空調(diào)系統(tǒng)的風道設計匯總

1、第八章 空調(diào)系統(tǒng)的風道設計本章內(nèi)容：1. 風道設計的基本知識；2. 風道設計的基本任務；3. 風道設計計算的方法與步驟；4. 風管內(nèi)的壓力分布。前言：風道設計計算的目的，是在保證要求的風量分配前提下，合理布置系統(tǒng)形 式，準確計算風管尺寸，使系統(tǒng)的初投資和運行費用綜合最優(yōu)。8.1 風道設計的基本知識一、道的布置原則風道布置直接與工藝、土建、 電氣、給排水等專業(yè)關系密切，應相互配合、 協(xié)調(diào)一致。1空調(diào)系統(tǒng)的風道在布置時應考慮使用的靈活性。2風道的布置應符合工藝和氣流組織的要求。3風道的布置應力求順直，避免復雜的局部管件。4風管上應設置必要的調(diào)節(jié)和測量裝置（如閥門、壓力表、溫度計、風量 測定孔、采樣

2、孔等）或預留安裝測量裝置的接口。5風道布置應最大限度地滿足工藝需要，并且不妨礙生產(chǎn)操作。 6風道布置應在滿足氣流組織要求的基礎上，達到美觀、實用的原則。二、管材料的選擇用作風管的材料有 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)常移動的風管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，厚度一般為 0.51.5mm 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 風管。硬聚氯乙烯塑料板表面光滑，制作方便，但不耐高溫，也不耐寒，在熱輻 射作用下容易脆裂。所以，僅限于室內(nèi)應用，且流

3、體溫度不可超過 -10+60。以磚、混凝土等材料制作風管，主要用于與建筑、結構相配合的場合。為了減少阻力、降低噪聲，可采用降低管內(nèi)流速、在風管內(nèi)壁襯貼吸聲材料等技術措 施。三、風管斷面形狀的選擇風管斷面形狀： 圓形斷面的風管強度大、阻力小、消耗材料少，但加工工藝比較復雜， 占用空間多，布置時難以與建筑、結構配合，常用于高速送風的空調(diào)系統(tǒng)；矩形斷面的風管易加工、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、回風管道的斷面形狀均以矩形為宜。常用矩形風管的規(guī)格如下表所示。為了減少系統(tǒng)阻力，進行風道設計時， 矩形風管

4、的高寬比宜小于 6，最大不應超過 10。表 8-1 矩形風管規(guī)格外邊長(長 寬) (mm)120120320200500400800630125063016012032025050050080080012508001601203203206302501000320125010002001604002006303201000400160050020020040025063040010005001600630250120400320630500100063016008002501604004006306301000800160010002502005002008003201000100016001

5、250250250500250800400125040020008003201605003208005001250500200010008.2 風道設計的基本任務一、風道設計的原則進行風道設計時應統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟、實用兩條基本原則二、道設計的基本任務1確定風管的斷面形狀，選擇風管的斷面尺寸2計算風管內(nèi)的壓力損失，最終確定風管的斷面尺寸，并選擇合適的通風機。風管的壓力損失 ?P由沿程壓力損失 ? Py和局部壓力損失 ?Pj 兩部分組成：?P=?Py+?Pj(Pa)(一)沿程壓力損失的基本計算公式 沿程壓力損失是由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產(chǎn)生的沿程 能量損失，又稱為摩擦阻力損失。長度為

6、l(m)的風管沿程壓力損失可按下式計算： ? Py=? pyl(Pa)Pa/?py單位管長沿程壓力損失，也稱為單位管長摩擦阻力損失， m。2? py= /de /2(Pa)式中 空氣密度，標準狀況下 =1.2kg/m3； 風管內(nèi)空氣的平均流速， m/s； de風管的當量直徑， m， 圓形風管的當量直徑 de=d，d 為風管直徑； 矩形風管的當量直徑 de=2ab/(a+b)，a、b 分別為矩形風管的兩個邊長； 摩擦阻力系數(shù) :1/ =-2log( K/3.71 de+2.51/Re)式中 K風管內(nèi)壁的當量絕對粗糙度，各種材料的粗糙度如下表 :8-2 各種材料的粗糙度表風管材料粗糙度( mm )

