第九章-空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道設(shè)計

§9.1風(fēng)道設(shè)計的基本知識

一.

風(fēng)道的布置原則

風(fēng)道布置直接關(guān)系到空調(diào)系統(tǒng)的總體布置，它與工藝、土建、電氣、給排水等專業(yè)關(guān)系密切，應(yīng)相互配合、協(xié)調(diào)一致。

1．空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道在布置時應(yīng)考慮使用的靈活性。當(dāng)系統(tǒng)服務(wù)于多個房間時，可根據(jù)房間的用途分組，設(shè)置各個支風(fēng)道，以便與調(diào)節(jié)。2．風(fēng)道的布置應(yīng)根據(jù)工藝和氣流組織的要求，可以采用架空明敷設(shè)，也可以暗敷設(shè)于地板下、內(nèi)墻或頂棚中。3．風(fēng)道的布置應(yīng)力求順直，避免復(fù)雜的局部管件。彎頭、三通等管件應(yīng)安排得當(dāng)，管件與風(fēng)管的連接、支管與干管的連接要合理，以減少阻力和噪聲。4．風(fēng)管上應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測量裝置（如閥門、壓力表、溫度計、風(fēng)量測定孔、采樣孔等）或預(yù)留安裝測量裝置的接口。調(diào)節(jié)和測量裝置應(yīng)設(shè)在便于操作和觀察的地方。5．風(fēng)道布置應(yīng)最大限度地滿足工藝需要，并且不妨礙生產(chǎn)操作。6．風(fēng)道布置應(yīng)在滿足氣流組織要求的基礎(chǔ)上，達(dá)到美觀、實用的原則。

二.

風(fēng)管材料的選擇

用作風(fēng)管的材料有薄鋼板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃鋼板、膠合板、鋁板、磚及混凝土等。需要經(jīng)常移動的風(fēng)管，則大多采用柔性材料制成各種軟管，如塑料軟管、金屬軟管、橡膠軟管等。薄鋼板有普通薄鋼板和鍍鋅薄鋼板兩種。鋼板厚度，一般采用0.5～1.5mm左右。對于有防腐要求的空調(diào)工程，可采用硬聚氯乙烯塑料板或玻璃鋼板制作的風(fēng)管。僅限于室內(nèi)應(yīng)用，且流體溫度不可超過-10～+60℃。以磚、混凝土等材料制作風(fēng)管，主要用于與建筑、結(jié)構(gòu)相配合的場合。

三.

風(fēng)管斷面形狀的選擇

風(fēng)管斷面形狀有圓形和矩形兩種。圓形斷面的風(fēng)管強(qiáng)度大、阻力小、消耗材料少，但加工工藝比較復(fù)雜，占用空間多，布置時難以與建筑、結(jié)構(gòu)配合，常用于高速送風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)；矩形斷面的風(fēng)管易加工、好布置，能充分利用建筑空間，彎頭、三通等部件的尺寸較圓形風(fēng)管的部件小。為了節(jié)省建筑空間，布置美觀，一般民用建筑空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)管道的斷面形狀均以矩形為宜。

常用矩形風(fēng)管的規(guī)格如下表所示。為了減少系統(tǒng)阻力，并考慮空調(diào)房間吊頂高度的限制，進(jìn)行風(fēng)道設(shè)計時，矩形風(fēng)管的高寬比宜小于6，最大不應(yīng)超過10。外邊長（長×寬）(mm)120×120320×200500×400800×6301250×630160×120320×250500×500800×8001250×800160×160320×320630×2501000×3201250×1000200×160400×200630×3201000×4001600×500200×200400×250630×4001000×5001600×630250×120400×320630×5001000×6301600×800250×160400×400630×6301000×8001600×1000250×200500×200800×3201000×10001600×1250250×250500×250800×4001250×4002000×800320×160500×320800×5001250×5002000×1000

一.風(fēng)道設(shè)計的原則風(fēng)道設(shè)計時應(yīng)統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟(jì)、實用兩條基本原則。二.風(fēng)道設(shè)計的基本任務(wù)：1．確定風(fēng)管的斷面形狀，選擇風(fēng)管的斷面尺寸。2．計算風(fēng)管內(nèi)的壓力損失，最終確定風(fēng)管的斷面尺寸，并選擇合適的通風(fēng)機(jī)?！?.2風(fēng)道設(shè)計的基本任務(wù)

