通风工程设计及安装技术知识

通风空调工程设计及安装技术知识第九章空调风系统第九章空调风系统风管内的阻力1风管的水力计算33风系统设计中的有关问题34风管内的压力分布2空调房间的气流组织35空调系统的消声与减振36第九章空调风系统§9.1风管内的阻力一、沿程阻力由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力或沿程阻力，克服摩擦阻力而引起的能量损失称为沿程损失。计算公式：242vRlPsm两个概念：风道的水力半径：Rs=F/PF——管道中充满流体部分的横断面积，m2；P——湿周，在通风系统中即为风管周长，m。比摩阻：单位长度的摩擦阻力。2412vRRsmPa/m对于圆形风管：Rs=F/P=D/4则其沿程损失和比摩阻分别为：22vDRmPa/mlvDPm212Pa附录T为风管单位长度沿程损失线算图,附录U-1为圆形风管计算表。知道风量、管径、比摩阻、流速中的任意两个参数,即可求出其余两个。编制条件：大气压力为101.3kPa，温度为20℃,空气密度为1.2kg/m3,运动粘度为15.06×10-6m2/s,管壁粗糙度k＝0.15mm。当实际条件与上述条件不同时，应进行修正。1.圆形风管的沿程损失(1)绝对粗糙度的修正不同风管材料的绝对粗糙度见表9-1。Rm´=εkRmεk——粗糙度修正系数。εk=(kv)0.25v——管内空气流速，m/s。（1）大气压力和温度的修正Rm´=εtεBRmPa/m825.027320273tt9.03.101BBεt、εB也可直接由图9-2查得。【例9-1】已知兰州市某建筑的通风系统采用胶合板制作圆形风道，风量L＝1400m3/h，管内流速v=12.5m/s，空气温度t＝40℃，兰州市大气压力为82.5kPa。求风管的管径和单位长度的沿程损失。2.矩形风管的沿程损失先把矩形风管断面尺寸折算成相当于圆形风管的当量直径，再由此求出矩形风管的单位长度沿程损失。当量直径：是与矩形风管有相同单位长度沿程损失的圆形风管直径，它分为流速当量直径和流量当量直径两种。(1)流速当量直径Dv假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气流速相等，且两风管的单位长度沿程损失相等，此时圆形风管的直径就称为矩形风管的流速当量直径。baabDv2a、b——矩形风管的长度和宽度。（2）流量当量直径DL假设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管中的空气流量相等，且两风管的单位长度沿程损失也相等，此时圆形风管的直径就称为该矩形风管的流量当量直径。533265.1babaDL附录U-2列出了标准尺寸的钢板矩形风管计算表。【例9-2】有一钢板制矩形风管，K=0.15mm，断面尺寸为500mm×250mm，流量为2700m3/h，空气温度为50℃，求单位长度沿程损失。二、局部阻力1、定义：风道中流动的空气，当其方向和断面大小发生变化或通过管件设备时，由于在边界急剧改变的区域出现漩涡区和流速的重新分布而产生的阻力称为局部阻力，克服局部阻力而引起的能量损失称为局部压力损失，简称局部损失。2、计算：22vPjPaΔPj——局部损失，Pa；ξ——局部阻力系数，见附录V。3、减小局部阻力的措施（1）渐扩管和渐缩管（2）弯头（3）三通（4）风管与风机的连接（5）风管的进、出口3、减小局部阻力的措施【例9-3】有一如图9-9所示之吸气（合流）三通，已知：L1=4200m3/h，D1=500mm，v1=5.96m/s；L2=2800m3/h，D2=250mm，v2=15.9m/s；L3=7000m3/h，D3=560mm，v3=7.9m/s；分支管中心夹角α＝30°，求此三通的局部阻力。三、总阻力损失总损失即为沿程损失与局部损失之和：ΔP=ΔPm+ΔPjΔP——管段总损失，Pa。§9.2风管内的压力分布§9.2风管内的压力分布从图中可以看出：1．在吸风口点1处的全压和静压均比大气压力低，入口外和入口处的一部分静压降转化为动压，另一部分用于克服入口处产生的局部阻力。2．