In Gebäuden mit einem zentralen Ofen oder einer Klimaanlage transportiert ein Netz von Versorgungskanälen heiße oder kühle Luft durch das Gebäude. Ein zweiter Satz Rückführkanäle fängt die Abluft auf und führt sie zur Belüftung in den Maschinenraum zurück. Die Dimensionierung von Kanälen kann einen erheblichen Einfluss auf die Effektivität des Heiz- und Kühlsystems eines Hauses haben. Die richtig dimensionierten Kanäle sorgen dafür, dass ausreichend Luft in jeden Raum gelangt, um den Komfort für die Bewohner zu maximieren. Die Dimensionierung von Kanälen beeinflusst auch den Geräuschpegel, die Energieeffizienz und die Betriebskosten.
Maschinenbauingenieure müssen eine Reihe verschiedener Faktoren berücksichtigen, wenn sie die Dimensionierung von Luftkanälen für eine Struktur bestimmen. Zunächst berücksichtigen sie die Größe des Gebäudes und die Klimazone, in der es sich befindet. Sie messen dann, wie viel Luft durch Lücken oder Öffnungen im Gebäude auf natürliche Weise in das Haus eintritt oder austritt. Durch die Kombination dieser beiden Faktoren bestimmt der Ingenieur, welche Ofen- oder Klimaanlagengröße benötigt wird, um das Zuhause komfortabel zu gestalten.
Anhand der Größe der Zentraleinheit kann der Ingenieur den Anfangsluftdruck innerhalb des Kanalnetzes bestimmen. Anschließend berechnet er die Entfernung, die die Luft zu und von jedem Raum zurücklegen muss, sowie die in jedem Bereich benötigte Luftmenge. Ingenieure müssen auch berücksichtigen, wie viel Luftdruck verloren geht, wenn die Luft durch die Kanäle selbst strömt, entweder aufgrund der Entfernung vom Gebläse oder aufgrund einfacher Undichtigkeiten in den Kanälen.
Ausgestattet mit diesen Informationen können Konstrukteure eines von zwei Basissystemen wählen, um die richtige Kanaldimensionierung zu bestimmen. Menschen in weiten Teilen der Welt verlassen sich auf Systeme, die von der American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) entwickelt wurden, um Rohrleitungen zu dimensionieren. Das am weitesten verbreitete ASHRAE-System beruht auf der Erzielung einer gleichmäßigen Reibung innerhalb des Kanalnetzes. Dies bedeutet, die Kanäle so zu dimensionieren, dass der Druckverlust während der Luftzufuhr und Luftrückführung ausgeglichen wird, wodurch ein ausgewogenes System von Heizung, Kühlung und Belüftung entsteht.
Die zweite ASHRAE-Technik, die für die Dimensionierung von Luftkanälen verwendet wird, umfasst die Messung der statischen Wiederaufladung. Dieses System ist komplexer, führt aber bei richtiger Anwendung auch zu einer verbesserten Energieeffizienz. Um Kanäle mit statischer Aufladung zu dimensionieren, verwenden Ingenieure Kanäle, die an jedem Vor- und Rücklauf im Haus einen gleichen statischen Druck erzeugen. Dies umfasst alle Abluftöffnungen und Versorgungsgitter und basiert auf einer Reihe von Diagrammen, die von ASHRAE entwickelt wurden und in Verbindung mit Daten aus dem Haushalt verwendet werden.
Wenn die Dimensionierung der Kanäle falsch durchgeführt wird, können Hausbesitzer einfache Änderungen an den Kanälen vornehmen, um die Effizienz und den Komfort zu verbessern. Eine in einem Kanal installierte Luftklappe ermöglicht es Benutzern, den Luftstrom zu regulieren oder den Luftdruck in einem Bereich zu reduzieren, um mehr Luft in andere Teile des Hauses zu bringen. Wenn die Luft zu langsam durch einen Kanal strömt, kann ein Ventilator oder ein Kanalgebläse im Kanal selbst installiert werden. Kanalgebläse ergänzen das Hauptofen- oder Klimaanlagengebläse und tragen dazu bei, den Luftstrom zu entfernten Teilen des Hauses zu erhöhen.