ISO 5801:2017

NORME ISO
INTERNATIONALE 5801
Troisième édition
2017-09
Ventilateurs — Essais aérauliques sur
circuits normalisés
Fans — Performance testing using standardized airways
Numéro de référence
©
ISO 2017
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Sommaire Page
Avant-propos .vii
Introduction .viii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles, abréviations et indices .10
4.1 Symboles et abréviations .10
4.2 Indices .12
5 Généralités .14
6 Configurations d'essai .15
6.1 Généralités .15
6.2 Configuration de catégorie A .15
6.3 Configuration de catégorie B .15
6.4 Configuration de catégorie C .15
6.5 Configuration de catégorie D .15
6.6 Aspiration et refoulement .16
6.7 Ventilateurs ayant une giration significative .16
6.8 Circuits aérauliques .16
6.9 Enceinte d'essai .16
6.10 Fuites .16
6.11 Rapport d'essai .16
7 Réalisation de l’essai .16
7.1 Fluide utilisé .16
7.2 Vitesse de rotation .17
7.3 Fonctionnement stable .17
7.4 Conditions ambiantes .17
7.5 Relevés de pression .17
7.6 Essai pour un point de fonctionnement spécifié .17
7.7 Essai pour l’obtention d’une courbe caractéristique du ventilateur .17
7.8 Plage de fonctionnement .17
8 Circuits aérauliques pour les conduits de simulation .18
8.1 Généralités .18
8.2 Tronçon commun à l’aspiration (iCS) .18
8.3 Conduit de simulation à l'aspiration (iDS) .19
8.4 Tronçon commun au refoulement (oCS) .20
8.5 Conduit de simulation au refoulement (oDS) .22
8.6 Conduit long (LD) .22
8.7 Pertes d’énergie dans les circuits aérauliques normalisés .23
8.7.1 Pertes d'énergie pour un tronçon commun à l'aspiration (iCS) .24
8.7.2 Pertes d'énergie pour les conduits de simulation à l'aspiration (iDS) .24
8.7.3 Pertes d'énergie pour un tronçon commun au refoulement (oCS) .25
8.7.4 Pertes d'énergie pour les conduits de simulation au refoulement (oDS) .26
8.7.5 Pertes d'énergie pour le conduit long (LD) . .26
9 Chambres d'essai normalisées .27
9.1 Généralités .27
9.2 Prises de pression .27
9.3 Dispositifs tranquilliseurs .27
9.3.1 Généralités .27
9.3.2 Vérification de la bague piézométrique .27
9.3.3 Essai de vérification au soufflage .27
9.3.4 Essai de vérification d’une inversion du flux d’air dans la chambre
de refoulement .28
9.4 Chambres d’essai à l’aspiration normalisées (iTC).28
9.4.1 Chambres d'essai .28
9.4.2 Ventilateur soumis à l’essai .31
9.5 Chambres d’essai au refoulement normalisées (oTC) .32
9.5.1 Chambres d'essai .32
9.5.2 Ventilateur soumis à l’essai .32
10 Différents composants de l’installation de laboratoire .33
10.1 Généralités .33
10.2 Système d’alimentation variable .33
10.2.1 Généralités .33
10.2.2 Dispositifs de réglage du débit .33
10.2.3 Ventilateurs auxiliaires .33
10.3 Redresseur .33
10.3.1 Généralités .33
10.3.2 Redresseur à cellules . .34
10.3.3 Redresseur étoile .34
10.4 Parties de transition .35
10.4.1 Généralités .35
10.4.2 Transition rectangulaire/circulaire .36
10.4.3 Transition circulaire/circulaire . .36
10.4.4 Raccordement des ventilateurs à double ouïe d'aspiration .37
11 Configurations d’essai normalisées .37
11.1 Unités .37
11.2 Mesurage du débit .42
11.3 Configurations d’essai normalisées A .43
11.4 Configurations d’essai normalisées B .44
11.5 Configurations d’essai normalisées C .44
11.6 Configurations d’essai normalisées D .45
12 Mesurages .45
12.1 Étalonnage .45
12.2 Dimensions et aires de section droite .45
12.2.1 Tolérances pour les dimensions .45
12.2.2 Aire de la section droite .45
12.3 Vitesse de rotation .46
12.4 Puissance absorbée .46
12.4.1 Généralités .46
12.4.2 Puissance absorbée par le moteur .47
12.4.3 Puissance à l’arbre du ventilateur .47
12.4.4 Puissance à la roue .48
12.4.5 Systèmes de transmission .49
12.5 Débit-masse .49
12.6 Température .49
12.6.1 Généralités .49
12.6.2 Précision de mesure de la température .49
12.6.3 Correction pour les vitesses élevées .49
12.7 Humidité .50
12.8 Pression .51
12.8.1 Baromètres .51
12.8.2 Manomètres .51
12.8.3 Amortissement des manomètres .51
12.8.4 Vérification des manomètres .52
12.8.5 Position des manomètres .52
