空调方案风量计算及风管设计

4.2系统风量计算4.2.1FCU+OA系统对于房间多、层数多的建筑，全由集中空调机房输送处理后的空气进入建筑物去承担热湿负荷虽然可行，但因风道庞大，占空间多而影响建筑物整体的设计，因此可以考虑同时使用空气和水（或冷剂）以负担室内热湿负荷。此时，集中输送的部分仅为热湿处理后的新鲜空气（室外空气），故风道较小。故对于体育馆和多功能会议厅小面积区域采用风机盘管+新风这种半集中式空调系统，详见4.1.2节系统分区结果。（1）夏季处理过程具有独立新风系统的风机盘管机组的夏季处理过程有下列两种：1、新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷；2、新风处理到低于室内空气的焓值，并低于室内空气的含湿量，承担部分室内负荷。如果采用方案一，FCU处理全部的室内负荷，包括潜热负荷和显热负荷。如果采用方案二，此时，风机盘管做成显热冷却盘管（又称干盘管），即部分室内显热冷负荷与房间所有湿负荷是由新风负担的。相当于FCU只需要处理室内的显热负荷。综上，采用方案二，FCU压力过大；。因此最终选择方案一，也即将新风处理到与室内等焓的状态点，与处理后的室内空气混合，之后到送入室内，带走室内负荷。参考图4.1体育比赛馆一层系统分区示意图，对体育馆一层一区FCU+OA系统进行风量计算，空气处理方案见图4.2图4.2体育馆一层一区夏季空气处理过程图由于本设计方案中采用了新风热回收，因此在风量计算时的新风状态参数应当取经过热回收后的值。根据室内空气nh线、新风处理后机器露点的相对湿度和风机温升t即可定出新风处理后的机器露点L及温升后的K点。过室内状态点N点作热湿比线与90%线相交（按最大限度提高送风温度考虑），即得送风点O，新风管道温升取0℃。空气在焓湿图上处理过程如图4.2所示，这里的W1点为经过热回收装置后的新风状态点（W1点确定见10.1节）。房间风量NOGQhh，连接L（K）、O两点，并连接到M点，使WFGOMKOG式中WG——新风量，/kgs；FG——风机盘管风量，/kgs。故房间总送风量FWGGG，而M点即风机盘管的出风状态点，为了使新风与风机盘管出风有较好的混合效果，应使新风送风口紧靠风机盘管的出风口。主要参数见表4.3：表4.3夏季空气处理过程主要参数状态点干球温度℃含湿量g/kg露点温度℃相对湿度%湿球温度℃焓值kJ/kg室外点W3521.325.959.628.190新风热回收后点W12815.217.161.722.667室内N2612.617.76020.358.5FCU入口新风状态点L21.514.619.69020.358.5混合送风点O1811.61688.716.847.5风机盘管出风状态点M16.610.414.386.915.343（2）冬季处理过程空气处理方案见图4.3冬季工况下，空调房间新风量及风机盘管新风量与夏季相同，房间余湿量与夏季相同，冬季送风状态点的焓和含湿量计算如下：ONQhhGONWddG确定蒸汽加湿后的状态点：ENNOWGddddG由于采用新风全热回收后的状态点含湿量大于蒸汽加湿后E点的湿度Ed，说明新风不需加湿。连结E、O两点并延长，与室内N点等含湿量线交于点M，该点即为风机出风状态点。主要参数见表4.4：表4.4冬季空气处理过程主要参数状态点干球温度℃含湿量g/kg露点温度℃相对湿度%湿球温度℃焓值kJ/kg室外点W-4.22.0-7.876-5.30.99室内N174.83.24010.029.3新风热回收后点E11.32.9-3.534.75.018.7混合送风点O31.84.52.415.315.543.6风机盘管出风状态点M35.54.83.313.31748.2下面以该层该区域典型房间运动员休息室进行计算说明：（1）夏季处理计算1、房间送风量：3.680.335/58.547.5NOQGkgshh2、风机盘管风量：该房间要求的新风量=0.108/WGkgs，则风机盘管风量==0.335-0.108=0.227kg/sFWGGG3、风机盘管全冷量、显冷量：0.22758.5433.52TFNMQGhhkW0.2271.012616.6=2.16kWSFpNMQGctt（2）东季处理计算由于FCU+OA系统冬夏处理的风量相同，故可直接得出风机盘管制热量：0.2271.0135.517=4.24kWSFpMNQGctt故根据夏季工况选用某产FP—34两排管风机盘管2台，冬季工况用来校正。在进水温度16Wt℃时，每台风机盘管选用中档风量时的全冷量为1.855KW，显冷量1.304KW，均能满足要求。并且，全冷量、显冷量分别有5.4%、20.4%的富余量。体育馆及多功能会议厅FCU+OA系统各个房间风机盘管选型见附表4.5。附表4.5风机盘管选型表建筑名称房间面积m房间冷负荷W房间热负荷W选择型号排管数台数换气次数体育馆F1-1-01检录厅16858114530FP-34245F1-1-02运动员休息室6736824804FP-34226F1-1-05更衣室14429153FP-34216F1-1-06更衣室14429153FP-34216F1-1-14更衣室14429153FP-34216F1-1-15更衣室14429153FP-34216F1-1-09运动员休息室10246054395FP-51226F1-1-10会议与公告室10669814297FP-51229F1-1-11运动员休息室10249336034FP-51226F1-1-18运动员休息室6737035315FP-34226F1-1-20电视转播室6528270FP-34227F1-1-21记者休息室6520520FP-34217F1-1-22新闻官员办公258060FP-34216F1-1-23编写室5032110FP-34227F1-1-24采访室5027400FP-34219F1-1-25医疗室2910240FP-34219F1