7、薄鋼板或鍍鋅薄鋼板0.150.18塑料板0.010.05礦渣石膏板1.0礦渣混凝土板1.5膠合板1.0磚砌體36混凝土13木板0.21.0Re雷諾數(shù)：Re=de/ 空氣的運動粘度，標準狀況下， =15.06 10-6m2/s風管的沿程壓力損失可按上述諸公式進行計算， 也可查閱附錄 13 以及有關 設計手冊中風管單位長度沿程壓力損失計算表進行計算 :標準尺寸的圓形斷面薄鋼板風管計算表見附錄 13-1 ； 標準尺寸的矩形斷面薄鋼板風管計算表見附錄 13-2 ； 非標準尺寸的矩形斷面薄鋼板風管計算表見附錄 13-3 。 （二）局部壓力損失的基本計算公式局部壓力損失 ?Pj 是空氣流經(jīng)風管中的管件及設

8、備時，由于流速的大小和 方向變化以及產(chǎn)生渦流而造成比較集中的能量損失。風管的局部壓力損失計算公式如下：2?Pj=2 /2（Pa）式中 局部阻力系數(shù)； 與之對應的斷面流速。影響局部阻力系數(shù) 的主要因素有：管件形狀、壁面粗糙度以及雷諾數(shù)。 附錄 14 中載有各種各樣管件的局部阻力系數(shù) 計算表，可供設計時選用。9.3 風道設計計算的方法與步驟 一風道水力計算方法 風道的水力計算是在系統(tǒng)和設備布置、風管材料、各送、回風點的位置和 風量均已確定的基礎上進行的 。風道水力計算方法比較多，如假定流速法、壓損平均法、靜壓復得法等。 對于低速送風系統(tǒng)大多采用假定流速法和壓損平均法， 而高速送風系統(tǒng)則采用靜 壓復

9、得法。1假定流速法 假定流速法也稱為比摩阻法。 這種方法是以風道內(nèi)空氣流速作為控制因素， 先按技術經(jīng)濟要求選定風管的風速， 再根據(jù)風管的風量確定風管的斷面尺寸和阻 力。這是低速送風系統(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)各部分的風量和所分配的 壓力損失值，確定風管的尺寸， 并結合各環(huán)路間的壓力損失的平衡進行調(diào)節(jié)， 以 保證各環(huán)路間壓力損失的差值小于 15%。一般建議的單位長度風管的摩擦壓力損 失值

10、為 0.81.5Pa/m。該方法適用于風機壓頭已定，以及進行分支管路壓損平衡 等場合。3靜壓復得法 靜壓復得法的含義是，由于風管分支處風量的出流，使分支前后總風量有 所減少，如果分支前后主風道斷面變化不大，則風速必然下降。風速降低，則靜 壓增加，利用這部分“復得”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， 這就是靜壓復得法。 此方法適用于高速 空調(diào)系統(tǒng)的水力計算。二風道水力計算步驟 以假定流速法為例： 1確定空調(diào)系統(tǒng)風道形式，合理布置風道，并繪制風道系統(tǒng)軸測圖，作為 水力計算草圖。2在計算草圖上進行管段編號，并標注管段的長度和風量。 管段長度一般按兩管件

11、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，一般指最遠或局部阻力最多的環(huán)路。4選擇合理的空氣流速。 風管內(nèi)的空氣流速可按下表確定。表 9-3 空調(diào)系統(tǒng)中的空氣流速（ m/s ）部位低速風道高速風道推薦風速最大風速推薦風 速最大風 速居住公共工業(yè)居住公共工業(yè)新風入口2.52.52.54.04.56.03.05.0風機入口3.54.05.04.55.07.08.516.5風機出口586.5108128.57.5118.51412.525主風道3.54.556.569465.586.51112.530水平支風道3.03.04.5453.54.04.06.559102