在断面不变的风道中，如管段1～2、3～4、5～6、6～7和8～9，能量的损失是由摩擦阻力引起的，此时全压和静压的损失是相等的。3．在收缩段2～3，沿着空气的流动方向，全压值和静压值都减小了，减小值也不相等，但动压值相应增加了。4．在扩张段7～8和突扩点6，动压和全压都减小了，而静压则有所增加，即会产生所说的静压复得现象。5．在出风口点9处，全压得损失与出风口形状和流动特性有关，由于出风口的局部阻力系数可大于1、等于1或小于1，所以全压和静压变化也会不一样。6．在风机段4～5处，风机的风压即是风机入口和出口处的全压差，等于风道的总阻力损失。§9.3风管的水力计算一、水力计算的任务和方法1．水力计算的任务(1)确定系统中各个管段的断面尺寸(2)计算阻力损失(3)选择风机2．水力计算的方法（1）假定流速法先按技术经济要求选定风管的流速，再根据风量来确定风管的断面尺寸和压力损失，目前常用此法进行水力计算。（2）压损平均法（3）静压复得法二、水力计算步骤1．确定通风系统方案，绘制管路系统轴测示意图。2．在轴测图中对各管段进行编号，标注长度和风量。通常把流量和断面尺寸不变的管段划分为一个计算管段。3．选定合理的气流速度。表9-2、表9-3。4．计算最不利环路。由风量和流速确定最不利环路各管段风管断面尺寸，计算沿程损失、局部损失及总损失。5．计算其余并联环路。对民用建筑通风系统各并联环路间的压损差不宜超过15％。若超过时可通过调整管径或采用阀门来进行调节。6．选择风机。风量附加系数为1.1；风压附加系数为1.1～1.15。二、水力计算步骤【例9-4】如图9-13所示的某公共民用建筑的机械送风系统，风机出口后采用矩形风管，风机入口前采用圆形风管，风管材料为薄钢板，输送空气温度为常温，密度为1.2m3/kg，采用α=60°的调节式送风口（简易叶片）向室内送风，新风入口使用45°固定金属百叶窗，当地大气压力为92kPa，对该系统进行水力计算。二、水力计算步骤900m3/h800m3/h⑧⑥5m5m1600m3/h2200m3/h②③4m3m3100m3/h3100m3/h④600m3/h800m3/h⑤8m⑦①1m8m8m§9.4风系统设计中的有关问题一、系统划分1．空气处理要求相同、室内参数要求相同的可划为同一系统。2．对下列情况应单独设置排风系统：（1）两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸；（2）两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物；（3）两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；（4）放散剧毒物质的房间和设备；（5）储存易燃易爆物质的单独房间或有防火防爆要求的单独房间。3．如排风量大的排风点位于风机附近，不宜和远处排风量小的排风点合为同一系统。§9.4风系统设计中的有关问题二、风管的布置1．风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风量测定孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口。2．风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。3．根据需要，风管可以采用明装和暗装，暗装不影响美观，但是投资较高。4．与风机或振动设备连接的管道，应装设如帆布、橡胶制作的软接头。5．风管穿墙时要采用软材料（如石棉绳）填充。§9.4风系统设计中的有关问题三、风管的形状和材料1．形状风管断面形状有圆形和矩形两种。一般民用建筑空调系统都采用矩形风管。2．材料普通薄钢板和镀锌薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、砖、混凝土。§9.4风系统设计中的有关问题四、风管的保温1．保温材料主要有软木、聚苯乙烯泡沫塑料、超细玻璃棉、玻璃纤维保温板、聚氨酯泡沫塑料和蛭石板等。2．保温层结构（1）防腐层（2）保温层（3）防潮层（4）保护层§9.5空调房间的气流组织1.