-1-26等候室22610200FP-34219F1-1-27药检室171074700FP-34219F1-1-30门厅168911910850FP-34273F2-2-01小卖371947235FP-34217F2-2-02小卖371947235FP-34217F2-3-01灯控室431863595FP-34216F2-4-01计时计分室432104595FP-34216F3-1-01包厢5142615193FP-34237F3-1-02咖啡休息厅2291793123908FP-342157F3-1-03服务间9499590FP-34216F3-1-10服务间9499590FP-34216F3-1-04包厢191957248FP-51217F3-1-05包厢191957248FP-51217F3-1-06包厢191957248FP-51217F3-1-07包厢191957248FP-51217F3-1-08包厢191957248FP-51217F3-1-09包厢191957248FP-51217F3-1-11包厢5136264946FP-34237F3-3-01工作人员休息4328312392FP-34226F3-4-01广播室4330292392FP-34227多功能会议厅F1-1-01灯控室19808581FP-34216F1-1-02贵宾厅3026723195FP-51217F1-1-03门厅439503216FP-34213F1-1-04化妆间3028933810FP-34227F1-1-05音控室19808636FP-34216F1-2-02管理用房18906665FP-34216F1-2-03管理用房18906665FP-342164.2.2新风处理机组选型体育馆的一层一区和三层一区以及多功能会议厅的一层一区均采用风机盘管加新风系统。新风由布置在新风机房内的新风处理机组集中处理后送至各房间。与全空气系统空调箱相比，新风空调箱只处理系统新风，因此冷却（加热）能力要求低，风量小，构造简单。新风空调箱选型方法与全空气系统空调箱选型方法类似。本设计采用排风全热回收，因此新风负荷很小，新风机组冷却（加热）能力要求更低。根据设计要求，选用SDK系列的可变风量空气处理机组，新风空调箱选型见表4.2.1。表4.2.1新风空调箱选型建筑系统设计风量(m3/h)冷量(kW)热量(kW)机组型号风机电机功率(kW)体育馆一层一区488514.542.6SDK-5BW-Z-U1.1三层一区11003.39.7SDK-2BW-Z-U0.37多功能厅一层一区5201.54.5SDK-2BW-Z-U0.37新风空气处理机组的选型按冷工况进风28t℃，20st℃，进水7wt℃。根据4.2节表4.3夏季空气处理过程主要参数，我们发现室外新风经过热回收后的状态点正好与此处新风机空气处理机组的冷工况进风状态点接近，故我们可以直接选用该厂家生产的新风空气处理机组，而不需要再另做表冷器的设计计算。4.6风系统设计风管系统设计主要包括风管材料的选用、风管形状及尺寸的确定和风管阻力的计算及噪声控制。4.6.1风管材料选用及风速确定针对FCU+OA系统，选用的风管材料为镀锌钢板类型。风管形状采用矩形风管，这种风管易于布置，易加工，容易保证吊顶高度。但是，矩形风管的宽高比不宜大于6，否则风阻过大。要确定风管尺寸，应先确定风速，风速的确定根据《实用空调供热设计手册》规定，体育馆允许噪声40~60dB，故主管风速选取4~7m/s，支管2~3m/s，风口风速2~3m/s，参见表4.6。表4.6风管内风速选用室内允许噪声dB（A）主管风速（m/s)支管风速（m/s)风口风速（m/s)25~353~42235~504~72~32~350~656~92~52~34.6.2风管尺寸的选取在初步确定风速后，可按下式确定风管面积：3600QFV式中：F——计算管段的截面积，m2；Q——计算管段中通过的风量，m3/h；V——计算管段中的风速，m/s。4.6.3风管水力计算画出个房间风管布置的系统图，确定各管段长度，连接方式和各个调节部件。选择最不利环路。标出各段标号、长度、流量、管径。镀锌钢板粗糙度K取0.15。列表计算阻力，确定空气处理机组的余静压。计算管段风管的阻力mjppp式中：mp——计算管段风管的沿程阻力，ap；jp——计算管段风管的局部阻力，ap。沿程阻力由下式确定：mmpRl式中：mR——单位管长镀锌钢板风管的沿程阻力，ap/m；l——计算管段风管的长度，m。局部阻力由下式确定：22jVp式中：——局部阻力系数；V——计算管段的断面流速，m/s；——计算管段中输送空气的密度，Kg/m3。下面以体育馆一层一区系统为例说明计算过程。体育馆一层一区系统最不利支路如图4-17所示：图4.17体育馆一层一区系统最不利支路示意图如图4.17所示从右端空调机出发，从右往左依次水平编号直到管道最左端的检录厅风口末端，该支路为最不利支路。最不利支路的阻力计算见表4.18。表4.18系统最不利环路水力计算表编号风量m3/h管宽mm管高mm管长mV(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)ζPj(Pa)Py+Pj(Pa)148856303208.196.731.0280.0008245106303202.176.210.8721.002325343606303202.826.010.8220.2047442106303200.825.800.7710.2245540856303203.855.630.7230.1435640556303200.125.590.7100.1433739756303202.545.480.6920.1534838506303200.815.310.6510.1533938206303200.335.260.6400.14231036205603601.834.990.6010.821