12、2.5垂直支風道2.53.03.54.03.2544.06.0581022.5送風口121.53.5342.03.03.05.0354.05根據(jù)給定風量和選定流速， 逐段計算管道斷面尺寸， 然后根據(jù)選定了的 風管斷面尺寸和風量，計算出風道內(nèi)實際流速。通過矩形風管的風量： G=3600ab(m3/h)式中： a，b分別為風管斷面凈寬和凈高， m。通過園形風管的風量： G=900 d2(m3/h)式中： d為圓形風管內(nèi)徑， m。6計算風管的沿程阻力 根據(jù)風管的斷面尺寸和實際流速，查閱查閱附錄 13或有關設計手冊中風 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，進一步求

13、出管段的摩擦阻力損失。7計算各管段局部阻力 按系統(tǒng)中的局部構件形式和實際流速 ，查閱附錄 14或有關設計手冊中局 部阻力系數(shù)計算表取得局部阻力系數(shù)值，再求出局部阻力損失。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)的總風量、總阻力選擇風機。三風道設計計算實例某公共建筑直流式空調(diào)系統(tǒng)，如圖所示。風道全部用鍍鋅鋼板制作，表面 粗糙度 K=0.15mm。已知消聲器阻力為 50Pa，空調(diào)箱阻力為 290 Pa，試確定該系 統(tǒng)的風道斷面尺寸及所需風機壓頭。圖中： A.孔板送風口 600600； B.風量調(diào)節(jié)閥； C.消聲器； D.防火調(diào)節(jié)法； E.

14、空調(diào)器； F.進 風格柵解1繪制系統(tǒng)軸測圖，并對各管段進行編號，標注管段長度和風量。 2選定最不利環(huán)路，逐段計算沿程壓力損失和局部壓力損失。本系統(tǒng)選定 管段 12345 6 為最不利環(huán)路。3列出管道水力計算表 8-4，并將各管段流量和長度按編號順序填入計算 表中。4分段進行管道水力計算 ,并將結果均列入計算表 8-4 中。管段 12：風量 1500m3/h，管段長 l=9m沿程壓力損失計算：初選水平支管空氣流速為 4m/s，風道斷面面積為：2F=1500/(3600 4)=0.104m2取矩形斷面為 320320mm的標準風管， 則實際斷面積 F=0.102m2，實際流 速 =1500(/ 3

15、6000.102)=4.08m/s根據(jù)流速 4.08m/s，查附錄 13，得到單位長度摩擦阻力 ?py=0.7Pa/m, 則管 段 1 2 的沿程阻力：? Py=? pyl=0.7 9=6.3Pa 局部壓力損失計算：該管段存在局部阻力的部件有孔板送風口、連接孔板 的漸擴管、多葉調(diào)節(jié)閥、彎頭、漸縮管及直三通管?？装逅惋L口：已知孔板面積為 600600mm，開孔率(即凈孔面積比)為 0.3，則孔板面風速為 =1500(/ 36000.6 0.6)=1.16m/s根據(jù)面風速 1.16m/s和開孔率 0.3，查附錄 14序號 35，得孔板局部阻力系 數(shù)=13，故孔板的局部阻力2?pj1=13(1.2

16、1.162)/2=10.5Pa漸擴管：漸擴管的擴張角 =22.5 ，查附錄 14 序號 4，得=0.6 ，漸擴 管的局部阻力?pj2=0.9 (1.2 4.082)/2=5.99Pa多葉調(diào)節(jié)閥：根據(jù)三葉片及全開度，查附錄 14 序號 34，得=0.25 ，多葉 調(diào)節(jié)閥的局部阻力2?pj3=0.25 (1.2 4.082)/2=2.5Pa彎頭：根據(jù)=90，R/b=1.0 ，查附錄 14序號 9，得=0.23，彎頭的局部 阻力2?pj4=0.23 (1.2 4.082)/2=2.3Pa 漸縮管：漸縮管的擴張角 =3045,查附錄 14序號 7，得=0.1 ，漸縮 管的局部阻力2?pj5=0.1 (

17、1.2 4.082)/2=1Pa 直三通管：根據(jù)直三通管的支管斷面與干管斷面之比為0.64，支管風量與總風量之比為 0.5，查附錄 14序號 19，得=0.1，則直三通管的局部阻力?Pj6=0.1 (1.2 5.22)/2=1.6Pa (取三通入口處流速) 該管段局部阻力： ? Pj =? pj1+? pj2+? pj3+? pj4 +? pj5 +?Pj6=10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6=23.89Pa 該管段總阻力? P1-2=? Py +?Pj=6.3+23.89=30.19Pa管段 23：風量 3000m3/h，管段長 l=5m，初選風速為 5m/s。 沿程壓力損失計算

