Kalkulator Aliran Udara (CFM)

Rekomendasi Pertukaran Udara per Jam Berdasarkan Jenis Ruangan

Kecepatan saluran berdampak langsung pada tingkat kebisingan, biaya energi, dan masa pakai sistem. Asosiasi Kontraktor Logam Lembar dan Pendingin Udara Nasional (SMACNA) merekomendasikan kecepatan maksimum berdasarkan lokasi saluran:

• 600-900 FPM untuk saluran cabang yang melayani ruang yang dihuni
• 1.000-1.200 FPM untuk saluran pasokan utama
• hingga 1.800 FPM untuk pembuangan industri

Melampaui batas ini menghasilkan kebisingan turbulen — saluran bundar 12 inci pada 1.500 FPM dapat menghasilkan 55+ dB, sebanding dengan percakapan normal, sehingga tidak cocok untuk kantor atau kamar tidur. Kecepatan yang lebih tinggi juga meningkatkan penurunan tekanan statis secara eksponensial, memaksa blower bekerja lebih keras dan mengonsumsi lebih banyak energi. Aturan praktisnya: menggandakan kecepatan melipatgandakan penurunan tekanan menjadi empat kali lipat.

Untuk sistem perumahan yang tenang, targetkan 600-700 FPM di cabang. Untuk ruang komersial dengan penyamaran kebisingan sekitar, 800-1.000 FPM dapat diterima. Selalu hitung peringkat kriteria kebisingan (NC) yang dihasilkan untuk ruang penting seperti studio rekaman, ruang konferensi, dan kamar pasien rumah sakit.

Kesalahan penentuan ukuran HVAC yang paling sering terjadi adalah menggunakan aturan praktis alih-alih perhitungan beban aktual. Jalan pintas populer yaitu 1 CFM per kaki persegi berfungsi untuk kantor tipis tetapi sangat meleset untuk ruang dengan langit-langit tinggi, hunian padat, atau beban panas yang signifikan — dapur restoran mungkin memerlukan 3-4 CFM per kaki persegi.

• Kesalahan umum lainnya adalah mengabaikan kebocoran saluran: sistem saluran perumahan rata-rata mengalami kebocoran udara terkondisi sebesar 20-30%, sehingga kipas harus mengalirkan CFM yang lebih banyak secara proporsional untuk mempertahankan aliran desain pada register.
• Ketiga, perancang sering kali menentukan ukuran saluran untuk sisi pasokan dan mengabaikan jalur udara balik, menciptakan ketidakseimbangan tekanan yang menyebabkan pintu terbanting dan mengurangi efisiensi sistem sebesar 10-15%. Selalu verifikasi bahwa total CFM pembuangan Anda sama dengan total CFM pasokan dikurangi tekanan yang diinginkan.
• Terakhir, ingatlah bahwa ketinggian memengaruhi kerapatan udara — pada ketinggian 5.000 kaki, Anda membutuhkan sekitar 17% lebih banyak CFM daripada di permukaan laut untuk mengalirkan laju aliran massa udara yang sama.

Untuk menghitung CFM dari sebuah ruangan, gunakan CFM = (Volume Ruangan x ACH) / 60, dengan volume dalam kaki kubik dan ACH adalah pertukaran udara per jam. Pertama, temukan volume dengan mengalikan panjang x lebar x tinggi langit-langit.

Untuk ruangan berukuran 20 kaki x 15 kaki x 9 kaki, volumenya = 2.700 kaki3. Pada 6 ACH: CFM = (2.700 x 6) / 60 = 270 CFM. Pembagian dengan 60 mengonversi pergantian per jam menjadi laju per menit. Ini adalah hubungan inti di balik desain ventilasi dan didokumentasikan dalam Standar ASHRAE 62.1.

Bentuk alternatif, CFM = Kecepatan x Luas, berlaku saat menentukan ukuran saluran: kalikan kecepatan udara dalam kaki per menit dengan luas penampang saluran dalam kaki persegi untuk mendapatkan aliran volumetrik.

