暖通空调专业精讲-空调风管系统设计

通风空调TONGFENGKONGTIAO单元8空调风管系系统设计目录风管设计的的基本知识识风管设计的的基本任务务风管设计计计算的方法法与步骤8.18.28.3空调调系系统统风风管管内内的的压压力力分分布布8.48.58.6空调调系系统统风风管管内内的的空空气气流流速速风管管系系统统的的安安装装8.1风管管设设计计的的基基本本知知识识风管管布布置置与与工工艺艺、、土土建建、、电电气气、、给给排排水水等等专专业业相相互互配配合合、、协协调调一一致致。。应考考虑虑使使用用的的灵灵活活性性。。当系系统统服服务务于于多多个个房房间间时时，，可可根根据据房房间间的的用用途途分分组组，，设设置置各各个个支支风风管管，，以以便便调调节节；；应根根据据工工艺艺和和气气流流组组织织的的要要求求，可可采采用用架架空空明明敷敷设设，，也也可可暗暗敷敷于于地地板板下下、、内内墙墙或或顶顶棚棚中中；；应力力求求顺顺直直，，避避免免复复杂杂的的局局部部管管件件。。弯头头、、三三通通等等管管件件应应安安排排得得当当，，管管件件与与风风管管的的连连接接、、支支管管与与干干管管的的连连接接要要合合理理，，以以减减少少阻阻力力和和噪噪声声；；风管管上上应应设设置置必必要要的的调调节节和和测测量量装装置置（如如阀阀门门、、压压力力表表、、温温度度计计、、风风量量测测定定孔孔、、采采样样孔孔等等））或或预预留留安安装装测测量量装装置置的的接接口口。。调调节节和和测测量量装装置置应应设设在在便便于于操操作作和和观观察察的的地地方方；；应最最大大限限度度地地满满足足工工艺艺需需要要，，并并且且不不妨妨碍碍生生产产操操作作；；应在在满满足足气气流流组组织织要要求求的的基基础础上上，，达达到到美美观观，，实实用用的的原原则则。。8.1.1风管管的的布布置置原原则则薄钢钢板板普通通薄薄钢钢板板镀锌锌薄薄钢钢板板硬聚聚氯氯乙乙烯烯塑塑料料板板玻璃璃钢钢板板胶合合板板铝板板砖及及混混凝凝土土塑料料软软管管、、金金属属软软管管、、橡橡胶胶软软管管8.1.2风管管材材料料选选择择是空空调调系系统统最最常用用的材材料料，，其其优优点点是是易易于于工工业业化化加加工工制制作作、、安安装装方方便便、、能能承承受受较较高高温温度度，，且且具具有有一一定定的的防防腐腐性性能能，，适适用用于于有有净净化化要要求求的的空空调调系系统统。。钢钢板板厚厚度度一一般般采采用用0.5~1.5mm左右。。对于有防腐腐要求求的空调调工程程，可可采用用硬聚聚氯乙乙烯塑塑料板板或玻玻璃钢钢板制制作的的风管管。硬硬聚氯氯乙烯烯塑料料板表表面光光滑、、制作作方便便、但但不耐耐高温温，也也不耐耐寒，，在热热辐射射作用用下容容易脆脆裂，，所以以，仅仅限于于室内内应用用，且且流体体温度度不可可超过过-10~+60℃范围。。用于与与建筑筑、结结构相相配合合的场场合。。它节节省钢钢材，，结合合装饰饰，经经久耐耐用，，但阻阻力较较大。。在体体育馆馆、影影剧院院等公公共建建筑和和纺织织厂的的空调调工程程中，，常利利用建建筑空空间组组合成成送、、回风风管道道。为为了减减少阻阻力、、降低低噪声声，可可采用用降低低管内内流速速、在在风管管内壁壁衬贴贴吸声声材料料等技技术措措施。。需要经经常移移动的的风管管，则则大多多采用用柔性性材料料制成成圆形：：强度大大、阻阻力小小、消消耗材材料少少，但但加工工工艺艺比较较复杂杂，占占用空空间多多，布布置时时难以以与建建筑、、结构构配合合，常常用于于高速速送风风的空空调系系统。。矩形：：风管易易加工工、好好布置置，能能充分分利用用建筑筑空间间。