18、：根據(jù)假定流速法及標準化管徑， 求得風管斷面尺寸為 320500mm，實際流 速為 5.2m/s，查得單位長度摩擦阻力 ?py=0.8Pa/m,則管段 23 的沿程阻力?Py=?pyl=0.8 5=4.0Pa 局部壓力損失計算：分叉三通：根據(jù)支管斷面與總管斷面之比為 0.8，查附錄 14 序號 21，得 =0.28 ，則分叉三通管的局部阻力2?Pj =0.28 (1.2 6.252)/2= 6.6Pa.(取總流流速)該管段總阻力? P2-3=? Py +? Pj=4.0+6.6=10.6Pa管段 34：風量 4500m3/h，管段長 l=9m，初選風速為 6m/s。 沿程壓力損失計算：根據(jù)假定

19、流速法及標準化管徑， 求得風管斷面尺寸為 400500mm，實際流 速為 6.25m/s，查得單位長度摩擦阻力 ? py=0.96Pa/m,則管段 34 的沿程阻力?Py=?pyl=0.96 9=8.64Pa 局部壓力損失計算：該管段存在局部阻力的部件有消聲器、彎頭、風量調(diào)節(jié)閥、軟接頭以及漸擴管。消聲器：消聲器的局部阻力給定為 50Pa，即?pj1= 50.0Pa彎頭：根據(jù)=90，R/b=1.0 ，a/b=0.8, 查附錄 14序號 10，得=0.2，彎 頭的局部阻力?pj2=0.2 (1.2 6.252)/2=4.7Pa 風量調(diào)節(jié)閥：根據(jù)三葉片及全開度，查附錄 14序號 34，得=0.25

20、，風量 調(diào)節(jié)閥的局部阻力?pj3=0.25 (1.2 6.252)/2=5.9Pa 軟接頭：因管徑不變且很短，局部阻力忽略不計。漸擴管：初選風機 47211NO4.5A，出口斷面尺寸為 315360mm，故漸 擴管為 315360mm400 500mm，長度取為 360mm，漸擴管的中心角 =22， 大小頭斷面之比為 1.76 查附錄 14序號 3，得=0.15 ，對應小頭流速=4500(/ 36000.315 0.36)=11m/s漸擴管的局部阻力?pj4=0.15 (1.2 112)/2=10.9Pa該管段局部阻力? Pj =? pj1+? pj2+? pj3+? pj4=50.0+4.7

21、+5.9+10.9=71.5Pa該管段總阻力?P3-4=?Py +?Pj=8.64+71.5=80.14Pa管段 45：空調(diào)箱及其出口漸縮管合為一個局部阻力考慮， ?Pj=290 Pa 該管段總阻力?P4-5=?Pj=290Pa管段 56：風量 4500m3/h，管段長 l=6m，初選風速為 6m/s。 沿程壓力損失計算：根據(jù)假定流速法及標準化管徑， 求得風管斷面尺寸為 400500mm，實際流 速為 6.25m/s，查得單位長度摩擦阻力 ? py=0.96Pa/m,則管段 56 的沿程阻力?Py=?pyl=0.96 6=5.76Pa局部壓力損失計算： 該管段存在局部阻力的部件有突然擴大、 彎

22、頭(兩個)、 漸縮管以及進風格柵。突然擴大：新風管入口與空調(diào)箱面積之比取為 0.2，查附錄 14序號 5，得 =0.64，突然擴大的局部阻力?pj1=0.64 (1.2 6.252)/2=15.1Pa 彎頭(兩個)：根據(jù)=90，R/b=1.0 ，a/b=0.8, 查附錄 14序號 10，得=0.20， 彎頭的局部阻力?pj2=0.2 (1.2 6.252)/2=4.7Pa2?pj2=4.7 2=9.4 Pa漸縮管：斷面從 630500mm 單面收縮至 400500mm，取 =45, 查附錄14 序號 7，得=0.1，對應小頭流速 =6.25m/s漸縮管的局部阻力?pj3=0.1 (1.2 6.

