Hvac Equations (U.S./Metric)

Il riscaldamento, la ventilazione e l'aria condizionata (HVAC)equazioni.

EQUAZIONI DELL'ARIA

Velocità

UNITA' DEGLI STATI UNITI

o per aria standard (d = 0,075 lb/cu ft)

Per risolvere la “d”:

V = Velocità (fpm)

Vp = Pressione di velocità (pollici wg)

d = Densità (libbre/piedi cubi)

P_b = Pressione statica assoluta (pollici Hg)
(Pressione barometrica + pressione statica)

T = Temp. Assoluta. (460° + °F)

UNITÀ METRICA

oppure per aria standard (d = 1.204 kg/m³)

Per risolvere la “d”:

V = Velocità (m/s)

Vp = Pressione di velocità (Pascal o Pa)

d = Densità (kg/m³)

P_b = Pressione statica assoluta (kPa)
(Pressione barometrica + pressione statica)

T = Temp. Assoluta. (273° + °C = °K)

Flusso di calore

UNITA' DEGLI STATI UNITI

Q (sens.) = 60 x C_p xdx cfm x Δt

o per aria standard (C_p = 0,24 Btu/libbre – °F):

Q (sens.) = 1,08 x cfm x Δt

Q (lat.) = 4750 x cfm x ΔW (libbre)

Q (lat.) = 0,67 x cfm x ΔW (gr.)

Q (totale) = 4,5 x cfm x Δh

Q = A x U x Δt

R = 1/U

Q=Flusso di calore (Btu/ora)

C^p = Calore specifico (Btu/lb · °F)

d = Densità (libbre/piedi cubi)

A = Differenza di temperatura (°F)

AW = Rapporto di umidità (lb o gr H₂O/lb di aria secca)

Ah = Diff.entalpia. (Btu/lb aria secca)

A = Area di superficie (piedi quadrati)

U = coefficiente di trasferimento del calore (Btu/piedi quadrati · ora * °F)

R = Somma delle resistenze termiche (piedi quadrati · ora · °F/Btu)

P = Pressione assoluta (libbre/piedi quadrati)

V = volume totale (piedi cubi)

T = Temp. Assoluta. (460° + °F = °R)

R = Costante del gas (ft/°R)

M = Massa (libbre)

UNITÀ METRICA

Q (sens.) = 60 x C_p xdxl/sx Δt

o per aria standard (C_p = 1.005 kJ/kg – °C):

Q (sens.) = 1,23 xl/sx Δt

Q (lat.) = 3 xl/sx ΔW (lb.)

Q (totale) = 1,2 xl/sx Δh

Q = A x U x Δt

R = 1/U

Q=Flusso di calore (watt o kW)

C_p = Calore specifico (kJ/kg – °C)

d = Densità (kg/m³)

A = Differenza di temperatura (°C)

AW = Humidity Ratio (g H₂O/kg di aria secca)

Ah = Diff.entalpia. (kJ/kg aria secca)

A = Area di superficie (m²)

U = Coefficiente di scambio termico (W/m² . °C)

R = Somma delle Resistenze Termiche (m² . °C/O)

P = Pressione Assoluta (kPa)

V = Volume totale (m³)

T = Temp. Assoluta. (273° + °C = °K)

R = Costante del gas (kJ/kg °R)

M = Massa (kg)

Pressione totale

UNITA' DEGLI STATI UNITI

TP = V_p + SP

cfm = AxV

TP = C x V_μ

TP = Pressione totale (pollici wg)
Vp = Pressione di velocità (pollici wg)
SP = pressione statica (pollici wg)
V = Velocità (fpm)
V_m = Velocità misurata (fpm)
d = Densità (libbre/piedi cubi)
A = Area della sezione trasversale del condotto (piedi quadrati)
C = Coefficiente di perdita del raccordo del condotto

UNITÀ METRICA

TP = V_p + SP

l/s = 1000 x A x V

TP = C x V_μ

TP = Pressione Totale (Pa)
Vp = Pressione di velocità (Pa)
SP = pressione statica (Pa)
V = Velocità (m/s)
V_m = Velocità misurata (m/s)
d = Densità (kg/m³)
A = Area della sezione trasversale del condotto (m²)
C = Coefficiente di perdita del raccordo del condotto