一一般民民用建建筑空空调系系统送送、回回风管管道的的断面面形状状均以以矩形形为宜宜。表8-1矩形风风管规规格（（单位位:mm）8.1.3风管断断面形形状8.2风管设设计的的基本本任务务应统筹筹考虑虑经济济、实实用两两条基基本原原则8.2.1风管设设计原原则确定风风管的的断面面形状状，选选择风风管的的断面面尺寸寸计算风风管内内的阻阻力损损失，，保证证系统统内达达到要要求的的风量量分配配选择合合适的的风机机型号号8.2.2风管设设计的的基本本任务务风管的的阻力力损失失△P由沿程程阻力力损失失△Py和局部部阻力力损失失△Pj两部分分组成成△△P=△Py+△Pj（Pa）沿程阻阻力损损失△△Py=Ryl(Pa)圆形风风管的的当量量直径径矩矩形形风管管ν——空气的的运动动粘度度，标标准状状况下下，ν=附录B-1~B-3。局部阻阻力损损失附录B-4及大量量相关关手册册中，，都有有各种种管件件的局局部阻阻力系系数计计算表表。表8-2各种材材料的的粗糙糙度风管的的水力力计算算是在在系统统和设设备布布置、、风管管材料料、各各送、、排风风点的的位置置和风风量均均已确定定的基基础上上进行行的。。对于低速速送风系系统，大大多采用用假定流流速法和和压损平平均法，，而高速速送风系系统则采采用静压复得得法。1、假定流流速法假定流速速法也称称为比摩摩阻法。。这种方方法是以以风管内内空气流流速作为为控制因因素，先先按技术术经济要要求选定定风管的的风速，，再根据据风管的的风量确确定风管管的断面面尺寸和和阻力。。这是目目前低速速送风系系统最常常用的一一种计算算方法。。2、压损平平均法压损平均均法也称称为当量量阻力法法。这种种方法以以单位管管长阻力力损失相相等为前前提，在在已知总总作用压压力的情情况下，，取最长长的环路路或阻力力损失最最大的环环路，将将总的作作用压力力值按干干管长度度平均分分配给环环路的各各部分，，再根据据各部分分的风量量和所分分配的压压力损失失值，确确定风管管的尺寸寸，并结结合各环环路间的的压力损损失的平平衡进行行调节，，以保证证各环路路间压力力损失的的差值小小于15％。一般般建议单单位长度度风管的的摩擦阻阻力损失失值为0.8~1.5Pa/m。该方法法适用于于风机压压头已定定，进行行分支管管路压损损平衡等等场合。。3、静压复复得法由于风管管分支处处风量的的出流，，使分支支前后总总风量有有所减少少，如果果分支前前后主风风管断面面变化不不大，则则风速必必然下降降。众所所周知，，当流体体的全压压一定时时，风速速降低，，则静压压增加，，利用这这部分““复得””的静压压来克服服下一段段主干管管道的阻阻力，以以确定管管道尺寸寸，从而而保持各各分支前前的静压压都相等等，这就就是静压压复得法法。此方方法适用用于高速速空调系系统的水水力计算算。8.3风管设计计计算的的方法与与步骤8.3.1风管水力力计算方方法下面以假假定流速速法为例例，来说说明风管管水力计计算的方方法步骤骤：1、确定空空调系统统风管形形式，合合理布置置风管，，并绘制制风管系系统轴测测图，作作为水力力计算草草图。2、在计算算草图上上进行管管段编号号，并标标注管段段的长度度和风量量。管段段长度一一般按两两管件中中心线长长度计算算，不扣扣除管件件（如三三通、弯弯头）本本身的长长度。3、选定系系统最不不利环路路，一般般指最远远或局部部阻力最最大的环环路。4、选择合合理的空空气流速速，可按按表8-3确定。5、根据给给定风量量和选定定风速，，确定各各计算管管道断面面尺寸，，并使其其符合表表8-1所列的矩矩形风管管统一规规格（或或圆形风风管标准准管径））。然后后根据选选定的断断面尺寸寸和风量量，计算算出风管管内实际际流速。。