Aliran udara adalah laju aliran volumetrik, sehingga unitnya menggabungkan volume terhadap waktu. Dalam sistem imperial yang digunakan di seluruh pekerjaan HVAC AS, unit standarnya adalah CFM (kaki kubik per menit). Unit koheren SI adalah meter kubik per detik (m3/s), meskipun para insinyur biasanya melaporkan m3/h atau liter per detik (L/s), yang diakui oleh BIPM dan NIST sebagai ekspresi metrik yang diterima.

Konversi yang berguna:

• 1 CFM = 1,699 m3/h = 0,4719 L/s
• 1 m3/s = 2.119 CFM

Kecepatan diukur dalam kaki per menit (FPM) atau meter per detik (m/s), di mana 1 m/s = 196,85 FPM. Karena ini adalah laju volume, selalu konfirmasikan apakah spesifikasi menyebutkan kondisi standar (SCFM) atau aktual (ACFM), karena kerapatan udara mengubah massa yang dibawa oleh volume tertentu.

Ukur saluran udara bulat dengan menentukan area yang dibutuhkan terlebih dahulu, lalu diameternya. Area (ft2) = CFM / Kecepatan (FPM). Untuk 500 CFM pada 800 FPM, Area = 500 / 800 = 0,625 ft2. Konversikan ke inci persegi (x 144) untuk mendapatkan 90 in2.

Untuk saluran bulat, Area = pi x r2, jadi diameter = 2 x sqrt(Area / pi). Menggunakan 90 in2: diameter = 2 x sqrt(90 / 3,1416) = 2 x 5,35 = 10,7 in, jadi saluran bulat standar 10 atau 12 inci sangat cocok.

Saluran bulat mengalirkan lebih banyak udara per unit luas permukaan logam dan menghasilkan lebih sedikit gesekan daripada saluran persegi dengan area yang sama, itulah sebabnya SMACNA dan ASHRAE merekomendasikannya jika ruang memungkinkan. Untuk saluran persegi, gunakan tabel diameter ekivalen untuk menyesuaikan kehilangan gesekan.

Perhitungan aliran udara mengatur peralatan ventilasi sehari-hari.

• Untuk kipas exhaust kamar mandi, aturan umum adalah 1 CFM per kaki persegi luas lantai, dengan minimum 50 CFM sesuai Home Ventilating Institute; oleh karena itu kamar mandi seluas 60 ft2 membutuhkan sekitar 60 CFM.
• Tudung rentang dapur diukur berdasarkan keluaran kompor dan lebar tudung, biasanya 100 CFM per kaki linier untuk tudung yang dipasang di dinding dan lebih banyak untuk kompor gas BTU tinggi.
• Tudung asap laboratorium diukur berdasarkan kecepatan muka: tudung 6 kaki dengan permukaan selempang terbuka 2,5 ft2 pada kecepatan muka 100 FPM menarik 250 CFM, per panduan khas ANSI/AIHA Z9.5.
• Ruang server, area pengelasan, dan bilik cat masing-masing menggunakan target berbasis ACH.

Memahami hal ini dengan benar mengontrol kelembapan, bau, kontaminan, dan panas sekaligus memenuhi kode.

Mengonversi CFM ke metrik memerlukan satu faktor yang konsisten untuk setiap unit target.

• Untuk mengonversi CFM ke meter kubik per jam, kalikan dengan 1,699 (karena 1 ft3 = 0,0283168 m3 dan ada 60 menit per jam).
• Untuk mengonversi CFM ke liter per detik, kalikan dengan 0,4719.
• Untuk membalikkan, bagilah.

Contoh: pasokan kantor 270 CFM sama dengan 270 x 1,699 = 459 m3/h, atau 270 x 0,4719 = 127 L/s. Untuk kecepatan, 1 FPM = 0,00508 m/s, jadi 800 FPM = 4,06 m/s. Faktor-faktor ini berasal dari kaki yang ditentukan NIST secara tepat (0,3048 m) dan tidak memerlukan pembulatan konstanta.

