Experimental Investigation of Air Leakage in Different Rectangular Air Ducts

Abstract

Air leaks are inevitable due to differences in manufacturing, assembly and labor of air ducts. In this study, six different sized (500x400, 450x400, 400x400, 300x400, 250x350, 150x250 mm) rectangular air ducts of the same length were tested. According to the test results air leaks were determined for the unit surface area and unit clamping and joint length, and the sealing classes of the ducts were determined. When the air leakage in the ducts compared, it was seen that the losses for unit surface area and unit clamping and joint length show similar characteristics. It was observed that as the test pressure increased, the air leakage increases, and as the duct dimensions decreased, the amount of leakage increases. In addition, the use of gasket and silicone for sealing in the air duct of 500x400 mm has been investigated. Furthermore, the effect of using acoustic plate with gasket and silicone was also examined. It was observed that air leakage is reduced by 52% at 400 Pa test pressure and 24% at 1500 Pa test pressure with the use of acoustic plate. In order to reduce energy losses from the air leakage, duct systems must be tested before commissioning and it must be confirmed that the leakage in the duct meets the specification.

Keywords

• Air duct
• air leakage
• duct leakage test

Farklı Dikdörtgen Hava Kanallarındaki Sızıntının Deneysel İncelenmesi

Abstract

Hava kanallarının imalat, montaj ve işçilik uygulamalarındaki farklılıklar nedeniyle hava sızıntılarının olması kaçınılmazdır. Bu çalışmada aynı uzunlukta, altı farklı ölçüde (500x400, 450x400, 400x400, 300x400, 250x350, 150x250 mm) dikdörtgen hava kanalları test edilmiştir. Test sonuçlarına göre birim yüzey alanı ile birim kenet ve birleşme yeri uzunluğu için hava sızıntıları belirlenerek kanalların sızdırmazlık sınıfları tespit edilmiştir. Kanallardaki hava sızıntısının karşılaştırılmasında, birim yüzey alanı ile birim kenet ve birleşme yeri uzunluğu için olan kayıpların benzer karakteristikte olduğu görülmüştür. Test basıncı arttıkça hava kaçaklarının arttığı, kanal ölçüleri küçüldükçe de kaçak miktarlarının arttığı görülmüştür. Ayrıca 500x400 mm’lik hava kanalında sızdırmazlık için conta ve silikon kullanımının sızıntıya etkisi incelenmiştir. Buna ilaveten conta ve silikon ile birlikte akustik levha kullanımının sızıntıya etkisi de incelenmiştir. Akustik levha kullanımının 400 Pa test basıncında %52, 1500 Pa basıncında da %24 oranında sızıntıyı azalttığı görülmüştür. Hava sızıntısı nedeniyle enerji kayıplarını azaltmak için kanal sistemleri devreye alınmadan önce mutlaka test edilmeli ve kanaldaki sızıntının ilgili şartnameyi sağladığı teyit edilmelidir.

Keywords

• Hava kanalı
• hava kaçağı
• kanal sızıntı testi

References

1. Aydın, Ç. (2004). Air leakage detection in various cross sectioned air ducts and research on manufacturing methods for airtightness. Izmir Institute of Technology, Department of Mechanical Engineering, Master Thesis, İzmir, 108 s.
2. Aydin, C. and Ozerdem, B. (2006). Air leakage measurement and analysis in duct systems. Energy and Buildings 38, 207-213. doi:10.1016/j.enbuild.2005.05.010
3. Aydın, Ç., Aktakka, S., Kılınç, K. ve Özerdem, B. (2004). Havalandırma kanallarında meydana gelen kaçak miktarının tespit edilmesi ve bunu önlemeye yönelik uygulamalar. Tesisat Mühendisliği, 79, 20-27.
4. Canbaz, H., Söylemez, E. and Onat, A. (2013). Air leakage measurement and analysis in duct type heating/cooling coils. Energy Education Science and Technology Part A: Energy Science and Research, 31, 1. 79-86.
5. Carrie, R. F., Bossaer, A., Andersson, V. J., Wouters, P. and Liddament, W. M., (2000). Duct leakage in European buildings: Status and perspectives. Energy and Buildings, 32, 3, 235-243,
6. Chan, W.R. (2014). Air Leakage of US Homes: Regression analysis and improvements from retrofit. http://escholarship.org/uc/item/1fj9d8mj
7. Çimen, F. (2003). Hava kanalları. TTMD, Türk Tesisat Mühendisleri Derneği Dergisi, Temel Bilgiler, Tasarım ve Uygulama Eki, 1, Mart-Nisan, 2-15.
8. Divarci, H. Ö. (2020). Hava kanalı sızdırmazlık testleri ve commissioning (Cx) sürecine etkisi. Tesisat Mühendisliği, 176, 27-37.

9. HVCA, DW 143. (2013). A practical guide to ductwork leakage testing, Heating and Ventilating Contractor’s Association, London..
10. EUROVENT 2/2 (1996). Air leakage rate in sheet metal air distribution systems. Eurovent/Cecomaf, Paris.
11. Fisk, W.J., Delp, W., Diamond, R., Dickerhoff, D., Levinson, R., Modera, M., Nematollahi, M. and Wang, D. (2000). Duct systems in large commercial buildings: Physical characterization, air leakage, and heat conduction gains. Energy and Building, 32, 109-119.
12. Helfers, K. (21.02.2017). Duct leakage testing. http://www.nebb.org/assets/1/7/NEBB_Duct_Leakage_Presentation.pdf
13. Modera M.P. (2007). Investigation of leak sealing for supply and exhaust ductwork. 3rd Industry Workshop - Energy Efficient Technologies for Buildings - New and Retrofits, January 25-26, 2007. Dallas, TX.
14. Modera M., Craig P. Wray, C.P. and Dickerhoff, D. (2014). Low pressure air-handling system leakage in large commercial buildings: Diagnosis, prevalence, and energy impacts. HVAC&R Research, 20, 559–569. DOI: 10.1080/10789669.2014.920688
15. SMACNA (2012). Standard: HVAC air duct leakage test manual, 2nd edition. Washington.
16. Tosun, H., Söylemez, E. ve Onat, A. (2013). Kanal tipi ısıtma soğutma bataryalarında hava kaçaklarının incelenmesi. Tesisat Mühendisliği, 134, 69-75.
17. TS EN 1507 (2006). Havalandırma-Binalarda-Kanal şebekesi-Dikdörtgen enkesitli sac metal hava kanalları-Dayanım ve sızdırmazlık-Özellik ve deneyler.
18. TS EN 12237 (2006). Havalandırma-Binalarda-Kanal şebekesi-Dairesel enkesitli sac metal hava kanalları-Dayanım ve sızdırmazlık
19. Woolley, J.M., Gottlieb, J.D., Pistochini, T.E. and Modera, M.P. (2014). Energy and demand savings from sealing exhaust. Building energy research grant (BERG) program, Final report. https://wcec.ucdavis.edu/wp-content/uploads/2014/11/BERG_Energy_Demand_Savings_Sealing_Exhaust.pdf
20. Wray, C.P. and Matson, N.E. (2003). Duct leakage impacts on VAV system performance in California large commercial buildings. http://escholarship.org/uc/item/9c31t0h4
21. Wray, C.P., Diamond, R.C. and Sherman, M.H. (2005). Rationale for measuring duct leakage flows in large commer