de ventilateur . 143
31.2 Conduits d’essai au refoulement avec dispositif antigiration. 143
31.3 Conduits d’essai d’une chambre au refoulement avec dispositif antigiration. 155
32 Méthodes d’essai normalisées à l’aide de conduits ou chambre d’essai à l’aspiration —
Installations de catégorie C . 163
32.1 Catégories d’installation du ventilateur. 163
32.2 Conduits d’essai à l’aspiration . 163
32.3 Chambres d’essai à l’aspiration . 176
33 Méthodes normalisées avec chambres d’essai à l'aspiration et au refoulement —
Installations de catégorie D . 187
33.1 Types d’installation du ventilateur. 187
33.2 Installation de catégorie B, avec tronçon commun et dispositif antigiration
au refoulement et avec conduit à l'aspiration ou conduit de simulation à l'aspiration. 191
33.3 Installation de catégorie B sans dispositif antigiration ni tronçon commun
au refoulement, modifiée par l'ajout d'un conduit à l'aspiration ou
d'un conduit de simulation à l'aspiration . 197
33.4 Installation de catégorie C avec conduit commun à l'aspiration, modifiée par l'ajout
d'un tronçon commun avec dispositif anti-giration au refoulement . 200
33.5 Installation de catégorie C modifiée par l'ajout d'un conduit de simulation sans dispositif
antigiration au refoulement. 204
Annexe A (normative) Élévation de pression du ventilateur et catégories d'installation. 213
Annexe B (normative) Ventilateurs extracteurs de toiture. 217
Annexe C (informative) Contrôle des fuites dans la chambre — Mode opératoire . 219
Annexe D (informative) Coude au refoulement d'un ventilateur à axe de refoulement non
horizontal . 225
Annexe E (informative) Puissance électrique consommée par une installation de ventilateur. 228
Annexe F (informative) Méthodes préférés pour les essais de performance . 235
Bibliographie . 236
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ISO 5801:2007(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, gouvernementales et non
gouvernementales, 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 No
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