Saat membandingkan lembar data peralatan di berbagai wilayah, selalu konversikan aliran dan kecepatan sebelum menilai apakah kipas atau saluran memenuhi tujuan desain, karena unit campuran adalah sumber utama kesalahan spesifikasi.

Sebuah kipas mengirimkan CFM tertentu hanya terhadap tekanan statis tertentu, jadi keduanya harus dipilih bersama-sama. Tekanan statis, yang diukur dalam inci kolom air (in. w.c.), mewakili resistansi yang diatasi oleh kipas dari saluran, filter, koil, dan fiting.

Setiap kipas memiliki kurva kinerja yang memetakan CFM terhadap tekanan statis; saat resistansi naik, CFM yang dapat disalurkan turun. Total tekanan statis eksternal (TESP) adalah jumlah dari semua komponen kerugian di sepanjang saluran terpanjang. Bblower perumahan sering beroperasi mendekati 0,5 in. w.c., sementara unit komersial paket dapat melihat 1,0 hingga 2,0 in. w.c. Karena penurunan tekanan naik secara kasar dengan kuadrat kecepatan, saluran yang terlalu besar mengurangi kebisingan dan energi kipas.

Untuk memilih kipas:

• hitung CFM desain
• jumlahkan tekanan statis sistem
• pilih unit yang kurvanya memenuhi kedua titik secara bersamaan

Kesalahan aliran udara paling umum berasal dari kebingungan unit dan kerugian yang diabaikan.

• Mencampur FPM dengan m/s, atau CFM dengan m3/h, menghasilkan jawaban yang melenceng jauh, jadi beri label setiap nilai dengan unitnya sebelum menghitung.
• Kesalahan kedua adalah lupa akan kebocoran saluran; sistem perumahan khas kehilangan 20 hingga 30 persen aliran udara, jadi kipas harus memindahkan lebih banyak CFM daripada total register.
• Ketiga, perancang sering kali hanya mengukur saluran suplai dan mengabaikan pencocokan jalur udara balik, menciptakan ketidakseimbangan tekanan yang mengurangi efisiensi.
• Keempat, menggunakan aturan datar 1 CFM per kaki persegi gagal untuk ruang langit-langit tinggi atau beban tinggi seperti dapur komersial.
• Terakhir, ketinggian menurunkan kepadatan udara: pada 5.000 kaki Anda memerlukan sekitar 17 persen lebih banyak CFM untuk memindahkan massa udara yang sama.

Memverifikasi unit, kebocoran, pengembalian, dan kepadatan mencegah sebagian besar pemasangan yang kinerjanya buruk.

CFM mengukur volume udara, tetapi massa yang dibawanya bergantung pada kepadatan udara, yang berubah sesuai suhu, tekanan, dan ketinggian.

Standard CFM (SCFM) merujuk pada udara pada kondisi standar, umumnya 70 derajat F, 14,696 psia dan kelembapan relatif 0 persen per banyak konvensi industri AS, memberikan kepadatan mendekati 0,075 lb/ft3. Actual CFM (ACFM) adalah aliran volumetrik nyata pada kondisi operasi. Ketika udara panas atau di elevasi tinggi, udara menjadi kurang padat, sehingga kipas yang memindahkan ACFM tetap menghasilkan lebih sedikit pon udara per menit.

Untuk membandingkan peralatan secara adil, konversikan ke dasar yang sama: SCFM = ACFM x (kepadatan aktual / kepadatan standar). Sistem pembakaran, pengeringan, dan pengangkutan pneumatik peduli dengan aliran massa, sehingga mereka menentukan SCFM, sementara saluran hanya membawa volume apa pun yang lewat, menjadikan ACFM angka yang relevan untuk pemeriksaan kecepatan.