矩形风管管的风量量：·m3/h式中a、b——分别为风风管断面面净宽和和净高（（m）。圆形风管管的风量量：m3/h式中d——圆形风管管内径（（m）。8.3.2风管水力力计算步步骤表8-3空调系统统中的空空气流速速（m/s）6、计算风风管的沿沿程阻力力损失根据风管管的断面面尺寸和和实际流流速，查查附表B-1~B-3或有关设设计手册册中求出单位长长度摩擦擦阻力损损失，再再根据式式（8-2）及管长长，求出出管段的的摩擦阻阻力损失。。7、计算各各管段局局部阻力力损失按系统中中的局部部管件类类型和实实际流速速，查附附录B-4或有关设设计手册册中“局局部阻力系系数计算算表”，，查得局局部阻力力系数的的值，再再根据式式（8-5）求出局部阻力力损失。。8、计算系系统的总总阻力损损失9、并联管管路的阻阻力平衡衡为保证各各送、排排风点达达到预期期的风量量，两并并联支路路的阻力力必须保保持平衡。空调调系统两两个支路路的阻力力不平衡衡率一般般不超过过15%。如果不不平衡率率超过15%，可通过过调整管管径、改改变风量量和调节节阀门三三种手段段进行调调节。10、根据输输送气体体的性质质、系统统总风量量和总阻阻力选择择风机类类型。空空调系统统选用一一般风机机。考虑虑风管、、设备漏漏风及阻阻力计算算不精确确，阻力力和风量量应考虑虑一定富富裕度。。Pf——风机风压压，Pa；Gf——风机风量量，m3/h；KP——风压附加加系数，，一般送送排风系系统取1.1~1.15；KG——风量附加加系数，，一般送送排风系系统取1.1。【例8-1】】某公共建建筑直流流式空调调系统，，如图8-1所示。风风管全部部用镀锌锌钢板制制作，表面面粗糙度度K=0.15mm。已知消消声器阻阻力为50Pa，空调箱箱阻力为为290Pa，试确定该系统统风管的的断面尺尺寸及所所需风机机压头。。图8-1某直流式式空调系系统图A.孔板送风风口（600mm×600mm）；B.风量调节节阀；C.消声器；；D.防火调节节阀；E.空调箱；；F.进风格栅栅8.3.3风管设计计计算例例题1、绘制系系统轴测测图，并并对各管管段进行行编号，，标注管管段长度度和风量量，如图图8-1所示。2、选定最最不利环环路，逐逐段计算算沿程阻阻力损失失和局部部阻力损损失。本本系统选选定管段段1-2-3-4-5-6为最不利利环路。。3、列出管管道水力力计算表表8-4，并将各各管段流流量和长长度按编编号顺序序填入计计算表中中。4、分段进进行管道道水力计计算，并并将结果果列入计计算表8-4中。管段1-2：风量1500m3/h，管段长长l=9m。沿程阻力力损失计计算：由表8-3初选水平平支管空空气流速速为4m/s，根据式式(8-6)算得风管管断面面面积取矩形断断面为320mm×320mm的标准风风管，则则实际断断面积F=0.102m2，实际流流速根据流速速4.08m/s，查附录录B-2，得到单单位长度度摩擦阻阻力Ry=0.7Pa/m，则管段1-2的沿程阻阻力解：局部阻力力损失计计算：该管段存存在局部部阻力的的部件有有孔板送送风口、、连接孔孔板的渐渐扩管、、多叶调调节阀、弯弯头、渐渐缩管及及直三通通。孔板送风风口：已已知孔板板面积600mm×600mm，开孔率率（即净净孔面积积比）为为0.3，则孔板板面风速速为m/s根据面风风速1.16m/s和开孔率率0.3，查附录录B-4，得孔板板局部阻阻力系数数ζ=13，故孔板板的局部部阻力渐扩管：：渐扩管管的扩张张角，，查附录录B-4，得ζ=0.6，渐扩管管的局部部阻力多叶调节节阀：根根据三叶叶片及全全开度，，查附录录B-4，得ζ=0.25，多叶调调节阀的的局部阻阻力弯头：根根据，，R/b=1.0,查附录B-4，得ζ=0.23，弯头局局部阻力力渐缩管：：渐缩管管的扩张张角，，查附录录B-4，得ζ=0.1，渐缩管管的局部部阻力直三通管管：根据据直三通通管的支支管断面面与干管管断面之之比为0.64，支管风风量与总总风量之之比为0.5，查附录录B-4，得ζ=0.1，则直三三通管的的局部阻阻力该管段局局部阻力力为=10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6=23.89Pa该管段总阻力力管段2-3：风量3000m3/h，管段长l=5m，初选风速为为5m/s。