HVAC Air Duct Leakage Manual • Second Edition vii

TABLE OF CONTENTS

FOREWORD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii

LEAKAGE TASK FORCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv

NOTICE TO USERS OF THIS PUBLICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .v

TABLE OF CONTENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vii

CHAPTER 1 FOR THE DESIGN PROFESSIONAL PAGE

1.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.11.2 SEAL CLASS REQUIREMENTS AND PREDICTED AIR LEAKAGE RATES . . . . . . . . 1.11.3 INFORMATION ON SPECIFICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1

CHAPTER 2 OVERVIEW

2.1 GENERAL APPLICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.12.2 SEALING PROVISIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.12.3 LEAKAGE FACTORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.12.4 DUCT CONSTRUCTION AND INSTALLATION STANDARDS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.12.5 DUCT SEALING COMMENTARY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3

CHAPTER 3 RESPONSIBILITIES

3.1 DESIGNER’S RESPONSIBILITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.13.2 CONTRACTOR’S RESPONSIBILITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1

CHAPTER 4 GENERAL PROCEDURES

4.1 AIR DUCT LEAKAGE PROCESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1

CHAPTER 5 LEAKAGE CLASSIFICATION

5.1 DUCT LEAKAGE CLASSIFICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1

CHAPTER 6 TEST APPARATUS

6.1 DUCT LEAKAGE TESTING APPARATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1

CHAPTER 7 TEST REPORTS

7.1 DUCT LEAKAGE TEST REPORT DETAILS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.17.2 SPECIFIC REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.17.3 TESTING SUB-SECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.17.4 DUCT LEAKAGE REPORTING PROCEDURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1

APPENDIX A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.1

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APPENDIX B PAGE

B.1 SAMPLE LEAKAGE ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.1B.2 SYSTEM LEAKAGE CLASSIFICATION ANALYSIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.1B.3 LEAKAGE ANALYSIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.1

APPENDIX C

C.1 LEAKAGE RATE DETERMINATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.1C.2 TEST PRESSURE DETERMINATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.1

APPENDIX D

D.1 SAMPLE PROJECT SPECIFICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.1

APPENDIX E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E.1

APPENDIX F

F.1 UNDER FLOOR AIR DISTRIBUTION SYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F.1

APPENDIX G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G.1

APPENDIX H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H.1

APPENDIX I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.1

APPENDIX J COMMENTARY ON FLOW CALCULATION FOR ORIFICE METERS

J.1 FLOW EQUATION DERIVATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J.1J.2 FLOWMETER ACCURACY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J.1J.3 OVERALL METER LOSS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J.2J.4 METER CAPACITY FOR TESTED DUCT SIZE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J.2J.5 STANDARD AIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J.3J.6 OTHER LEAK TEST METHODS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J.4

APPENDIX K

K.1 FLOW COEFFICIENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K.1

APPENDIX L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L.1

APPENDIX M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .M.1

APPENDIX N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . N.1

APPENDIX O

O.1 FLUID METER INSTRUMENTATION REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O.1

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TABLES PAGE

2–1 Duct Sealing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.25–1 Applicable Leakage Classes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.46–1 Orifice Coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.16–2 Orifice Flow Rate (SCFM) Versus Pressure Differential (in. of Water) . . . . . . . . . . . . . . 6.6A–1 Leakage as Percent of Flow in System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.1E–1 Leakage Factor F Expressed ss cfm/100ft2 of Duct Surface Area . . . . . . . . . . . . . . . . . E.1G–1 Amount of Duct to be Leak Tested (SFD). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G.1H–1 Duct Surface Area in Square Feet per Linear Foot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H.1I–1 Areas and Circumferences of Circles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.1L–1 Air Density Correction Factor, d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L.1N–1 Properties of Manometric Liquids. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . N.1

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FIGURES PAGE

4–1 Illustration of Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.35–1 Duct Leakage Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.26–1 Leakage Test Meter Apparatus–flange Taps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.26–2 Leakage Test Meter Apparatus–Vena Contracta Taps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.36–3 Typical Orifice Flow Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5B–1 Duct System Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.3J–1 Ratio of Over–All Pressure Loss to Metered Differential Versus

Diameter Ratio β. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J.3K–1 Flow Coefficients K For Square/Edged Orifice Plates

And Vena Contracta Taps in Smooth Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K.1K–2 Flow Coefficients K For Square-Edged Orifice Plates And Flange Taps in

Smooth Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K.1M–1 Gas Expansion Factor, Y, Versus Acoustic Ratio, ∆P/KP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .M.1