EQUAZIONI DEI VENTOLA

UNITA' DEGLI STATI UNITI

cfm = Piedi cubi al minuto

giri/min = Giri al minuto

P = pressione statica o totale (pollici wg)

CV = Potenza al freno

d = Densità (libbre/piedi cubi)

UNITÀ METRICA

I/s = Litri al secondo

m³/s = Metri cubi al secondo

P = Pressione statica o totale (Pa)

kW = kilowatt

d = Densità (kg/m³)

EQUAZIONI DELLA POMPA

UNITA' DEGLI STATI UNITI

gpm = Galloni al minuto

giri/min = Giri al minuto

D = Diametro della girante

H = Testa (piedi wg)

CV = Potenza al freno

EQUIVALENTI IDRONICI

UN. Un litro d'acqua = 8,33 libbre
B. Calore specifico (Cp) acqua = 1,00 Btu/lb °F (@ 68°F)
C. Calore specifico (Cp) vapore acqueo = 0,45 Btu/lb °F (@ 68°F)
D. Un piede d'acqua = 0,433 psi
e. Un piede di mercurio (Hg) = 5,89 psi
F. Un cu.ft. di acqua = 62,4 libbre = 7,49 galloni.
G. Un pollice di mercurio (Hg) = 13,6 pollici di peso = 1,13 piedi di peso
H. Pressione atmosferica = 29,92 pollici Hg = 14,696 psi
io. Una psi = 2,31 piedi wg = 2,04 pollici Hg

UNITÀ METRICA

I/s = Litri al secondo

m³/s = Metri cubi al secondo

rad/s = Radianti al secondo

D = Diametro della girante

H = Prevalenza (kPa)

BP = Potenza al freno

EQUAZIONI IDRONICHE

UNITA' DEGLI STATI UNITI

gpm = Galloni al minuto
Q = Flusso di calore (Btu/ora)
Δt = Differenza di temperatura. (°F)
ΔP = Differenza di pressione (psi)
C_v = Costante della valvola (adimensionale)

whp = Potenza acqua
gpm = Galloni al minuto
CV = Potenza al freno
H = Prevalenza (ft wg)
Sp. gr. = Peso specifico (utilizzare 1,0 per l'acqua)
Ep = Efficienza della pompa

NPSHA = Prevalenza netta di aspirazione disponibile
P_un =Atm. premere. (usare 34 piedi c.a.)
P_S = Pressione alla linea centrale della pompa (ft wg)

V²/2g = Prevalenza della velocità nel punto P_S (ft wg)
P_vp = Pressione assoluta del vapore (ft wg)
g = Accelerazione di gravità (32,2 piedi/sec²)
h = Perdita di carico (ft)
f = Fattore di attrito (adimensionale)
L = Lunghezza del tubo (ft)
D = Diametro interno (ft)
V = Velocità (piedi/sec)

Conversione della pressione in pollici di mercurio in piedi d'acqua a varie temperature dell'acqua

Gradi di temperatura dell'acqua $F F F$	$60 \circ 60 \circ 60^(@)$	$150 \circ 150 \circ 150^(@)$	$200 \circ 200 \circ 200^(@)$	$250 \circ 250 \circ 250^(@)$	$300 \circ 300 \circ 300^(@)$	$340 \circ 340 \circ 340^(@)$
Piede. differenziale della testa per pollice Hg. differenziale	$1.046 1.046 1.046$	$1.07 1.07 1.07$	$1.09 1.09 1.09$	$1.11 1.11 1.11$	$1.15 1.15 1.15$	$1.165 1.165 1.165$

UNITÀ METRICA

Q = flusso di calore (kilowatt)

Δt = Differenza di temperatura. (°C)

ΔP = Differenza di pressione (Pa o kpa)

C_v = Costante della valvola (adimensionale)

m³/s = Metri cubi al secondo

l/s = Litri al secondo

WP = Potenza idrica (kW) o (W)
m³/s = Metri cubi al secondo
I/s = Litri al secondo
Sp. gr. = Peso specifico (utilizzare 1,0 per l'acqua)
BP = Potenza frenante (kW)
E, = Efficienza della pompa
H = Prevalenza (Pa) o (m)