沿程阻力损失失计算：根据假定流速速法及标准化化管径，求得得风管断面尺尺寸320mm××500mm，实际流速为为5.2m/s，查得单位长长度摩擦阻力力，，则管管段2-3的沿程阻力为为局部阻力损失失计算：分叉三通：根根据支管断面面与总管断面面之比为0.8，查附录B-4，得ζ=0.28，则分叉三通通管的局部阻阻力（取总流流速速）该管段总阻力力管段3-4：风量4500m3/h，管段长l=9m，初选风速为为6m/s。沿程阻力损失失计算：根据假定流速速法及标准化化管径，求得得风管断面尺尺寸400mm××500mm，实际流速为为6.25m/s，查得单位长长度摩擦阻力力，，则管段3-4的沿程阻力为为局部阻力损失失计算：该管段存在局局部阻力的部部件有消声器器、弯头、防防火调节阀、、软接头及渐渐扩管。消声器：消声声器的局部阻阻力给定为50Pa，即弯头：根据，，R/b=1.0,a/b=0.8，查附表8-4，得ζ=0.2，弯头的局部部阻力防火调节阀：：根据三叶片片及全开度，，查附表8-4，得=0.25，风量调节阀阀的局部阻力力软接头：因管管径不变且很很短，局部阻阻力忽略不计计。渐扩管：初选选风机4-72-11No4.5A，出口断面尺尺寸为315mm××360mm，故渐扩管为为315mm××360mm~400mm×500mm，长度取为360mm，渐扩管的中中心角，，大大小头断面之之比为1.76，查附表8-4，得ζ=0.15，对应小头流流速渐扩管的局部部阻力该管段局部阻阻力=50.0+4.7+5.9+10.9=71.5Pa该管段总阻力力管段4-5：空调箱及其出出口渐缩管合合为一个局部部阻力考虑该管段总阻力力管段5-6：风量4500m3/h，管段长l=6m，初选风速为为6m/s。沿程阻力损失失计算：根据假定流速速法及标准化化管径，求得得风管断面尺尺寸400mm××500mm，实际流速为为6.25m/s，查得单位长长度摩擦阻力力，，则管段5-6的沿程阻力为为局部阻力损失失计算：该管段局部阻阻力部件有突突然扩大、弯弯头（两个））、渐缩管及及进风格栅。。突然扩大：新新风入口与空空调箱面积之之比取为0.2，查附录B-4，得ζ=0.64，突然扩大的的局部阻力弯头（两个））：根据，，R/b=1.0，a/b=0.8，查附录B-4，得ζ=0.20，弯头的局部部阻力渐缩管：断面面从630mm××500mm单面收缩至400mm××500mm，取α≤45°，查附录8-4，得ζ=0.1，对应小头流流速渐缩管的局部部阻力进风格栅：进进风格栅为固固定百叶格栅栅，外形尺寸寸为630mm××500mm，有效通风面面积系数为0.8，则固定百叶叶格栅有效通通风面积为0.63×0.5×0.8=0.252m2其迎风面风速速为查附录B-4，得ζ=0.9，对迎风面风风速，固定百百叶格栅的局局部阻力该管段局部阻阻力=15.1+9.4+2.36+13.5=40.36Pa该管段总阻力力5、检查并联管管路的阻力平平衡用同样方法，，进行并联管管段7-3，8-2水力计算，将将结果列入表表8-4中。