定义气流组织就是在空调房间内合理地布置送风口和回风口，使得经过处理后的空气由送风口送入室内后，在扩散与混合的过程中，均匀地消除室内余热和余湿，从而使工作区形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度，以满足生产工艺和人体舒适的要求。2.影响因素送风口和回风口的位置、型式、大小、数量；送入室内气流的温度和速度；房间的型式和大小，室内工艺设备的布置等。§9.5空调房间的气流组织1．送风射流的流动规律（1）自由射流（2）受限射流1）贴附射流2）有限空间射流一、送回风口的气流流动规律图9-14自由射流图9-15贴附冷射流的贴附长度图9-16有限空间射流流动§9.5空调房间的气流组织（3）平行射流的叠加2．排（回）风口的气流流动（1）点汇的气流流动（2）实际排（回）风口的气流流动一、送回风口的气流流动规律图9-17平行射流的叠加§9.5空调房间的气流组织1．送风口的型式（1）侧送风口百叶风口、格栅送风口、条缝送风口。（2）散流器散流器外形有圆形、方形和矩形；按气流扩散方向有单向的和多向的；按气流流型可分为垂直下送和平送贴附散流器。（3）孔板送风口（4）喷射式送风口（5）旋流送风口二、送、回风口的型式及位置§9.5空调房间的气流组织2．回风口形式矩形网式回风口、篦板式回风口、格栅、百叶风口、条缝口等。3．送、回风口的位置送、回风口的位置设置应满足以下要求：（1）室内空气没有循环不均的现象（2）送风气流不易形成短路二、送、回风口的型式及位置§9.5空调房间的气流组织（1）上送下回三、气流组织的形式图9-21上送下回气流组织方式a）侧送侧回b）散流器送风c）孔板送风（2）上送上回图9-22上送上回气流组织方式a）单侧上送上回b）异侧上送上回c）送吸式散流器上送上回§9.5空调房间的气流组织（3）下送上回三、气流组织的形式图9-23下送上回气流组织方式a）地板均匀下送b）末端装置下送c）置换式下送（4）中送风图9-24中送风气流组织方式§9.5空调房间的气流组织1．宾馆客房目前，国内客房多采用风机盘管加新风空调系统。客房内风机盘管多采用卧式暗装和立式明装两种形式。四、气流组织设计实例图9-25客房气流组织a）卧式暗装风机盘管b）立式明装风机盘管§9.5空调房间的气流组织2．办公建筑常采用风机盘管加新风的空调系统。室内气流组织多采用上送上回方式。四、气流组织设计实例图9-26办公室气流组织§9.5空调房间的气流组织3．体育场馆常用的气流组织形式有上送方式、侧送方式、下送方式和分区送风。四、气流组织设计实例图9-27体育馆气流组织a）上送方式b）侧送方式§9.6空调系统的消声与减振1．噪声的概念对于声音强度大而又嘈杂刺耳或者对某项工作来说是不需要或有妨碍的声音，统称为噪声。2．噪声的来源工业噪声主要有空气动力噪声、机械噪声、电磁性噪声等。空调工程中主要的噪声源是通风机、制冷机、机械通风冷却塔等。通风机的噪声是主要部分。一、空调系统的噪声及其自然衰减图9-28空调系统的噪声传递情况1－噪声的空气传递2－振动引起的固体传声3－由风管传递的风机噪声§9.6空调系统的消声与减振3．空调系统中噪声的自然衰减（1）噪声在风管内的自然衰减噪声在直管中可被管材吸收一部分，也有可能透射到管外，在风口、风管转弯处和断面变形等局部阻力较大的地方，还将有一部分噪声被反射，从而引起噪声的衰减。（2）空气进入房间内噪声的衰减由于建筑物内壁、屋顶、家具设备等的吸声性能，声音进入房间后将再一次被衰减。一、空调系统的噪声及其自然衰减§9.6空调系统的消声与减振1．声强与声压声强：描述声音强弱的物理量叫做声强，通常用I表示。声压：声波传播时，由于空气受到振动而引起了疏密变化，使在原来大气压强上叠加了一个变化的压强。这个叠加的压强称声压，用P表示。2．声强级与声压级声强级：用符号LI表示，其单位为分贝（dB）。声压级：用Lp表示，单位也是分贝（dB）。二、空调房间噪声的物理量度0Ilg10IIL0Plg20PPL§9.6空调系统的消声与减振3．声功率与声功率级声功率：是用来直接表示声源发声能量的大小，它是指声源在单位时间内以声波的形式辐射出的总能量，用W表示，单位是瓦。声功率级：声功率也可以用级来表示，这就是声功率级。4．声