NPSHA = Prevalenza netta di aspirazione disponibile
P_un =Atm. premere. (Pa – Press. Std. Atm. = 101.325 Pa)
P_S = Pressione alla linea centrale della pompa (Pa)

V²/2g = Prevalenza della velocità nel punto P_S (m)
P_vp = Pressione assoluta di vapore (Pa)
g = Accelerazione di gravità (9.807 m/sec²)
h = Perdita di carico (m)
f = Fattore di attrito (adimensionale)
L = Lunghezza del tubo (m)
D = Diametro interno (m)
V = Velocità (m/sec)

EQUAZIONI ELETTRICHE

UNITA' DEGLI STATI UNITI

I = Ampere (A)

E = Volt (V)

PF = Fattore di potenza

R= ohm (Ω)

P = watt (W)

CV = Potenza al freno

UNITÀ METRICA

kW = kilowatt

I = Ampere (A)

E = Volt (V)

PF = Fattore di potenza

R = ohm (Ω )

P. = watt (W)

FREQUENTLY ASKED QUESTIONS

What is the significance of air density in HVAC calculations?

Air density is a critical parameter in HVAC calculations as it affects the performance of fans, blowers, and other air-handling equipment. The density of air varies with temperature, humidity, and pressure, which in turn impacts the volume flow rate and pressure drop in ducts. Accurate calculations of air density are essential to ensure proper sizing of equipment, optimal system performance, and energy efficiency. The equation for air density (d = 0.075 lb/cu ft) is a fundamental relationship in HVAC engineering, and its application is crucial in designing and operating HVAC systems.

How do I convert between U.S. and Metric units in HVAC calculations?

When working with HVAC equations, it’s often necessary to convert between U.S. and Metric units. To do this, you can use conversion factors such as 1 lb/cu ft = 16.02 kg/m³ for air density, 1 ton of refrigeration = 3.516 kW for cooling capacity, and 1 horsepower = 0.7457 kW for fan power. Additionally, you can use online conversion tools or consult a reliable reference source, such as the ASHRAE Handbook, to ensure accurate conversions.

What is the relationship between air velocity and pressure drop in ducts?

Air velocity and pressure drop are closely related in ducts, as an increase in velocity results in a corresponding increase in pressure drop. The equation for pressure drop (ΔP) in ducts is ΔP = f \* (L/D) \* (ρ \* V^2 / 2), where f is the friction factor, L is the duct length, D is the duct diameter, ρ is the air density, and V is the air velocity. Understanding this relationship is essential for designing and optimizing duct systems to minimize energy losses and ensure efficient airflow.

How do I calculate the cooling capacity of an HVAC system?

The cooling capacity of an HVAC system can be calculated using the equation Q = m \* Cp \* ΔT, where Q is the cooling capacity, m is the mass flow rate of air, Cp is the specific heat capacity of air, and ΔT is the temperature difference between the supply and return air. This equation is a fundamental principle in HVAC engineering and is used to size cooling coils, select equipment, and optimize system performance.

What is the importance of humidity in HVAC calculations?

Humidity plays a critical role in HVAC calculations, as it affects the comfort, health, and safety of building occupants. The equation for relative humidity (RH) is RH = (Pv / Ps) \* 100, where Pv is the vapor pressure and Ps is the saturation pressure. Accurate calculations of humidity are essential for designing and operating HVAC systems, particularly in applications such as hospitals, laboratories, and data centers, where precise control of humidity is crucial.

How do I apply HVAC equations to real-world design problems?

To apply HVAC equations to real-world design problems, you need to understand the specific requirements of the project, including the building’s occupancy, climate, and load characteristics. By selecting the relevant equations and inputting the necessary parameters, you can perform calculations to size equipment, design duct systems, and optimize system performance. It’s essential to consider factors such as safety, energy efficiency, and cost-effectiveness when applying HVAC equations to ensure that the designed system meets the project’s requirements and constraints.