管段7-3沿程阻力损失失局部阻力损失失该管段总阻力力管段8-2沿程阻力损失失局部阻力损失失该管段总阻力力检查并联管路路的阻力平衡衡：管段1-2的总阻力管段8-2的总阻力=9.9％＜15％管段1-2-3的总阻力管段7-3的总阻力结果表表明，，两个个并联联管路路的阻阻力平平衡都都满足足设计计要求求。如如果不不满足足要求求的话，，可以以通过过调整整管径径的方方法达达到平平衡。。6、计算算最不不利环环路阻阻力=30.19+10.6+80.14+290+46.12=457.05Pa本系统统所需需风机机的压压头应应能克克服457.05Pa阻力。。8.4空调系系统内内的压压力分分布计算出出各点点（断断面））的全全压值值、静静压值值和动动压值值，把把他们们标出出，再再将各各点连连线，，就可可得到到风管管内压压力分分布图图。8.4.1压力分分布图图的绘绘制单风机机系统统是指指只设设送风风机而而不设设回风风机，，整个个系统统内的的阻力力损失失全部部由送风风机来来承担担的空空调系系统。。单风机机空调调系统统空调调风管管内全全压分分布如如图8-3所示。。对于于单风风机系系统，，要注意到到零点点的位位置，，若系系统排排风位位于回回风的的负压压区，，则排排风不不可能能通过过排风阀阀排出出，必必须单单设一一轴流流式排排风机机，如如图8-3中虚线线所示示。8.4.2单风机机系统统压力力分布布图8-3单风机机空调调系统统风管管内压压力分分布图图双风机机系统统是指指既设设有送送风机机又设设有回回风机机的空空调系系统，，系统统内的的阻力力损失失由送送风机机和回回风机机共同同承担担。双风机机空调调系统统风管管内全全压分分布如如图8-4所示。。对于于双风风机系系统，，排风风机必必须处处于回回风机机的正正压段段，而而新风风和回回风必必须处处于送送风机机的负负压段段。如如图8-4中所示示，①①-②段由于于回风风机的的加压压作用用，处处于正正压区区，排排风可可以通通过排排风阀阀直接接排出出。而而②-③段由于于送风风机的的抽吸吸作用用，处处于负负压区区，新新风和和回风风均可可被抽抽吸进进来。。②为为零位位阀，，通过过该阀阀处的的风压压应该该为零零。8.4.3双风机机系统统压力力分布布图8-4双风机机空调调系统统风管管内压压力分分布图图图8-3和图8-4所示曲曲线，，是根根据沿沿程阻阻力与与风管管长度度呈直直线关关系，，而未未考虑局部部阻力力的情情况下下，定定性画画出的的全压压分布布曲线线图。。若以以各点点的全全压减减去该点点的动动压，，便可可得出出静压压分布布曲线线。从从图8-3和图8-4可以看看出空空气在在风管内内的流流动规规律为为：风机的的压头头等于于风机机进、、出口口的全全压差差，或或者说说等于于该风风机所所负担担的风风管系系统沿沿程阻阻力损损失和和局部部阻力力损失失之和和。风机机吸吸入入段段的的全全压压和和静静压压均均为为负负值值，，在在风风机机入入口口处处负负压压值值最最大大；；风风机机压压出出段段的的全全压压和和静静压压一一般般情情况况下下均均为为正正值值，，在在风风机机出出口口处处正正压压值值最最大大。。因因此此，，风风机机与与风风管管的的连连接接必必须须注注意意严严密密性性，，否否则则，，会会有有空空气气漏漏入入或或逸逸出出系系统统，，以以致致影影响响系系统统的的风风量量分分配配。。在风风机机的的压压出出段段，，如如果果动动压压值值大大于于全全压压值值时时，，则则该该处处的的静静压压会会出出现现负负值值。。若若在在该该断断面面开开孔孔，，便便会会吸吸入入空空气气而而不不是是压压出出空空气气（（诱诱导导式式空空调调系系统统就就是是利利用用这这一一原原理理而而工工作作的的））。。因因此此，，必必须须正正确确选选择择送送风风管管道道中中的的气气流流速速度度，，以以免免影影响响支支风风管管的的空空气气流流量量。。