風(fēng)管的壓力損失?P由沿程壓力損失?Py和局部壓力損失?Pj兩部分組成，即：?P=?Py+?Pj（Pa）

（一）沿程壓力損失的基本計算公式長度為l(m)的風(fēng)管沿程壓力損失可按下式計算：

?Py=?pyl(Pa)式中?py—單位管長沿程壓力損失，也稱為單位管長摩擦阻力損失，單位為Pa/m，可查閱附錄13以及有關(guān)設(shè)計手冊中《風(fēng)管單位長度沿程壓力損失計算表》進(jìn)行計算。

（二）局部壓力損失的基本計算公式

?Pj=ζ×υ2ρ/2（Pa）

式中

ζ—局部阻力系數(shù)；

υ—ζ與之對應(yīng)的斷面流速。

ρ—空氣密度，標(biāo)準(zhǔn)狀況下（大氣壓力為101325Pa，溫度為20℃），ρ=1.2kg/m3；附錄14以及許多文獻(xiàn)資料中，都載有各種各樣管件的局部阻力系數(shù)ζ計算表，可供設(shè)計時選用。

一．風(fēng)道水力計算方法

風(fēng)道的水力計算是在系統(tǒng)和設(shè)備布置、風(fēng)管材料、各送、回風(fēng)點(diǎn)的位置和風(fēng)量均已確定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

風(fēng)道水力計算的主要目的是確定各管段的管徑（或斷面尺寸）和阻力，保證系統(tǒng)內(nèi)達(dá)到要求的風(fēng)量分配，最后確定風(fēng)機(jī)的型號和動力消耗。

§9.3風(fēng)道設(shè)計計算的方法與步驟風(fēng)道水力計算方法比較多，如假定流速法、壓損平均法、靜壓復(fù)得法等。對于低速送風(fēng)系統(tǒng)大多采用假定流速法和壓損平均法，而高速送風(fēng)系統(tǒng)則采用靜壓復(fù)得法。1．假定流速法假定流速法也稱為比摩阻法。先按技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求選定風(fēng)管的風(fēng)速，再根據(jù)風(fēng)管的風(fēng)量確定風(fēng)管的斷面尺寸和阻力。這是低速送風(fēng)系統(tǒng)目前最常用的一種計算方法。

2．壓損平均法壓損平均法也稱為當(dāng)量阻力法。這種方法以單位管長壓力損失相等為前提，在已知總作用壓力的情況下，取最長的環(huán)路或壓力損失最大的環(huán)路，將總的作用壓力值按干管長度平均分配給環(huán)路的各個部分，再根據(jù)各部分的風(fēng)量和所分配的壓力損失值，確定風(fēng)管的尺寸，并結(jié)合各環(huán)路間的壓力損失的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證各環(huán)路間壓力損失的差值小于15%。該方法適用于風(fēng)機(jī)壓頭已定，以及進(jìn)行分支管路壓損平衡等場合。3．靜壓復(fù)得法靜壓復(fù)得法的含義，是當(dāng)流體的全壓一定時，風(fēng)速降低，則靜壓增加，利用這部分“復(fù)得”的靜壓來克服下一段主干管道的阻力，以確定管道尺寸，從而保持各分支前的靜壓都相等，這就是靜壓復(fù)得法。此方法適用于高速空調(diào)系統(tǒng)的水力計算。二．風(fēng)道水力計算步驟以假定流速法為例，說明風(fēng)道水力計算的方法步驟：1．確定空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道形式，合理布置風(fēng)道，并繪制風(fēng)道系統(tǒng)軸測圖，作為水力計算草圖。2．在計算草圖上進(jìn)行管段編號，并標(biāo)注管段的長度和風(fēng)量。管段長度一般按兩管件中心線長度計算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長度。3．選定系統(tǒng)最不利環(huán)路，一般指最遠(yuǎn)或局部阻力最多得環(huán)路。4．根據(jù)造價和運(yùn)行費(fèi)用的綜合最經(jīng)濟(jì)的原則，選擇合理的空氣流速。根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)，風(fēng)管內(nèi)的空氣流速可按P111表9.3確定。5．根據(jù)給定風(fēng)量和選定流速，逐段計算管道斷面尺寸，并使其符合表9.1所列的矩形風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格。然后根據(jù)選定了的斷面尺寸和風(fēng)量，計算出風(fēng)道內(nèi)實際流速。通過矩形風(fēng)管的風(fēng)量G可按下式計算：

G=3600abυ(m3/h)式中

a，b—分別為風(fēng)管斷面凈寬和凈高，m。6．計算風(fēng)管的沿程阻力根據(jù)沿程阻力計算公式：?Py=?pyl

查《風(fēng)管單位長度沿程壓力損失計算表》求出單位長度摩擦阻力損失?py，再根據(jù)管長l，計算出管段的摩擦阻力損失。7．計算各管段局部阻力根據(jù)局部阻力計算公式：