12.8.6 Pression moyenne de l’air dans un conduit .52
12.8.7 Réalisation des prises de pression à la paroi.52
12.8.8 Emplacement et raccordement .53
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12.8.9 Méthodes de mesurage.53
12.8.10 Vérification de la conformité .53
12.8.11 Utilisation d’un tube de Pitot double.54
12.9 Propriétés de l'air .54
12.9.1 Généralités .54
12.9.2 Masse volumique de l'air dans la section x .54
12.9.3 Viscosité de l'air .55
12.9.4 Air normal .55
13 Conditions de référence .55
14 Règles générales de transposition des résultats d’essai .56
14.1 Généralités .56
14.2 Lois de similitude relatives aux ventilateurs .57
14.2.1 Généralités .57
14.2.2 Similitude géométrique .57
14.2.3 Similitude du nombre de Reynolds .57
14.2.4 Nombre de Mach et similitude des triangles de vitesses .57
15 Calculs .58
15.1 Résultats d'essai .58
15.1.1 Généralités .58
15.1.2 Température .58
15.1.3 Pression .60
15.1.4 Série de formules .60
15.1.5 Séries de formules simplifiées, qui peuvent être utilisées pour v ≤ 65m/s . 62
2.ref
15.1.6 Pression du ventilateur .63
15.1.7 Pression statique du ventilateur .64
15.1.8 Débit-volume du ventilateur .64
15.1.9 Puissance aéraulique et rendement du ventilateur .64
15.2 Rendements .67
15.2.1 Généralités .67
15.2.2 Puissance aéraulique statique et rendement statique du ventilateur .68
15.3 Règles de conversion .68
15.3.1 Généralités .68
15.3.2 Puissance à l’arbre du ventilateur et puissance à la roue .69
16 Courbes caractéristiques des ventilateurs .69
16.1 Méthodes de tracé .69
16.2 Courbes caractéristiques à vitesse de rotation constante .69
16.3 Courbes caractéristiques à vitesse de rotation réelle.70
16.4 Courbe caractéristique complète d’un ventilateur .70
16.5 Essai pour un point de fonctionnement spécifié .71
16.6 Types spécifiques de ventilateur .71
17 Analyse des incertitudes .72
17.1 Principe .72
17.2 Analyse avant et après essai .72
17.3 Procédure d’analyse .72
17.4 Propagation des incertitudes .73
17.5 Rapport d’incertitudes .73
17.6 Incertitudes de mesure maximales autorisées .73
17.7 Incertitude maximale admissible sur les résultats .74
Annexe A (normative) Détermination du débit d’air .76
Annexe B (informative) Ventilateurs d'extraction en toiture .93
Annexe C (informative) Mode opératoire d'essai d'étanchéité de la chambre .94
Annexe D (informative) Coude au refoulement d’un ventilateur à axe de refoulement
non horizontal .100
Annexe E (informative) Calcul de la puissance électrique absorbée par les motoventilateurs
au point de fonctionnement nominal .103
Annexe F (informative) Moteur alimenté par un dispositif à vitesse de fréquence variable .113
Annexe G (informative) Ventilateurs hélicoïdaux sans aubage directeur de sortie .114
Annexe H (informative) Pression de vapeur, p .116
v
Annexe I (informative) Distances minimales.117
Annexe J (normative) Approche polytropique pour le calcul de p à partir de p .119
fC fTe
Annexe K (informative) Exemples de montages d'essai .121
Annexe L (informative) Mesurage des ventilateurs de plénum et des ventilateurs à roue libre .131
Annexe M (informative) Comparaison de la méthode NEMA pour le calcul du rendement du
moteur avec la méthode IEC .133
Annexe N (informative) Rapport et résultats d'essai .134
Bibliographie .142
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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'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
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 le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/foreword.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 117, Ventilateurs.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 5801:2007) qui a fait l'objet d'une
révision technique. Elle incorpore également le Rectificatif technique ISO 5801:2007/Cor.1:2008.
Introduction
Le présent document est le résultat de presque cinquante années de discussions, d’essais comparatifs
et d’analyses approfondies effectués par d’éminents spécialistes de l’industrie des ventilateurs et
d’organismes de recherche à travers le monde.
