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空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計原則2019年2月目錄專題引入1空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計基本原則2總結(jié)3一、專題引入思考:在保證風(fēng)量分配的前提下,合理布置風(fēng)道的位置,并且計算風(fēng)道的截面尺寸和系統(tǒng)阻力,為選擇風(fēng)機提供理論依據(jù),使系統(tǒng)的初投資和運行費用最少?
。二、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計原則空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計原則,可以從系統(tǒng)劃分和風(fēng)管布置兩方面來探討。(一)系統(tǒng)劃分由于建筑物內(nèi)不同地點有不同的送、排風(fēng)要求,或面積較大、送排風(fēng)點較多,無論是通風(fēng)還是空調(diào),都需要分別設(shè)置系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)的劃分應(yīng)該根據(jù)建筑物的性質(zhì)、使用特點、負荷變化、參數(shù)要求等,通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。應(yīng)本著運行維護方便、經(jīng)濟可靠為主要原則,通常系統(tǒng)既不宜過大,也不宜過小、過細。(一)系統(tǒng)劃分系統(tǒng)劃分的原則是:1、空氣處理要求相同、室內(nèi)參數(shù)要求相同的,可劃為同一系統(tǒng)。2、對下列情況應(yīng)單獨設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng):1)兩種或兩種以上的有害物質(zhì)混合后能引起燃燒或爆炸。2)兩種有害物質(zhì)混合后能形成毒害更大或腐蝕性的混合物或化合物3)兩種有害物質(zhì)混合后易使蒸汽凝結(jié)并積聚粉塵。4)放散劇毒物質(zhì)的房間和設(shè)備。5)儲存易燃易爆物質(zhì)的單獨房間或有防火防爆要求的單獨房間。3、如排風(fēng)量大的排風(fēng)點位于風(fēng)機附近,不宜和遠處排風(fēng)量小的排風(fēng)點共用系統(tǒng)。(二)風(fēng)管布置風(fēng)管布置直接關(guān)系到通風(fēng)、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。(二)風(fēng)管布置1、風(fēng)管布置應(yīng)盡量縮短管線,減少分支管線,避免復(fù)雜的局部構(gòu)件,以節(jié)省材料和減小系統(tǒng)阻力。要便于施工和檢修,恰當(dāng)處理與空調(diào)水、消防水管道系統(tǒng)及其他管道系統(tǒng)在布置上可能遇到的矛盾。圖5-23中1和2為相同房間、相同送風(fēng)口的兩種風(fēng)管布置形式。對比可知,1比2的管線要長,分支管線和局部構(gòu)件也較多,因此,2優(yōu)于1。(1)(2)風(fēng)管布置形式對比圖(二)風(fēng)管布置2、風(fēng)管的計算壓力損失,宜按下列數(shù)值附加:
一般送風(fēng)系統(tǒng)10%—15%;
除塵系統(tǒng)15%—20%。3、除塵系統(tǒng)各并聯(lián)支管之間的計算壓力損失差值,宜小于10%;其他通風(fēng)系統(tǒng)宜小于15%。(二)風(fēng)管布置4、通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮使用圓形風(fēng)管(因為在流量和風(fēng)速一定的條件下,圓形風(fēng)管的材料消耗和阻力最?。.?dāng)空間不允許或美觀上有要求時,可以考慮采用矩形風(fēng)道,在矩形風(fēng)道中盡可能的選用正方形管道(因為在流量和風(fēng)速一定的條件下,正方形風(fēng)管的材料消耗和阻力比矩形的小),當(dāng)安裝高度有限制時才采用矩形管道。5、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)量測定孔和采樣孔等)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點。(二)風(fēng)管布置6、根據(jù)需要,風(fēng)管可以采用明裝和暗裝,暗裝不影響美觀,但是投資較高。7、與風(fēng)機或振動設(shè)備連接的管道,應(yīng)裝設(shè)如帆布、橡膠制作的軟接頭,以減少風(fēng)機或振動設(shè)備對管道的影響。8、風(fēng)管系統(tǒng)應(yīng)設(shè)消聲裝置。9、風(fēng)管不宜穿過防火墻和變形縫。如必須穿過時,應(yīng)在穿過防火墻處設(shè)防火閥;穿過變形縫處,應(yīng)在兩側(cè)設(shè)防火閥。