设计计时时应应注注意意各各并并联联支支路路的的阻阻力力平平衡衡。。如如果果设设计计时时各各支支管管阻阻力力不不相相等等，，在在实实际际运运行行时时，，各各支支管管会会按按其其阻阻力力特特征征自自动动趋趋于于平平衡衡，，同同时时也也会会改改变变预预定定的的风风量量分分配配值值。。流动规律律8.5空调系统统风管内内的空气气流速风管内风风速的大大小关系系到系统统的造价价、运行行能耗与与费用、、噪声的的控制等。风速速大，则则风管断断面小，，占用建建筑空间间小，风风管系统统的初投投资少，，但噪声大大，流动动阻力，，输送能能耗高，，运行费费用大；；风速小小，则上上述优缺缺点刚好相相反。1、空调系系统风管管内风速速及部分分部件的的迎风面面风速表8-5通风、空空调系统统风管内内及通过过部分部部件时的的迎风面面风速（（m/s）2、暖通空空调部件件的设计计风速表8-6暖通空调调部件的的设计风风速（m/s）3、对消声声有严格格要求的的空调系系统，风风管和出出风口的的最大允允许风速速对消声声有严格格要求的的空调系系统，风风管和出出风口的的最大允允许风速速如表8-7所示。表8-7不同噪声声标准的的风管内内允许流流速注：1、百叶风风口叶片片间的气气流速度度增加10%，噪声的的声功率率级将增增加2dB；若流速速增加一一倍，噪噪声的声声功率级级将增加加16dB；2、对于出出口处无无障碍物物的敞开开风口，，表中的的出口风风速可提提高1.5~2倍。4、高速送送风系统统中风管管的最大大允许风风速高速送风风系统中中风管的的最大允允许风速速如表8-8所示。推推荐了高高速风管管的允许风速，，表中的的风速在在管内的的比摩阻阻不超过过5.7Pa/m。高速风风管中全全压、静压都很很高，从从而加剧剧了漏风风现象。。因此，，宜采用用强度高高和密封封性能好好的螺旋风风管。表8-8高速送风风系统中中风管的的最大允允许风速速8.6风管系统统的安装装通风管道道的配件件是指风风管系统统上各种种异型连连接件（（如弯头头、三通通、四通、变径径管、天天圆地方方等）、、各种风风量调节节阀（如如蝶阀、、多叶调调节阀、、矩形三通通调节阀阀、菱形形风阀和和定风量量阀等））和风管管测定孔孔、检查查孔等。。风管附件件的功能能为：（1）弯头用用来改变变空气的的流动方方向，使使气流转转90°弯或其他他角度；；（2）三通和和四通用用于风管管的分叉叉和汇合合，即气气流的分分流与合合流；（3）变径管管用来连连接断面面尺寸不不同的风风管；（4）天圆地地方是用用来连接接圆形与与矩形（（或方形形）两个个不同断断面的部部件；（5）来回弯弯管用来来改变风风管的升升降、躲躲让或绕绕过建筑筑物的梁梁、柱及及其他管管道的部部件；（6）风量调调节阀和和定风量量阀用来来控制送送、回、、排风量量及用来来平衡风风管系统统的流动动阻力；；（7）风管检检查孔主主要用来来检查风风管内的的电加热热器、中中效过滤滤器等；；（8）风管测测定孔主主要用于于通风与与空调系系统的调调试和测测定风管管内风量量、风压压和空气气温度用用。8.6.1通风管道道的配件件1、风量调调节阀及及附件从从出厂到到安装前前，在运运输途中中受到运运输工具具所激发发的随机振动动和装卸卸时受到到各种冲冲击，及及在运输输储存过过程中，，环境的的温度、、湿度等变变化，这这些都可可能造成成调节阀阀及附件件的性能能发生变变化。因因此，有必要在安安装前进进行部分分性能的的检验。。调节阀安安装前的的检验主主要包括括下列内容：外外观、静静态特性性、泄漏漏量、空空载全行行程时间间、耐压压强度、、绝缘性性能、气密密性和密密封性等等，其中中前五项项为电动动调节阀