Depuis de nombreuses années, il a été démontré que les codes d'essais aérauliques établis dans
différents pays pour des ventilateurs ne conduisent pas toujours aux mêmes résultats.
La nécessité d’une Norme internationale était évidente depuis un certain temps et les travaux du Comité
Technique ISO/TC 117 ont commencé en 1963. D’importants progrès ont été accomplis au cours du temps
et bien que la Norme internationale elle-même n'ait pas encore été publiée, les révisions consécutives
des différentes normes nationales d’essai ont conduit à une meilleure homogénéité entre elles.
II est devenu possible depuis 1997 d’achever ce document suite à un accord intervenu sur certains
points essentiels. II faut garder présent à l’esprit que l’équipement d’essai, en particulier pour les grands
ventilateurs, coûte très cher et qu'il était indispensable d’inclure dans le présent document de nombreux
montages provenant des différents codes d'essais nationaux afin d’autoriser leur emploi futur. Cela
explique l’important volume de la première édition (ISO 5801:1997).
La deuxième édition (ISO 5801:2007) du présent document est le résultat d’une révision générale faite
par les membres de l’ISO, supprimant les méthodes les moins utilisées. Une réduction significative du
nombre de pages a été réalisée.
Pour la troisième édition, le contenu a été réorganisé pour définir et permettre toutes les configurations
possibles des parties des composants définies en tant que montages d'essais normalisés. Une réduction
significative du volume a été réalisée en rationalisant le contenu.
Les points caractéristiques du présent document sont les suivants.
— Catégories d’installation et configurations des essais (voir l'Article 5 et l'Article 6).
Étant donné que les raccordements d’un conduit à l’ouïe de refoulement et/ou à l’ouïe d’aspiration
d’un ventilateur modifient ses performances, de nombreuses catégories d’installation et
configuration d'essais doivent être prises en compte.
— Segments communs (voir l'Article 8).
Il est essentiel que tous les circuits aérauliques d’essai normalisés à utiliser avec les ventilateurs
aient des tronçons communs, adjacents aux ouïes d’aspiration et de refoulement, afin de garantir
une détermination uniforme de la pression du ventilateur.
Les variations géométriques de ces segments communs sont strictement limitées.
— Mesurage du débit (voir 12.5 et l'Annexe A).
La détermination du débit a été complètement séparée de celle de la pression du ventilateur. Un
certain nombre de méthodes normalisées peut être utilisé.
— Résultats d'essai (voir l'Article 15).
Les méthodes de mesure et de calcul du débit, de la pression et de l'efficacité du ventilateur sont établies
en prenant en considération tous les effets de compressibilité de l'air. Pour une pression du ventilateur
inférieure à 2 000 Pa, le changement de masse volumique entre l’aspiration et le refoulement du
ventilateur peut être ignoré. Les autres effets de compressibilité peuvent être ignorés pour les valeurs
de vitesse de référence ne dépassant pas 65 m/s (voir l'Article 13).
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NORME INTERNATIONALE ISO 5801:2017(F)
Ventilateurs — Essais aérauliques sur circuits normalisés
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie des méthodes de détermination des performances des ventilateurs de
tous types, à l’exception de ceuxdestinés à brasser localement l’air dans l’ambiance, par exemple les
ventilateurs de plafond ou de table. L'essai des ventilateurs accélérateurs est décrit dans l'ISO 13350.
Le présent document fournit des estimations de l’incertitude de mesure 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, spécifie les dimensions.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 5136, Acoustique — Détermination de la puissance acoustique rayonnée dans un conduit par des
ventilateurs et d'autres systèmes de ventilation — Méthode en conduit
ISO 5167-1, Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en
charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales
ISO 5802, Ventilateurs industriels — Essai de performance in situ
ISO 13347 (toutes les parties), Ventilateurs industriels — Détermination des niveaux de puissance
acoustique des ventilateurs dans des conditions de laboratoire normalisées
ISO 13348, Ventilateurs industriels — Tolérances, méthodes de conversion et présentation des données
techniques
ISO 13349, Ventilateurs — Vocabulaire et définitions des catégories
ISO 13350, Ventilateurs — Essai de performance des ventilateurs accélérateurs
IEC 60034-1:2010, Machines électriques tournantes — Partie 1: Caractéristiques assignées et
caractéristiques de fonctionnement
IEC 60034-2-1:2014, Machines électriques tournantes — Partie 2-1: Méthodes normalisées pour la
détermination des pertes et du rendement à partir d'essais (à l'exclusion des machines pour véhicules de
traction)
IEC 60051-2, Appareils mesureurs électriques indicateurs analogiques à action directe et leurs accessoires —
Partie 2: Prescriptions particulières pour les ampèremètres et les voltmètres
IEC 60051-3, Appareils mesureurs électriques indicateurs analogiques à action directe et leurs accessoires —
Partie 3: Prescriptions particulières pour les wattmètres et les varmètres
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13349 ainsi que les
suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse http://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: disponibleà l'adresse http://www.electropedia.org/
3.1
air
dans le cas d’essais sur circuits aérauliques normalisés, le fluide utilisé doit être l’air atmosphérique
3.2
air standard
air (3.1) avec une masse volumique de 1,2 kg/m
Note 1 à l'article: Voir 12.9.4.