防火閥應(yīng)既可手動又能自控。穿過防火墻、變形縫的風(fēng)管兩側(cè)各2m范圍內(nèi)的風(fēng)管保溫材料,必須采用非燃燒材料。(二)風(fēng)管布置10、主機房必須維持一定的正壓。主機房與其它房間、走廊間的壓差不應(yīng)小于4.9Pa,與室外靜壓差不應(yīng)小于9.8Pa。11、主機房的空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng),應(yīng)設(shè)初效、中效兩級空氣過濾器,中效空氣過濾器計數(shù)效率應(yīng)大于80%,末級過濾裝置宜設(shè)在正壓端或送風(fēng)口。(二)風(fēng)管布置12、主機房在冬季需送冷風(fēng)時,可取室外新風(fēng)作冷源。13、特殊要求房間的壓力要求按實際要求確定。14、除考慮送風(fēng)和回風(fēng),還必須考慮排風(fēng)的要求。在衛(wèi)生條件要求較低的建筑中,可以采用自然排風(fēng)。但這種方式不穩(wěn)定,易受干擾,有時會發(fā)生倒灌現(xiàn)象,也不能放火。在衛(wèi)生標準要求較高的高層住宅、賓館客房、高級寫字間等,通常在每一衛(wèi)生間均裝設(shè)排風(fēng)扇和放火閥,通過風(fēng)道排到屋頂,在屋頂設(shè)一臺引風(fēng)機,排風(fēng)扇與引風(fēng)機連鎖,只要有一臺排風(fēng)扇開啟,引風(fēng)機就啟動。很多時候都是采用混合排風(fēng),即在每一衛(wèi)生間均裝設(shè)排風(fēng)扇和放火閥,通過風(fēng)道排到排風(fēng)豎井,然后通過自然排風(fēng)。空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)水力計算2019年2月目錄專題引入1空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的水力計算2總結(jié)3專題引入思考:怎樣在保證風(fēng)量分配的前提下,合理布置風(fēng)道的位置,并且計算風(fēng)道的截面尺寸和系統(tǒng)阻力,為選擇風(fēng)機提供理論依據(jù),使系統(tǒng)的初投資和運行費用最少?
即空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)水力計算方法??照{(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計首先要確定各送(回)風(fēng)點的位置及其風(fēng)量、管道系統(tǒng)、相關(guān)設(shè)備的布置、風(fēng)管材料。然后通過風(fēng)管系統(tǒng)的水力計算確定各管段的管徑(或斷面尺寸)和壓力損失,保證系統(tǒng)內(nèi)達到要求的風(fēng)量分配,并為風(fēng)機選擇和施工圖提供依據(jù)。有時是在風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓確定的條件下來確定風(fēng)管的管徑或截面尺寸??照{(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計靜壓復(fù)得法風(fēng)管系統(tǒng)水力計算方法假定流速法壓損平均法(當(dāng)量阻力法)先選定風(fēng)管的流速,再根據(jù)風(fēng)管的風(fēng)量確定風(fēng)管的斷面尺寸和阻力,在工程上應(yīng)用較多。在已知總作用壓頭的情況下將總壓頭按干管長度平均分配給各部分,再根據(jù)各部分的風(fēng)量和分配到的作用壓頭,計算管道斷面尺寸。適用于風(fēng)機壓頭已定,以及進行分支管路壓損平衡等場合用管段內(nèi)靜壓和動壓的相互轉(zhuǎn)換,由風(fēng)管每一分支處復(fù)得的靜壓來克服該管段的阻力,根據(jù)這原則確定風(fēng)管的斷面尺寸。高速空調(diào)系統(tǒng)采用該方法較多風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟水力計算較為普遍的方法是采用假定流速法。假定流速法的具體做法是以風(fēng)管內(nèi)空氣流速和需要通過的風(fēng)量作為控制指標,以此計算出風(fēng)管斷面尺寸和阻力損失,然后再對各環(huán)路阻力損失進行平衡調(diào)整。風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟(一)系統(tǒng)管段編號;繪制系統(tǒng)流程圖,從距風(fēng)機最遠的一段開始,由遠而近順序編號,通常以風(fēng)量和風(fēng)速不變的風(fēng)管為同管段,標注風(fēng)管段長度和風(fēng)量,管段長度一般按照兩個管件的中心線長度計算,局部管件(如彎頭、三通、送風(fēng)口、回風(fēng)口)含在管段內(nèi);風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟(二)選擇合理的空氣流速。參照下表選取合理空氣流速;
風(fēng)速