23、252)/2=2.36Pa 進風格柵：進風格柵為固定百葉格柵，外形尺寸為 630500mm，有效通風 面積系數(shù)為 0.8，則固定百葉格柵有效通風面積為20.63 0.5 0.8=0.252m2 其迎面風速為4500/(36000.252)=5 m/s查附錄 14序號 30，得=0.9 ，對應面風速，固定百葉格柵的局部阻力?p4=0.9 (1.2 52)/2=13.5Pa 該管段局部阻力?Pj=?pj1+2?pj2+?pj3+?pj4=15.1+9.4+2.36+13.5=40.36Pa 該管段總阻力?P5-6=?Py +?Pj=5.76+40.36=46.12Pa 5檢查并聯(lián)管路的阻力平衡用同

24、樣的方法， 進行并聯(lián)管段 73、82的水力計算，并將結果列入表 8-4 中。管段 73：沿程壓力損失?Py=9.1 Pa局部壓力損失?Pj=28.9 Pa該管段總阻力?P7-3=?Py +? Pj=9.1+28.9=38Pa管段 82：沿程壓力損失?Py=1.4 Pa局部壓力損失?Pj=25.8 Pa該管段總阻力?P8-2=?Py +? Pj=1.4+25.8=27.2Pa檢查并聯(lián)管路的阻力平衡：管段 12的總阻力 ?P1-2=30.19Pa管段 82的總阻力 ?P8-2=27.2Pa(?P1-2-?P8-2)/?P1-2=(30.19-27.2)/30.19=9.9%15%管段 123的總阻

25、力?P1-2-3=?P1-2+?P2-3=30.19+10.6=40.79 Pa 管段 73的總阻力 ?P7-3=38Pa(?P1-2-3-?P7-3)/?P1-2-3=(40.79-38)/40.79=6.8%15%檢查結果表明，兩個并聯(lián)管路的阻力平衡都滿足設計要求。如果不滿足要 求的話，可以通過調(diào)整管徑的方法使之達到平衡要求。5計算最不利環(huán)路阻力? P=? P1-2 +? P2-3+? P3-4+? P4-5 +? P5-6=30.19+10.6+80.14+290+46.12=457.05 Pa本系統(tǒng)所需風機的壓頭應能克服 457.05Pa阻力。8-4管道水力計算表表管段風量管長初選風管

26、斷實際流單位長沿程壓局部局部管段編號Gl流速面尺寸速度摩擦力損失阻力壓力總阻3(m3/h)(m)ab阻力?Py系數(shù)損失力?Py(m/s)(mm)(m/s)?py(Pa)?Pj+?Pj(Pa/m)(Pa)(Pa)1 21500943203204.080.76.314.8223.8930.192 33000553205005.200.84.00.286.610.63 44500964005006.250.968.640.671.580.144 545002902905 64500664005006.250.965.762.0440.3646.127315001343203204.080.79.11

27、4.4628.8838821500243203204.080.71.414.2725.827.2四風道壓力損失估算法對于一般的空調(diào)系統(tǒng)，風道壓力損失值可按下式估算?P=?pyl（1+k）+?ps（Pa）式中?py單位管長沿程壓力損失，即單位管長摩擦阻力損失， Pa/ m。l 最不利環(huán)路總長度， 即到最遠送風口的送風管總長度加上到最遠回 風口的回風管總長度， m。k局部壓力損失與沿程壓力損失之比值： 彎頭、三通等局部管件比較少時，取 k =1.01.2； 彎頭、三通等局部管件比較多時，可取到 k =3.05.0。?ps考慮到空氣通過過濾器、噴水室（或表冷器） 、加熱器等空調(diào) 裝置的壓力損失之和。表 8-5 給出了為空調(diào)系統(tǒng)推薦的送風機靜壓值，可供估算時參考：8-5 送風機靜壓參考值表空調(diào)系統(tǒng)類別風機靜壓值 （Pa）小型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務面積 300m2 以內(nèi)）400500中型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務面積 2000m2 以內(nèi)）60