?Pj=ζ×υ2ρ/2查《局部阻力系數(shù)ζ計算表》取得局部阻力系數(shù)ζ值，求出局部阻力損失。8．計算系統(tǒng)的總阻力，?P=∑（?pyl+?Pj）。9．檢查并聯(lián)管路的阻力平衡情況。10．根據(jù)系統(tǒng)的總風(fēng)量、總阻力選擇風(fēng)機(jī)。三．風(fēng)道設(shè)計計算實例（例9.1）

空調(diào)系統(tǒng)推薦的送風(fēng)機(jī)靜壓值如下，可供估算時參考空調(diào)系統(tǒng)類別風(fēng)機(jī)靜壓值(Pa)小型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積300m2以內(nèi)）中型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積2000m2以內(nèi)）大型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積大于2000m2）高速送風(fēng)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積2000m2以內(nèi)）高速送風(fēng)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積大于2000m2）400~500600~750650~10001000~15001500~2500小型通風(fēng)系統(tǒng)一般通風(fēng)系統(tǒng)100~250300~400

一．單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是指只設(shè)送風(fēng)機(jī)而不設(shè)回風(fēng)機(jī)，整個系統(tǒng)內(nèi)的壓力損失全部由送風(fēng)機(jī)來承擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)。對于單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來說，要注意到零點(diǎn)的位置，若系統(tǒng)排風(fēng)位于回風(fēng)的負(fù)壓區(qū)，則排風(fēng)不可能通過排風(fēng)閥排出，必須單設(shè)一軸流式排風(fēng)機(jī)，如圖中虛線所示?！?.4風(fēng)管內(nèi)的壓力分布二．雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是指既設(shè)置有送風(fēng)機(jī)而且設(shè)置有回風(fēng)機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的壓力損失由送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)共同承擔(dān)。對于雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來說，排風(fēng)必須處于回風(fēng)機(jī)的正壓段，而新風(fēng)和回風(fēng)必須處于送風(fēng)機(jī)的負(fù)壓段。如圖中所示，

①~②段由于回風(fēng)機(jī)的加壓作用，處于正壓區(qū)，排風(fēng)可以通過排風(fēng)閥直接排出。而②~③段由于送風(fēng)機(jī)的抽吸作用，處于負(fù)壓區(qū)，新風(fēng)和回風(fēng)均可被抽吸進(jìn)來。②為零位閥，通過該閥處的風(fēng)壓應(yīng)該為零。

特別需要注意的是：新風(fēng)、排風(fēng)、回風(fēng)的位置。

9.1簡敘風(fēng)道布置的原則。9.2常用的風(fēng)管材料由哪些？各適用于什么場合？9.3為什么說“矩形風(fēng)管的高寬比宜小于6，最大不小于10”？9.4風(fēng)道設(shè)計的基本任務(wù)是什么？9.5試解釋下列名詞：（1）沿程壓力損失；

（2）單位管長摩擦阻力損失；（3）局部壓力損失；

（4）風(fēng)管的當(dāng)量直徑。9.6影響局部阻力系數(shù)ζ的因素有哪些？

第九章復(fù)習(xí)思考題

9.7為什么說風(fēng)管內(nèi)空氣流速對空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有較大的影響？

9.8風(fēng)道阻力計算方法有哪些？簡敘利用假定流速法進(jìn)行風(fēng)道水力計算的步驟。

9.9為什么進(jìn)行風(fēng)道水力計算時，一定要進(jìn)行并聯(lián)管道的阻力平衡？如果設(shè)計時不平衡，運(yùn)行時是否會保持平衡？對系統(tǒng)運(yùn)行有何影響？

9.10集中式空調(diào)系統(tǒng)除設(shè)置送風(fēng)機(jī)外，在什么條件下宜設(shè)置回風(fēng)機(jī)而成為雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)？9.11雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，新風(fēng)入口應(yīng)處在送風(fēng)機(jī)的哪一段？排風(fēng)口應(yīng)處在回風(fēng)機(jī)的哪一段？9.12為什么要求進(jìn)風(fēng)口一定要設(shè)置在排風(fēng)口的上風(fēng)側(cè)，并且應(yīng)低于排風(fēng)口？第九章習(xí)題9.1一矩形風(fēng)道斷面尺寸為a=200mm，b=400mm，用鍍鋅薄鋼板制成。風(fēng)道內(nèi)空氣流量為G=2000m3/h，求10m長風(fēng)道內(nèi)沿程壓力損失及風(fēng)道內(nèi)空氣的流速。9.2一矩形風(fēng)道斷面尺寸為400×200