(m/s)部位低速風(fēng)管高速風(fēng)管推薦風(fēng)速最大風(fēng)速推薦最大居住公共工業(yè)居住公共工業(yè)一般建筑新風(fēng)入口2.52.52.54.04.5635風(fēng)機入口3.54.05.04.55.07.08.516.5風(fēng)機出口5~86.5~108~128.57.5~118.5~1412.525主風(fēng)管3.5~4.55~6.56~94~55.5~86.5~1112.530水平支風(fēng)管3.03.0~4.54~53.5~44~6.55~91022.5垂直支風(fēng)管2.53.0~3.54.03.25~44~65~81022.5送風(fēng)口1~21.5~3.53~42~33~53~54-空調(diào)系統(tǒng)中空氣流速選用表風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟(三)根據(jù)各風(fēng)道的風(fēng)量和選擇的流速,計算各管段的斷面尺寸,并符合規(guī)格化的通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格(見下表);φ100φ120φ140φ160φ700φ800φ900φ1000φ180φ200φ220φ250φ1120φ1250φ1400φ1600φ280φ320φ360φ400φ1800φ2000
φ450φ500φ560φ630
鋼板圓形風(fēng)管常用規(guī)格鋼板矩形風(fēng)管常用規(guī)格120x120160x120160x160200x120800x320800x400800x500800x630200x160200x200250x120250x160800x8001000x3201000x4001000x500250x200250x250320x160320x2001000x6301000x8001000x10001250x400320x250320x320400x200400x2501250x5001250x6301250x8001250x1000400x320400x400500x200500x2501600x5001600x6301600x8001600x1000500x320500x400500x500630x2501600x12502000x8002000x10002000x1250630x320630x400630x500630x630
風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟(四)選擇最不利環(huán)路(即阻力最大的環(huán)路)開始進行管道壓力損失計算(包括沿程阻力和局部阻力);風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟風(fēng)道中的阻力1、摩擦阻力(沿程阻力)2、局部阻力氣體沿管壁流動,由于空氣本身的黏滯性及其與管壁之間的摩擦而產(chǎn)生的能量損失,稱為摩擦阻力或沿程阻力。流體通過各種局部構(gòu)件造成的能量損失稱為局部阻力。風(fēng)管內(nèi)的空氣流動的總阻力就是沿程阻力損失和局部阻力損失之和1、摩擦阻力摩擦阻力的計算方法(1)公式法計算(不常用)(2)查鋼板風(fēng)道的摩擦損失計算圖,修正計算。(3)查風(fēng)管計算表(附錄)。(1)公式法△Pm—摩擦阻力(Pa)λ—摩擦阻力系數(shù)υ—管內(nèi)氣流的平均速度(m/s)ρ—空氣密度(kg/m3)l—風(fēng)管長度(m)Rs—風(fēng)管的水力半徑(m)F—風(fēng)管截面積(m2)S—風(fēng)管截面周長(m)Rm—比摩阻(Pa/m)圓形風(fēng)管計算公式推導(dǎo)過程比摩阻計算公式推導(dǎo)過程(1)公式法
(1)公式法各種材質(zhì)風(fēng)管的摩擦阻力系數(shù)管道材料λ管道材料λ薄鋼板管和光滑水泥管0.1~0.2水泥膠砂抹的管道0.05~0.1污穢鋼管0.75~0.9混凝土涵管0.045~0.2橡皮軟管0.01~0.03水泥膠砂磚砌管0.045~0.2膠合板管0.06~0.08木管0.09~0.1
(2)查表或查圖計算在通風(fēng)管道的設(shè)計中,為簡化計算過程,根據(jù)公式繪制成線算圖或計算表。線算圖和計算表的編制條件是在大氣壓力為標準大氣壓,溫度為20℃,相對濕度為60%的標準空氣,密度為1.2kg/m3,運動黏度為15.06x10-6㎡/s,管壁粗糙度K=0.15mm。因此,只要知道風(fēng)量、管徑、比摩阻、流速四個參數(shù)中的任意兩個,即可確定其余參數(shù)。當(dāng)使用條件不符合時,需要進行修正。當(dāng)風(fēng)道內(nèi)表面絕對粗糙度、溫度、空氣密度、大氣壓力等參數(shù)與制圖條件不符,則必須對比摩阻進行修正。(2)查表或查圖計算圓形通風(fēng)管道單位長度摩擦阻力線算圖(2)查表或查圖計算
(2)查表或查圖計算管道材料K/mm管道材料K/mm薄鋼板和鍍鋅鋼管0.15~0.18膠合板1.0塑料板0.01~0.05磚管道3~6礦渣石膏板1.0混凝土管道1~3礦渣混凝土板1.5木板0.2~1.0各種材料的粗糙度K粗糙度修正系數(shù)圖(2)查表或查圖計算
溫度和海拔高度修正系數(shù)圖(2)查表或查圖計算