3.3
amont
direction d’où vient le débit d’air
3.4
aval
direction où le débit d’air est rejeté
3.5
aire de la section droite
A
aire contenue à l'intérieur d'une limite
3.6
aire de l’ouïe d’aspiration du ventilateur
A
aire de la section droite (3.5) de l’ouïe d’aspiration telle que définie dans l’ISO 13349
3.7
aire de l'ouïe de refoulement du ventilateur
A
aire de la section droite (3.5) de l’ouïe de refoulement telle que définie dans l’ISO 13349
3.8
diamètre hydraulique
D
h
quotient du quadruple de l'aire de la section droite par le périmètre délimitant l'aire
4⋅A
D =
h
P

3.9
profondeur hydraulique moyenne
H
h
quotient de l'aire de la section droite par le périmètre délimitant l'aire
A
H =
h
P

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3.10
température absolue
θ
température exprimée en Kelvin et calculée en additionnant la température relative du gaz en degrés
Celsius et la température thermodynamique, conformément à l'ISO 13349, du zéro absolu
θ =+T 273,15
3.11
température absolue de l’air en mouvement
θ
température absolue (3.10) enregistrée théoriquement par un capteur thermique se déplaçant à la
vitesse de l’air, calculée à l'aide de la formule:
θ
sg
θ =
κ −1
 
1+ ⋅Ma
 
 
ou
v
θθ=−
sg
2⋅c
p
3.12
température de stagnation
θ
sg
température absolue (3.10) mesurée à un point de stagnation isentropique
Note 1 à l'article: La température de stagnation dans un conduit est constante sans échange d’énergie ou de
chaleur.
3.13
capacité thermique massique à pression constante
c
p
quantité d'énergie calorifique nécessaire pour élever la température de l'air par unité de masse à
pression constante
3.14
capacité thermique massique à volume constant
c
V
quantité d'énergie calorifique nécessaire pour élever la température de l'air par unité de masse à
volume constant
3.15
exposant isentropique
k
rapport de la capacité thermique massique à pression constante à la capacité thermique massique à
volume constant
c
p
κ =
c
V
3.16
constante massique du gaz
R
différence entre la capacité thermique massique à pression constante et la capacité thermique massique
à volume constant
Rc=−c
pV
utiliser
p
R=
ρθ⋅
où
ρ est la masse volumique de l'air (3.18) (kg/m )
p est la pression absolue (3.27) (Pa)
θ est la température absolue (3.10) (Pa)
Pour l'air sec, R = 287,058 J/(kg·K)
dry
3.17
constante massique du gaz pour l’air humide
R
wet
quotient de la pression atmosphérique par le produit de la masse volumique de l'air et de la température
ambiante absolue
p
a
R =
wet
ρθ⋅
a
3.18
masse volumique de l’air
ρ
masse volumique de l'air calculée à partir de la pression absolue, p, (3.27) et de la température de l'air, θ
p
ρ =
R ⋅θ
wet
3.19
masse volumique de stagnation
ρ
sg
masse volumique de l'air (3.18) calculée à partir de la pression de stagnation, p , (3.29) et de la
sg
température de stagnation, θ (3.12)
sg
p
sg
ρ =
sg
R ⋅θ
wetsg
3.20
masse volumique moyenne
ρ
m
valeur moyenne des masses volumiques de l’air du ventilateur
ρρ+
ρ =
m
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3.21
masse volumique de stagnation moyenne
ρ
sgm
valeur moyenne des masses volumiques de stagnation du ventilateur
ρρ+
sg1 sg2
ρ =
sgm
3.22
débit-masse
q
m
valeur moyenne, dans la durée, de la masse d’air traversant le circuit aéraulique par unité de temps
3.23
débit-volume
q
V1
quotient du débit-masse (3.22) par la masse volumique à l’ouïe d’aspiration du ventilateur
q
m
q =
V 1
ρ
3.24
débit-volume aux conditions de stagnation
q
Vsg1
quotient du débit-masse (3.22) par
...