通風(fēng)管道線算圖是按照標準條件繪制的圓形風(fēng)管的單位比摩阻線算圖,如果是矩形風(fēng)管,則需要將矩形風(fēng)管折算成當(dāng)量的圓風(fēng)管,再利用線算圖來查相關(guān)參數(shù)。矩形風(fēng)管當(dāng)量直徑有兩種,一種是流速當(dāng)量直徑,另一種是流量當(dāng)量直徑。(2)查表或查圖計算
(2)查表或查圖計算
(2)查表或查圖計算需要注意的是,當(dāng)采用流速當(dāng)量直徑時,必須采用矩形風(fēng)管內(nèi)的空氣流速去查比摩阻;采用流量當(dāng)量直徑時,必須采用空氣流量查比摩阻。得出的結(jié)論理論上應(yīng)是一致的。很多工具書中都會列出標準尺寸的鋼板矩形風(fēng)管計算表,制表條件與線算圖相同,這樣可以方便直接查出對應(yīng)矩形風(fēng)管的比摩阻。2、局部阻力
2、局部阻力在通風(fēng)系統(tǒng)中,局部阻力所造成的能量損失占很大比例,因此,應(yīng)該盡量減少局部阻力,減少能耗。采取的措施見表5-17。風(fēng)管部件減少局部阻力的措施變徑管管道變徑采用漸擴管和漸縮管,而且開口角α≤45℃為宜,最好8~10度。彎頭管道布置盡量短直,減少彎頭。圓形風(fēng)管彎頭的曲率半徑一般應(yīng)大于1~2倍管徑;矩形風(fēng)管彎頭的長寬比盡量大些,必要時在管道內(nèi)設(shè)導(dǎo)流片。三通盡量減小支管與干管的夾角,一般≤30℃。風(fēng)管進、出口風(fēng)管與風(fēng)機連接要合理避免流速與流向的突然變化。表6-17風(fēng)管局部阻力減少措施2、局部阻力(1)漸擴管和漸縮管(2)彎頭(3)三通(4)風(fēng)管的進口和出口(5)風(fēng)管與風(fēng)機的連接要合理,避免有流速和流向的突然變化例題例題1:已知鋼板制圓風(fēng)道,風(fēng)量為10000m3/h,直徑為800mm,求其單位摩擦阻力以及其他參數(shù)。(假定所在地區(qū)分別為廣州或長沙)【解】:查表6-2,鋼板風(fēng)管K=0.15~0.18mm,取K=0.15mm方法一:利用圖鋼板風(fēng)管摩擦損失線算圖,在橫坐標上找到L=10000m3/h的點,畫平行于縱坐標的直線和風(fēng)道直徑8000mm的斜線相交,從交點水平向左,在K=0.15mm縱坐標上查到:Rm=0.43Pa/m,從交點處可得風(fēng)速υ=6m/s,動壓頭Pd=21Pa。方法二:利用圖鋼板風(fēng)管摩擦損失計算表,查到:Rm=0.43Pa/m,也可得風(fēng)速υ=6m/s,動壓頭Pd=21Pa。例題
風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟(五)計算其他并聯(lián)管路為保證系統(tǒng)能夠按設(shè)計要求分配流量,并聯(lián)管路的阻力必須平衡。由于受到風(fēng)道斷面尺寸的限制,各并聯(lián)管路的阻力可以有一定的不平衡率,除塵系統(tǒng)不超過10%,其他系統(tǒng)不超過15%,超過時可通過調(diào)整管徑或閥門來解決。
風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟
3、調(diào)節(jié)閥門的開度,增大壓力損失小的那段管路的壓力損失風(fēng)管系統(tǒng)的假定流速法水力計算步驟(六)計算系統(tǒng)總阻力。(即系統(tǒng)最不利環(huán)路阻力加上空氣處理設(shè)備的阻力)(七)管道水力計算匯總表格式參考表5-18。管段編號風(fēng)量Lm3/h管段長l(m)初選流速(m/s)矩形風(fēng)管尺寸a×b實際流速(m/s)比摩阻(Pa/m)比摩阻修正系數(shù)摩擦阻力(Pa)動壓(Pa)局阻系數(shù)ζ局部阻力(Pa)備注
累計總阻力ΔP
表6-18管道水力計算表(八)選擇風(fēng)機及配用電機。水力計算案例例題:有一風(fēng)機盤管空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)處理系統(tǒng),風(fēng)道全部用鍍鋅鋼板(K=0.15mm)制作,每個送風(fēng)口的風(fēng)量為1080m3/h,空調(diào)處理箱阻力為295Pa,試確定該系統(tǒng)的風(fēng)道斷面尺寸及所需風(fēng)機壓頭?!窘狻浚?)繪制系統(tǒng)的軸測圖,如圖所示,并對各管道進行編號,標注管段長度和風(fēng)量;(2)選定管段1-2-3-4-5-6為最不利環(huán)路;(3)選定流速,確定斷面尺寸;(4)計算摩擦阻力和局部阻力;(5)檢查并聯(lián)管路的阻力平衡;(6)計算選用風(fēng)機所需的風(fēng)量、風(fēng)壓。水力計算結(jié)果如表6-19。水力計算案例圖5-22新風(fēng)處理系統(tǒng)A-活動百葉風(fēng)口B-風(fēng)量調(diào)節(jié)閥C-空氣處理室D-固定百葉風(fēng)口E-變徑彎頭水力計算案例水力計算表空調(diào)風(fēng)管內(nèi)壓力分布規(guī)律2
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